块煤炉顶供给与 中小颗粒煤粒在 热空气逆流，依 炉底供给高速气 次通过干燥区、 化剂和蒸汽带动 气化区、燃烧区、 下边流态翻滚、 焦碳与O2、H2O 边在高温炉床内 作用生成煤气 气化 440～1400 低温煤气易于净 化*适于高灰熔 点煤*技术成熟， 全世界煤气化装 置容量占90% 800～1100 *操作简单，动 力消耗少*对耐 火炉衬要求低* 适于高灰熔点的 煤
⑵结渣性 煤中矿物质，在气化和燃烧过程中，由于灰分软化 熔融而变成炉渣的性能称为结渣性。 对移动床气化炉，大块的炉渣将会破坏床内均匀 的透气性，严重时炉篦不能顺利排渣，需用人工破渣， 甚至被迫停炉。另外炉渣包裹了未气化的原料，使排出 炉渣的含碳量增高。对流化床来说，即使少量的结渣， 也会破坏正常的流化状况，另外在炉膛上部的二次风区 的高温，会使熔渣堵塞气体出口处等。 通常用煤灰熔点（T2）来判断煤炭是否容易结渣， 灰熔点越低的煤，越易结渣。气化用煤要求 T2>1250℃。由于灰渣的物理状态和化学组成均不同 于煤中的灰分，因此仅以灰熔点来判断有时并不可靠。
气化温度°C 优点
>1500 煤种适应性广 *气化效率高
固定床
流化床
气流床
熔融床
缺点
不适于焦结性 强的煤 *低温干馏产 生煤焦油、沥 青等 *单段炉不易 大型化， 1200吨/日
99
*容量较小 1500吨/日 *飞灰中未燃 尽碳多（第二 代利用灰团聚 功能）
*对耐火炉衬 适于低灰熔点 要求高（第二 煤 代用水冷套） *适于低灰熔 点煤
§ 5、煤的气化
§ 5．2 气化炉的基本原理
§ 5．2 气化炉的基本原理
1.气固反应器类型 ⑴几种床层状态 床层：若是在一个圆筒形的容器内安装一个多孔的水平分布板, 并将固体颗粒堆放在分布板上,形成一层固体层,工程上称为”床 层”,简称”床”. ①固定床： 气流速度不致使固体颗粒的相对位置发生变化,即固体颗粒处于 固定状态,床层高度基本上维持不变. ②流化床： 气流速度提高,固体颗粒全部浮动起来,但是仍逗留在床层中不 被流体带出. ③气流床： 进一步提高流速,固体颗粒不能继续逗留在床层中,开始被流体 带出容器外,固体颗粒和分散流动与气体质点的流动类似.
固定床
流化床 气流床
0.1MP 0.3MP 4MP 0.1MP 4MP
约1100 800~1100
795~895
1500 1500
71
360 7200
4.装料和排灰 煤 ⑴装料 卸压 1 间歇加料；连续加料 常压加料；加压加料 压 ★加压加料：料槽阀门；泥浆泵 力 ①料槽阀门法 平 2 原理：如图5-18 衡 炉内 ②泥浆泵法 原理：煤料与油或水搅拌制成浆状悬浮液， 图5-18用料槽阀门加料 其中含大约60%的固体煤料，经过泵 打入气化炉。
5.煤质对气化的影响 气化用煤的性质包括反应活性、粘结性、结渣性、 热稳定性、机械强度、粒度组成、以及煤的水分、灰分 和硫分等。 ⑴ 煤的反应活性 这是指在一定的条件下，煤炭与不同气化介质（如 二氧化碳、氧、水蒸气和氢）相互作用的反应能力。 反应活性又称为反应性。反应性的强弱直接影响煤 在气化时的有关指标：产气率、灰渣或飞灰含碳量、氧 耗量、煤气成分及热效率等。不论何种气化工艺，煤活 性高总是有利的。
★表5-6
自热式气化炉中不同产热方式的比较 反应 物质
空气 H2
优点
缺点
适用场合
耗费少 高CH4含量
