煤气化炉的通用特点

商业化的煤气化炉有气流床气化炉（GE-Texaco，Shell，GSP，E-Gas等）、流化床气化炉（HTW、Winkler、AFB等）和固定床气化炉（Lurgi），它们各有特色。其中气流床熔渣气化炉最为流行。

7.2.1.1　简述

煤气化炉设计与燃煤特性关联度高。在不同煤种的气化反应中，压力与煤热解影响机制、该阶段的热解产物及煤的热物理性质密切相关。

实验表明，气化中存在最佳热解压力使煤焦表面结构的发展最为有利。如神府煤的最佳压力为0.8 MPa，在该压力下，含氧官能团的减少以及骨架结构的生长对煤焦的化学结构产生显著影响。气化反应动力学参数的变化与煤焦表面结构特性的变化呈现一致性。

研究者采用分形理论对气化过程中煤焦表面结构特性进行分析，发现不同孔径的孔隙结构具有不同的分形维数和演变特征，主要表现为微观孔隙的生长和宏观孔隙的塌缩；还发现灰分在煤焦表面结构发展中具有双重作用，特别是低变质程度煤。考虑到高阶煤气化反应性较差，通过添加催化剂研究高阶煤的气化反应动力学发现不同的催化剂具有不同的适用温度范围，且催化作用与添加量并不存在明显的线性关系。从金属盐催化剂的综合比较分析，钙盐比较适合用作高阶煤气化反应的催化剂。

以不同煤种气化反应过程中的不同转化率分析煤焦表面结构特征，发现高变质煤倾向于表面挥发，而低变质煤则更趋于立体挥发。

7.2.1.2　工艺指标与特点(www.xing528.com)

1）性能指标

煤气炉工艺性能指标如下：气化炉的容量，该指标可用单台气化炉气化用煤的日耗量（t/d）或在标准状况下单位时间所产生的煤气量（m3/h）表示；煤气的容积成分；煤气的热值（低位或高位发热量）；粗煤气中有效气（CO和H2）成分所占的百分数（%）；产气率，即1 kg标煤产生的煤气（m3/kg煤，标准状况下）；冷煤气效率，冷煤气效率=煤气热值×产气率/煤的热值；耗氧率，即标准状态下产生1 m3煤气所需要的氧气（或空气）（m3/m3煤气，标况下）；耗汽率，即标准状态下产生1 m3煤气所需要的水蒸气质量（kg/m3煤气，标况下）；碳转化率，即1 kg煤气化后，产生的合成气中的含碳量与1 kg煤的含碳量之比；热煤气效率，即1 kg煤气化生成煤气的发热量及其显热被系统回收部分之和与煤的热值之比。

煤气炉运行性能指标如下：煤种适应性，即适宜气化炉的煤种数量及元素分析或工业分析的成分；负荷变化的适应性，包括维持煤气的压力和成分保持基本不变的单位时间内煤气流量允许的变化（突增或突减）范围（以%/min表示），以及气化炉能够稳定工作的最低工况（%）下气化炉的炉渣和废水中有害物的成分和含量；气化炉中的耐火砖、耐火炉衬、燃烧喷嘴等的使用寿命及气化炉的持续运行时数。

2）各煤气化工艺的特点

目前，煤气化技术趋于成熟，应根据煤的性质，从降成本的经济角度及工程的规模来选择气化工艺［16-17］。固定床工艺可制得中热值煤气，适于城市和工业燃料气的利用，但需要块煤，产生大量难于净化的焦油甲烷，不宜做化工合成气，耗蒸汽量大且容量规模小。流化床工艺可使用碎煤，无焦油酚类，系统简单，耗氧低，加压流化床可规模化。灰熔聚流化床（agglomerating fluidized bed，AFB）适于多煤种，对灰分含量不敏感，但是转换率较低，排渣量大，需再燃处理。气流床气化工艺的单炉容量大，大容量运行经验较丰富，有较好的煤种适应性，变负荷能力强，碳转化率较高，适宜较大容量的IGCC发电工程。