2煤气化技术及其发展现状作为一个煤炭生产和消费大国，煤化工产业是国民经济发展的重要支柱，因此发展煤的高效洁净转化技术至关重要。

在众多的煤炭利用技术中，煤气化是煤炭能源转化的基础技术，也是煤化工发展中最重要、最关键的工艺过程之一[f}l。

煤气化技术是发展煤基化学品(氨、甲醇、乙酸、烯烃等)、煤基液体燃料(甲醚、汽油、柴油等)、IGCC发电、多联产系统、制氢、燃料电池及直接还原铁等工艺过程的共性、关键和龙头技术，国内大量在建、拟建的甲醇项目，合成氨、尿素项目，煤制油项目，煤制天然气项目等都展现了对煤气化技术的强劲需求[fgl煤气化工艺可按压力、气化剂、气化过程和供热方式等分类，通常按固体燃料的运动状态及与气化剂的接触方式可分为固定床、流化床和气流床气化三种。

固定床气化，煤料由气化炉顶部加入，气化剂由气化炉底部进入，煤料与气化剂逆流接触，与气化剂的上升速度相比煤料的下降速度很慢，因此称之为固定床气化;流化床气化煤料粒度为。

}-10 mm，在气化炉内悬浮分散于垂直上升的气流中以沸腾状态进行气化反应;气流床气化是一种并流气化，煤料粒度小于100 }m随气流或制成水煤浆喷入气化炉，煤料在较高温度下与气化剂进行快速气化反应。

目前国内外以煤为原料生产化工产品的工厂中，采用的煤气化工艺包括常压固定床间歇气化、鲁奇碎煤加压气化、粉煤流化床气化、粉煤气流床气化和水煤浆气化等，各种气化方法均有其各自的优缺点，对原料煤的品质均有一定的要求，其工艺的先进性、技术成熟程度互有差异，所以煤气化技术的选择至关重要[[9]。

加压气流床工艺代表着煤气化技术的发展趋势，国外以Texaco水煤浆气化技术，Shell气化技术及GSP技术为代表，国内有多喷嘴对置式水煤浆气化技术和两段式气化炉和航天炉。

大型煤气化技术是煤炭清洁高效转化的核心技术【ion，经济、稳定的煤气化技术对煤化工项目的成败至关重要。

目前，我国每年的煤炭消费量超过20亿吨，但只有很少的一部分(少于5%)用于气化，大部分煤炭用于燃烧和炼焦，带来了严重的环境问题，增加气化用煤的比例不仅是化学及其相关工业的要求，也是解决环境问题的重要途径，从气化技术的发展趋势看，大规模的煤气化技术是主要发展趋势【川。

煤的气流床气化技术因其技术先进、气化指标优良、节能高效、环境友好，被作为“三高”煤气化的首选技术。

气流床气化炉主要特点是高温气化、液态排渣、碳转化率较高。

气流床气化技术有很多优势，最突出的特点是利用煤种比较广泛、单位反应器体积处理煤量高、炉体构造设计简单以及接近100%的碳转化率[[ 12]。

先进的气流床气化工艺主要有料浆进料的湿法气化工艺和干煤粉进料的干法气化工艺，其中，气流床气化炉是煤化工生产装置的关键设备之一。

现在国外新开发的气化炉都采用加压气化的工艺，其优点是:提高气化强度、增加单炉产量、节约压缩能耗、减少带出物损失。

气流床加压气化由于采用了高温、高压、纯氧、减小煤粒度等措施，因而达到加快气一固两相表观动力学反应速度进而强化气化生产、显著改善气化技术经济指标的目的。

气流床气化工艺通常采用很细的煤粉($s%以上<0.1 mm)或水煤浆(其中大部分煤的粒度也要<0.1 mm)与气化剂(一般采用纯氧)在很高的温度下，进行瞬间的火炬式燃烧、还原反应，生成以CO+H:为主体的合成气，合成气中甲烷含量很少，无烃类物质，合成气净化较简单[[13]水煤浆气化对煤质的要求较高，灰分含量要低、灰熔点不能太高、成浆性要好，Texaco水煤浆气化不宜选用灰熔点高于1300 0C、灰分大于20%的煤种[[ 14]。

