煤气化技术发展迅猛，种类很多，目前在国内应用的主要有：传统的固定床间歇式煤气化、德士古水煤浆气化、多元料浆加压气化、四喷嘴对置式水煤浆气化、壳牌粉煤气化、GSP气化、航天炉煤气化、灰熔聚流化床煤气化、恩德炉煤气化等等，下别分别加以介绍。
一 Texaco水煤浆加压气化技术
德士古水煤浆加压气化技术1983年投入商业运行后，发展迅速，目前在山东鲁南、上海三联供、安徽淮南、山西渭河等厂家共计13台设备成功运行，在合成氨和甲醇领域有成功的使用经验。
Texaco水煤浆气化过程包括煤浆制备、煤浆气化、灰水处理等工序：将煤、石灰石（助熔剂）、添加剂和NaOH称量后加入到磨煤机中，与一定量的水混合后磨成一定粒度的水煤浆；煤浆同高压给料泵与空分装置来的氧气一起进入气化炉，在1300～1400℃下送入气化炉工艺喷嘴洗涤器进入碳化塔，冷却除尘后进入CO变换工序，一部分灰水返回碳洗塔作洗涤水，经泵进入气化炉，另一部分灰水作废水处理。
其优点如下：
（1）适用于加压下（中、高压）气化，成功的工业化气化压力一般在4.0MPa 和6.5Mpa。在较高气化压力下，可以降低合成气压缩能耗。
（2）气化炉进料稳定，由于气化炉的进料由可以调速的高压煤浆泵输送，所以煤浆的流量和压力容易得到保证。便于气化炉的负荷调节，使装置具有较大的操作弹性。
（3）工艺技术成熟可靠，设备国产化率高。同等生产规模，装置投资少。 该技术的缺点是：
（1）由于气化炉采用的是热壁，为延长耐火衬里的使用寿命，煤的灰熔点尽可能的低，通常要求不大于1300℃。对于灰熔点较高的煤，为了降低煤的灰熔点，必须添加一定量的助熔剂，这样就降低了煤浆的有效浓度，增加了煤耗和氧耗，降低了生产的经济效益。而且，煤种的选择面也受到了限制，不能实现原料采购本地化。
（2）烧嘴的使用寿命短，停车更换烧嘴频繁（一般45～60天更换一次），为稳定后工序生产必须设置备用炉。无形中就增加了建设投资。
（3）一般一年至一年半更换一次炉内耐火砖。
二 多喷嘴对置式水煤浆加压气化技术
该技术由华东理工大学洁净煤技术研究所于遵宏教授带领的科研团队，经过20多年的研究，和兖矿集团有限公司合作，成功开发的具有完全自主知识产权、国际首创的多喷嘴对置式水煤浆气化技术，并成功地实现了产业化，拥有近20项发明专利和实用新型专利。目前在山东德州和鲁南均有工业化装置成功运行。
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该技术的水煤浆气化压力为3.0～6.5MPa，温度为～1300℃。技术特点：多喷嘴对置的水煤浆气流床气化炉及复合床煤气洗涤冷却设备；分级净化的煤气初步净化工艺；蒸发分离直接换热式含渣水处理及热回收工艺。 （1）多喷嘴对置式气化及煤气初步净化 煤浆经隔膜泵加热，通过四个对称布置在气化炉气化室中上部同一水平面的工艺喷嘴，与氧气一起对喷进入气化炉，对置气化炉的流场结构由射流区、撞击区、撞击流股、回流区、折返流区和管流区组成。
煤浆颗粒在气化炉内的气化过程经历了以下步骤：颗粒的湍流弥散、颗粒的振荡运动、颗粒的对流加热、颗粒的辐射加热、煤浆蒸发与颗粒中挥发份的析出、挥发产物的气相反应、煤焦的多相反应、灰渣的形成等。
气化反应是串并联反应同时存在的极为复杂的反应体系，可分为一次反应与二次反应。 出气化室的夹带熔融态灰渣的高温合成气，在复合床结构的洗涤冷却室内完成合成气的洗涤冷却和熔渣的初步分离。
采用混合器、旋风分离器和水洗塔相结合的节能高效煤气初步净化系统，使煤气中灰、渣的含量降到最低，并且减少压力损失。
（2）含渣水处理
气化炉及煤气初步净化系统来的含渣水分别减压后导入含渣水处理系统，含渣水首长进入蒸发热水塔蒸发室，蒸发室内含渣水大量汽化，溶解在水中的酸性气体一起解吸，蒸发室产生的蒸汽进入热水室与循环灰水直接接触，使灰水得到最大程度升温。蒸发室底部含固量得到增浓的液相产物再进行真空闪蒸，进一步降低含渣水温度和浓缩含渣水的含固量，将酸性气体完全解吸
该技术的主要优点如下：