N2稀释了煤气 H2的分离制造作为合成 气时，CH4需进一步分 离转化 需制氧设备 再生未解决
低热值煤气 加热气
O2 CaO
可获得纯度 高的煤气 不需要制造 O2
中热值煤气 及合成气 合成气和加 热气
⑵排灰
①固定床反应器 固态排渣时候：通过炉箅 (灰渣层要保持一定厚度：保护炉栅 合适的蒸汽和氧气比例：防止结渣
加压时候采用和料槽阀门相同的方法排灰)
②流化床反应器
矸石灰：炉子底部开口排灰 飞灰：从粗煤气中分离 ③气流床 灰渣以液态方式排渣，从气化炉底部开口流出
(前提：气化温度应高于灰渣的熔化温度)
⑶ 煤的粘结性 煤受热后会相互粘结一起。对于移动床煤气化方法， 若煤料在气化炉上部粘结成大块，将破坏料层中气流的 分布，严重时会使气化过程不能进行，对流化床气化法， 若煤粒粘结成大颗粒或块，则会破坏正常的流化状态。 适用的气化用煤是不粘结或弱粘结性煤。由于气流床气 化炉内，煤粒之间接触甚少，故可使用粘结性煤。
③气流床气化炉 原料：粉煤（７０％以上 通过２００目） 加料方式：下部与气化剂 并流加料 排灰方式：液态排渣 灰渣和煤气出口温度：接 近炉温 炉内情况:煤与气化剂在 高温火焰中反应
④熔池气化炉
气－固－液三相反应气化炉 原料：６ ㎜以下直至煤粉所有范围的煤粒 加料方式：燃料与气化剂并流加入 排灰方式：液态 灰渣和煤气出口温度：接近炉温
碳转化（%） 实用例
95
97～99 Texaco, shell K-T炉 开发中
Lurgi鲁奇炉 Winker 液态排渣鲁 KRW 奇炉 U-GAS
2.气化过程热的产生和传递 气化效率： 即意味着单位质量气化原料的化学热转化为所产 生的煤气化学热的比例。 ★表5-6 自热式气化炉中不同产热方式的比较
kg/h
ρ煤
取决于煤的的表观密度ρ s（原料煤性质） 煤堆的疏松程度ε （反应器类型）。
所要求碳的转化率（XC）的下降； 返混的减少（N值上升）； τ随以下的因素而减小： 反应速率常数K的上升、 温度的上升和更高的反应性。
表5-7 不同反应器类型煤容积气化强度（qm/vR）的比较
反应器类型 最高温度/℃ 容积气化强 /[kg/(m3/h)] 120~200 200~300
炉内情况:熔池是液态的熔灰、熔盐或熔融金属作为气化剂和煤的
分散剂，作为热源供煤中挥发物的热解和干馏。
⑶各种床层气化炉的比较
固定床 气化过程 流化床 气流床 小煤粒的干或湿 态与气化剂高速 从喷燃器喷入， 在高温高压欠氧 下完成气化 1200～1700 碳转化率高*液 态灰渣易排出放 大容量：5000 吨/日*负荷跟踪 好（50%） *煤种适应性广 熔融床 煤粉与氧一起从 喷嘴喷进熔融金 定床(移动床)气化炉
原料：6~50㎜块煤或者煤焦 加料方式：上部加料 排灰方式：固态或者液态 灰渣和煤气出口温度：不高 炉内情况:煤焦与产生的煤气、 气化剂与灰渣都进行逆向热 交换
②流化床气化炉 原料：3~5mm 加料方式：上部加料 排灰方式：固态排渣 灰渣和煤气出口温度：接近炉 温 炉内情况:悬浮沸腾
3.气化反应器的生产能力 容积气化强度（qm/vR）:
qm-----------固体的质量流量, vR-----------反应器体积，m3 ρ 煤------固体的密度，kg/m3 τ ------平均停留时间，h N----------返混程度 XC---------碳的转化率 K---------反应速率常数 T----------温度