水煤浆气化技术比干粉煤气化技术在氧气消耗和原料煤的消耗方面能耗要高【‘5]，源于煤浆中含有约35%的水，这部分水在气化过程中也要被汽化，温度升到1350w 14000C经过煤气激冷，部分有效能损失，与水煤浆气化相比干粉煤气化对煤种的要求相对较宽，在应用前景方面干粉煤煤气化技术具有很大发展空间。

1.3国内外煤气化技术发展概况早在二十世纪二十年代，世界上就出现了常压固定床煤气发生炉，二十世纪三十年代到五十年代，用于煤气化的加压固定床鲁奇炉((Lugri)、常压流化床温克勒炉(Wiknler)和常压气流床K-T炉先后实现了工业化，这批煤气化炉型一般称为第一代煤气化技术。

第二代煤气化技术开发于二十世纪六十年代，由于当时国际上石油和夭然气资源的开采及利用，制取合成气技术进步很快，大大降低煤气制造成本，使煤炭气化技术开发进程受阻。

二十世纪七十年代全球出现石油危机后，又促进了煤气化新技术开发工作的进程，到二十世纪八十年代，开发的煤气化新技术，有的实现了工业化，有的完成了示范试验，具有代表性的炉型有德士古(Texaco)水煤浆加压气化炉、熔渣鲁奇炉、高温温克勒炉((HTW)及谢尔((Shell)干粉煤加压气化炉等。

第二代煤气化技术的主要特点是:提高气化炉的操作压力和温度，提高单炉生产能力，扩大原料煤的品种和粒度使用范围，改善生产的技术经济指标，减少污染以满足环保要求[[9]0煤气炉有很多种类型。

按气、固在气化炉中的运动状态，可将气化方法分为:移动床(Moving-bed)气化;流化床(Fluidized-bed)气化;气流床(Enrtained-bed)气化;熔融床(Molten-bath)气化。

移动床气化炉内气、固逆流接触，其冷煤气效率高于流化床和气流床。

但气化能力低，要求用块煤为原料，由于炉出口温度低，煤中挥发物质不易分解，甲烷含量高，要求设置焦油、酚水处理系统，环保费用高。

气流床气化炉内的气、固停留时间在1秒左右，但由于其气化温度高(14001600℃)，煤粉颗粒直径小(小于100}m)，所以反应速度快，气化能力大。

由于操作温度较高，因而氧耗较高;大量煤转化为热能，而不是化学能，其冷煤气效率低。

除尘系统庞大，废热回收系统昂贵，备煤系统复杂，耗电量大，对炉衬的耐火材料要求高。

熔融床气化炉对设备材质要求较高，设备投资大，目前没有形成工业规模。

流化床具有气化炉结构简单，操作温度适中，操作方便，处理能力高，产品气不含焦油、酚类，适用煤种广，可使用碎煤为原料等优点。

随着采煤机械化程度的提高，粉煤日渐增多。

流化床这种方法由于可直接利用煤矿生产的10~以下碎煤，因而受到世界各国的重视，并得到迅速发展。

在近期开发的煤气化方法中，流化床炉型占据一定比例，流化床气化的优越性被越来越多的人们所认识。

但由于存在稀相段，所以该工艺过程按单位容积计的气化强度不高;由于气泡的存在，导致气固接触不良;煤气中粉尘含量高;碳转化率比固定床和气流床气化炉低yob0从以上分析可以看出，各种气化工艺都存在着固有的优缺点，因此都有其存在和发展的空间，即各种气化方法在特定的条件下都有适宜的应用领域。

所以在第二代煤气技术中既有移动床(如Ruhr100, Brtiish Gas/Lurgi)和流化床(如HTW, U-Gas, KRW), 也有气流床(如Texaco, Shell)。