（1）适用于加压下（中、高压）气化，成功的工业化气化压力一般在4.0MPa和6.5MPa。在较
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高的气化压力下，可以降低合成气压缩的能耗。
（2）气化炉进料稳定，由于气化炉的进料由可以调速的高压煤浆泵输送，所以煤浆的流量和压力容易得到保证。便于气化炉的负荷调节，使装置具有较大的操作弹性。
（3）工艺技术成熟可靠，设备国产化率高。同等生产规模下，装置投资低于Texaco技术。 该技术的缺点是：
（1）为延长耐火衬里的使用寿命，煤的灰熔点尽可能的低，通常要求不大于1450℃。对于灰熔点较高的煤，为了降低煤的灰熔点，必须添加一定量的助熔剂，这样就降低了煤浆的有效浓度，增加了煤耗和氧耗，降低了生产的经济效益。
（2）由于拱顶高度不够，拱顶砖的使用寿命只有6500小时，还有待于进一步改进。
三 多元料浆加压气化工艺
多元料浆加压气化工艺（MCSG）是一种新型煤气化技术，由西北化工研究院开发成功的，拥有我国自主知识产权，获得国家发明专利。该技术以其独有的先进性、适用性和成熟的工业应用业绩，打破了国外公司在大型煤气化技术上的垄断。该技术的工业化推广，将为推动我国能源结构调整和相关产业的发展发挥重要作用。
多元料浆新型气化技术属湿法气流床加压气化技术，是指对固体或液体含碳物质（包括煤/石油焦/沥青/油/煤液化残渣）与流动相（水、废液、废水）通过添加助剂（分散剂、稳定剂、PH值调节剂、湿润剂、乳化剂）所制备的料浆，与氧气进行部分氧化反应，生产CO+H2为主的合成气。水煤浆加压气化属多元料浆气化的特定型式。粗合成气通过激冷、洗涤、净化后，用于合成氨、合成甲醇、制氢、合成油品、联合循环发电等。
1.多元料气化反应原理 C+O2 = CO2+409.4 C+CO2 = 2CO －160.7 C+H2O = CO+H2－117.8 CO+H2O = CO2+H2－92.5 C+H2 = CH4+87.4 1/2S2+H2 = H2S+82.0 1/2S2+CO = COS+55.8 2.工艺过程
多元料浆气化反应的工艺过程包括料浆制备、加压气化、粗煤气净化、灰渣排放、灰水处理。工艺流程简图如下：
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煤/石油焦/沥青/煤/石油焦/沥青/ 油油//煤液化残渣煤液化残渣 水水//废液废液//废水废水 添加剂 添加剂氧气氧气 料浆制备料浆制备 气化气化 粗煤气洗涤除尘粗煤气洗涤除尘 灰水处理灰水处理 合成气合成气 3.技术指标
料浆浓度/wt%
渣的排放渣的排放 60～68.5
料浆表观粘度
（D=15.89 s－1）/mPa·s
500～1000
料浆稳定性(24 h 析水率)/%碳转化率/%
96～98
～1.880.6～86.2
有效气体(CO+H2)含量/%冷煤气效率/%
氧耗/m3/1000 m3(CO+H2)
原料消耗/kg/1000 m3(CO+H2)
357～420 485～620
70～75.8
4.技术特点
（1）原料适应性广，包括煤、石油焦、石油沥青、渣油、煤液化残渣、生物质等含碳物质以及纸浆废液、有机废水等液体废弃物。
（2）新型结构的气化炉及独特的激冷器，具有结构简单，操作安全易控的特点，而且有利于热量回收、耐火材料保护及固液分离。
（3）富有特色的固态排渣和液态排渣技术，不仅解决了高灰熔点原料的气化难题，而且从技术角度拓宽了原料适用范围。具体体现为：
①固态排渣工艺不存在堵炉、拉丝等现象，有利于实现气化炉长周期稳定运行。
②固态排渣因灰渣未形成熔融状态，不会对气化炉耐火材料形成化学侵蚀，耐火材料寿命延长2倍以上，大大降低操作和维护费用。
③根据不同原料，同一气化炉中，既可采用固态排渣，也可采用液态排渣，扩大了原料范围，提高了操作弹性，且无需增加投资。
（4）成熟完善的系统放大技术，解决了不同规模、不同压力等级气化装置的工程化问题。已工业化装置的压力等级为1.3～7.0 MPa，生产规模从年产3万吨合成氨到年产90万吨甲醇，单炉日投料量为150～2000 吨。
（5）通过气化原料的优化组合，既解决了原料成浆性问题，又解决了灰熔点问题，特别是难成浆原料的制浆问题，大大提高料浆的有效组成，降低了气化消耗。同时，解决了高浓度、高粘度料浆长距离输送的难题。
（6）独具特色的灰水处理技术（I～III级换热闪蒸），减少了设备投资，简化了工艺流程。
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（7）设备完全立足于国内，投资少，效益显著。 （8）三废排放少，环境友好，属于洁净气化技术。
（9）通过40余年的开发和完善，多元料浆气化技术形成了完整、系统的专利体系。
四 GSP煤气化技术
GSP是一种先进成熟的煤气化技术：干粉进粒，水冷壁气化反应器，激冷流程，液态排渣。它的优点是：原料适应性广，投资省、粗煤气成本较低、工艺运行可靠，兼有Shell与Texaco的优点。下面就对GSP技术作一概要介绍。
一、原料来源广，适应性强
从年青的泥、褐煤到年老的无烟煤系列中的所有煤种，灰分>1％的石油焦、油渣、工业污泥等均可作为气化原料。它对入炉煤或其他原料必须满足粒径、水分、灰分的基本要求。粒径主要影响碳转化率，水分主要影响煤粉输送，灰分要求1％以上，否则水冷壁无法挂渣形成膜式壁。各种不同的入炉原料粒径、水分、灰分要求见表1。
表1 各种入炉原料的料径、水分及灰分要求 名称 泥煤 褐煤 烟煤 粒径分布/% ＜100μm ≥55 ＜500μm ≥99 ＜250μm ≥94 ＜250μm ≥94 ＜500μm 100 ＜250μm ≥99 ＜500μm≥ 100 ＜63μm≥ 50～90 ＜200μm≥ 100 水分/% 12 8 2 灰分/% ＞1 ＞1 ＞1 焦 无烟煤 石油焦 二、GSP工艺过程
2 2 ＞1 ＞1 （1）GSP工艺过程包括：合格粉煤制备及输送，有低压氮气浓相输送和高压CO2浓相输送系统，通过煤锁斗、压力供料仓、烧嘴喷入气化炉。
（2）粉煤、纯氧、蒸汽（年青煤可以不加）在4MPa、1400℃~1500℃下煤转化成煤气和熔融的渣。由于原料煤年青，C02供料，水蒸气加入较少，煤气成分中有效气(CO+H2)高达94.5％，C02 4％，CH4 0.02％，N2 0.7％，其他0.78％。
（3）高温煤气在激冷室被喷洒的水冷却到220℃，进入文丘里洗涤器，将煤气中尘体积浓度降至lmg／m3 (干)，煤气中饱和的水供变换用。
（4）熔渣在激冷室降温固化成粒状落入激冷室下部的水浴中，通过灰锁斗排人渣水槽，用捞渣机将渣捞上皮带送入渣仓，然后用汽车运至处理场。
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（5）出冷激室含尘(渣、碳)约0．4％的黑水送到固体物分离器，经初步分离残余碳／尘后的水再经过滤器、贮槽用泵送回冷激室。分离器下部出来的含尘黑水经减压闪蒸后，在絮凝剂作用下混凝沉淀，再经浓缩、过滤脱水，清水用泵返气化冷激室过滤并送出界外处理。为保持冷激水中盐类平衡，约占黑水总量15％的废水排出界外处理。
（6）煤粉锁斗功能是将常压下煤粉料供入加压气化系统。灰锁斗的功能是将压力气化系统的渣水送入常压排渣系统。它们时刻处在一个由常压到加压，又从加压到常压的周期性交变过程。煤锁斗充压用C02，灰锁斗充压用水，此过程用可编程序控制器来实现。
（7）通过锁斗将粉煤供入加压料仓，在此通入的C02与煤粉处于一种密相流化状态，然后通过供料管送至气化炉燃烧喷嘴。
（8）供料仓到气化炉烧嘴的供料管安有原料密度仪，质量流量仪测量煤粉供入量，并与供入的氧气及气化炉、气化室与激冷室压差组成一套控制气化炉操作的调节系统。
三、GSP煤气化炉结构特征