从当前煤气化技术发展趋势看，大型化、加压、适应多煤种、低污染、易净化是煤气化发展的方向tlll。

具体表现为倾向以煤粉或水煤浆为原料、以高温、高压操作的气流床和流化床炉型为主的趋势。

煤气化技术在中国己有近百年的历史，但仍然比较落后和发展缓慢。

全国有近万台各种类型的气化炉在运行，其中以固定床气化炉为最多。

如氨肥工业中应用的UGI水煤气炉就达4000多台;生产工业燃气的气化炉近5000台，其中还包括近年来引进的两段气化炉和生产城市煤气和化肥的Lugri炉。

Wirikler, U-Gas流化床气化和Texaco。

气流床气化等先进技术则多用于化肥工业，但数量有限。

就总体而言，中国煤气化以传统技术为主，工艺落后，环保设施不健全，煤炭利用效率低，污染严重。

如不改变现状，将影响经济、能源和环境的协调发展[fill0近40年来，在国家的支持下，中国在研究与开发、消化引进技术方面进行了大量工作【13]。

二十世纪五十年代末到八十年代初进行了仿K-T气化技术研究与开发，曾于六十年代中期和七十年代末期在新疆芦草沟和山东黄县建设中试装置，因气化炉耐火衬里未过关，不能长期正常运转，没有取得有成效的结果，但为以后国内引进Texacoo水煤浆气化技术提供了丰富的经验。

中国科学院山西煤炭化学研究所于1980开始研究流化床灰熔聚气化技术，1985年11月完成小型试验装置(1 t/d)的试验项目，1990年10月进行了1000小时的中试试验(24t/d)，经继续攻关已进入工业应用阶段，目前1 OOt/d 工业示范项目还在进行{’“】。

煤炭科学研究院煤炭化学研究所在二十世纪六十年代开始进行流化床气化技术的研究工作，从“六五”起连续承担了国家科技攻关项目，进行加压固定床和加压流化床气化技术的研究工作，“八五”期间与上海发电设备成套研究所联合攻关，进行了流化床气化技术的工艺试验，同时开展了低热值煤气补燃试验和燃气轮机叶片磨蚀试验y s}0“九五”期间，华东理工大学洁净煤技术研究所、充矿鲁南化肥(水煤浆气化及煤化工国家工程研究中心)和中国天辰化学工程公司共同承担了国家“九五”科技攻关项目一新型(多喷嘴对置)气流床气化炉，利用喷嘴对置形成的撞击流加强和优化气化过程，由此取得了在相同工艺条件下各项技术指标均普遍优于Texaco炉的成果，并取得专利，目前已经过国家鉴定的多喷嘴对置式气流床气化炉，由水煤浆进料形态拓展到干煤粉，建设日处理1 OOt煤中试装置(相当于3万t/a规模)，为商业规模(2000-3000t/d)奠定技术基础。

“九五”期间国家还就“整体煤气化联合循环((IGCC)关键技术(含高温净化)”立项，有10个单位参加攻关。

目前我国先进的煤气化装置基本为引进技术，国内开发的技术基本还处于试验研究阶段。

因此从中国的现实情况(经济、资源)出发，开发有自我知识产权的新技术具有重大意义。

2.2粉煤气化过程及关键影响因素简介2.2.4氧煤比、温度与蒸汽煤比的影响氧煤比是气流床气化的核心操作手段，它直接影响着气化炉内的温度、合成气组分和碳转化率等。

在实际操作中，所使用的煤种是确定的，因此最重要的调节手段就是氧煤比与反应温度[[40]。

通常氧煤比是指单位质量煤气化反应所需要的氧气的体积，单位为Nm}/Kg;有时质量比也指氧气与煤的质量比，单位Kg/Kg ;当用于表示氧气与煤中C的摩尔比时，氧煤比用O/C表示。

为保证气流床气化液态排渣的顺利进行，气化炉的反应温度一般高于灰熔点100200 0C，实际的气化炉内的热量是由煤粉发生气化反应所产生的，因此温度不是独立于氧煤比的变量。

一般认为其他条件不变的情况下，增加氧煤比使得反应加强，将会提高气化炉的反应温度，碳转换率也将提高。