GSP气化炉由一个主烧嘴和一个点火烧嘴、气化室、冷激室及承压外壳组成。气化室内设有水冷壁，水冷壁主要作用是抵抗1450℃～1500℃高温及熔渣的侵蚀，水冷壁系由水冷盘管及固定在盘管上的抓钉与SiC耐火材料共同组成的一个圆筒形膜式壁。膜壁与承压外壳间有约50mm间隙，间隙间充一小股流动的常温合成气（或C02、N2）。水冷壁水冷管内的水采用强制密闭循环，在这循环系统内，有一个废热锅炉生产0.5Mpa（g）低压蒸汽，将其热移走，使水冷壁水冷管内水温始终保持一恒定范围。
激冷室为一承压空壳，外径和气化室一样，上部设有若干冷激水喷头。在此将煤气骤冷至220℃。煤气由冷激室中部引出。激冷室下部为一锥形，内充满水，熔渣遇冷固化成颗粒落入水浴中，排入灰锁斗。
GSP气化炉除烧嘴为不锈钢和少量特殊不锈钢外，其余全为碳钢材料。气化炉及其水冷壁寿命10年～20年，烧嘴寿命10年(顶端部一年维修一次)。
四、GSP气化技术指标先进性及原材料动力消耗分析 （1）技术指标 碳转化率：99.5%； 气化效率：80%～82%；
气化热效率：90%（含饱和煤气带入变换的水蒸气）。 （2）原材料及动力消耗（每1000m3（C0+H2））
原料煤（收到基、热值Qnet.ar=21351kJ／kg煤）：708kg； 氧（99.6%）：320m3；
蒸汽（4.5MPa，350℃）：17kg~30kg（与煤质有关）； C02（4.5MPa，40℃）：85m3； 电：55kWh。
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五 灰熔聚流化床粉煤气化技术
一、灰熔聚流化床粉煤气化技术的基本原理
灰熔聚流化床粉煤气化以碎煤为原料(＜6～8mm)，以空气或富氧或氧气为氧化剂，水蒸气或二氧化碳为气化剂,在适当的煤粒度和气速下，使床层中粉煤沸腾，床中物料强烈返混，气固两相充分混合，温度到处均一，在部分燃烧产生的高温（950～1100℃）下进行煤的气化。煤在床内一次实现破粘、脱挥发份、气化、灰团聚及分离、焦油及酚类的裂解等过程。
流化床反应器的混合特性有利于传热、传质及粉状原料的使用，但当应用于煤的气化过程时，受煤的气化反应速率和宽筛分物料气固流态化特性等因素影响，炉内的强烈混合状态导致了炉顶带出飞灰（上吐）和炉底排渣（下泻）中的碳损失较高的缺点。常规流化床为降低排渣的碳含量，必须保持床层物料的低碳灰比；而在这种高灰床料工况下，为维持稳定的不结渣操作，不得不采用较低的操作温度(＜950℃)，这又决定了传统流化床气化炉只适用于高活性的褐煤或次烟煤。灰熔聚流化床粉煤气化工艺根据射流原理，设计了独特的气体分布器和灰团聚分离装置，中心射流形成床内局部高温区（1200～1300℃），促使灰渣团聚成球，借助重量的差异达到灰团与半焦的分离，在非结渣情况下连续有选择地排出低碳含量的灰渣，提高了床内碳含量和操作温度（达1100℃）,从而使其适用煤种拓宽到低活性的烟煤乃至无烟煤。
二、灰熔聚流化床粉煤气化工艺的特点 （1） 煤种适应性广，可实现气化原料本地化。
（2） 操作温度适中，无特殊材质要求，操作稳定，连续运转可靠性高。 （3） 工艺流程简单，气化炉及配套设备结构简单，造价低，维护费用低。 （4） 灰团聚成球，借助重量的差异与半焦有效分离，排灰碳含量低(<10%)。 （5） 炉内形成一局部高温区（1200～1300℃），气化强度高。 （6） 飞灰经旋风除尘器捕集后返回气化炉，循环转化，碳利用率高。 （7） 产品气中不含焦油，洗涤废水含酚量低，净化简单。 （8） 设备投资低，气化条件温和，消耗指标低，煤气成本低。 （9） 中国自主专利,同等规模下，与引进气化技术相比，投资低50%。 三、灰熔聚流化床粉煤气化工艺流程（图略） （1）备煤系统
粒径为0～30mm的原料煤(焦)，先筛分、破碎到0～8mm粒度，回转干燥器烘干(烟煤水分＜5%，褐煤<12% ) 待用。
（2) 进料系统
备好的入炉煤经斗式提升机进入煤锁斗系统，由螺旋给料器计量，气力输送进入气化炉下部。 （3）供气系统
气化剂(空气/蒸汽、氧气/蒸汽)分三路计量调节，由分布板、环形管、中心射流管进入气化炉。 （4) 气化系统
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煤在气化炉中部分燃烧产生的高温（950～1100℃）下与气化剂（氧气、蒸汽）进行反应，一次实现破粘、脱挥发份、气化、灰团聚及分离、焦油及酚类的裂解等过程，生成煤气。
（5) 除尘系统
高温煤气带出的飞灰，大部分经一级旋风分离器捕集，返回气化炉进一步 气化，二级旋风分离器捕集的少量飞灰排出系统。
（6) 废热回收系统及煤气净化系统
除尘后的热煤气依次进入废热锅炉、蒸汽过热器和脱氧水预热器回收热量，再经洗涤塔净化冷却，送至下一工序。
（7) 操作控制系统
采用集散型控制系统（DCS）实现控制室集中对整个气化生产过程主要工艺参数进行自动监测和控制，由DCS系统完成实时监测指示、自动调节、顺序控制、安全连锁、报警、趋势记录和报表生成。
四、灰熔聚流化床粉煤气化工艺的适用范围
“灰熔聚流化床粉煤气化技术”工业示范成功标志着我国煤气化技术完全依赖进口的时代即将结束，中国科学院山西煤炭化学研究所目前已有能力设计单台处理量100~300吨煤/日的气化炉(0.03～0.5MPa，φ2.4m，配套2～6万吨合成氨/年)。经大量煤种试验证明对绝大多数煤种的适应性，使得实现原料本地化成为可能，对我国中小氮肥厂改变原料路线，降低生产成本，提供了高效、先进、经济、适用的国产煤气化技术。通过选择不同的气化剂及其配比可以制取适合工业燃烧和合成化学品等用户不同需求的合成气与工业燃料气。
五、灰熔聚流化床粉煤气化技术的现状与发展方向
灰熔聚流化床粉煤气化技术当前亟待改进的主要问题是：提高气化炉操作压力，从而提高单台气化炉（φ2400mm）的处理能力。此外，碳利用率、冷煤气效率和煤气有效成分也有待进一步改善。
六 壳牌煤气化
一、Shell煤气化工艺
Shell煤气化工艺(SCGP)以干煤粉为原料、纯氧作为气化剂，液态排渣，属加压气流床气化。原煤先行破碎研磨成煤粉并经干燥处理，再用氮气送进入贮罐，贮罐内的煤粉与氧气和蒸汽一起，送进气化炉的燃烧器。上述过程所用的氧气和氮气，均由一套低温空气分离装置产生。喷入的煤粉、氧气和蒸汽的混合体在3.5～4.0MPa压力下，1400-1700℃的温度范围内发生化学反应。此操作温度使煤所含的灰份熔化并滴到气化炉底部，变成一种玻璃状不可沥滤的炉渣而排出。这个温度亦防止形成不合需要的有毒热解副产物，例如苯酚和多环芳香烃。
出气化炉的合成气温度1400-1500℃，用循环气体激冷冷却至900℃，然后进入一个合成气冷却器作进一步冷却，同时产生高、中压蒸汽。
从气化炉出来的合成气中所携带的少量灰份颗粒，在一个旋风分离器和陶瓷过滤器中分离除去，再部分循环返回气化炉，以确保碳转化率达到99%以上。
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离开气化工序的合成气中含有80-83%的原煤能量，它被称为冷煤气效率。由气化炉和合成冷却器产生的蒸汽,含有另外的14-16%能量。相比之下，以水煤浆为原料的气化工艺的冷煤气效率大约为74-77%。
煤炭中所含的硫、卤素及氮化合物，在气化过程中生成气态的硫化物、卤素、分子态氮、痕量氨及氰化氢。氰化氢及硫化羰(COS)被催化转化为氨及硫化氢。卤素和氨经水洗去除。水洗过的合成气送入后工序变换装置。
Shell气化炉为水冷壁型式，内壁布有水冷却管，副产部分蒸汽。操作时壁内形成一层渣，用“以渣抗渣”方式保护衬里不受侵蚀。由于不需要耐火砖绝热层，运转周期长，单炉运行，不需要备用炉，可靠性高。Shell煤气化装置能力大，气化压力为3.5-4.0MPa，单炉处理煤量为2000～2600吨/日。
二、Shell的煤气化对煤质的要求及用煤的处理\"
Shell 煤气化工艺的原料是干煤粉，用高压氮气输送入气化炉，对煤种的适用范围宽，能够以当地煤种为原料，而且碳转化率超过99％。该工艺过程对煤的特性，例如煤的粒度、粘结性、含水量、含硫量、含氧量及灰分含量均不敏感，但对于灰熔点较高的煤如灰熔点＞1400℃须加入助熔剂(石灰石)，改变溶渣性能。在荷兰Demkolec工厂工业化装置上已使用过包括澳大利亚煤、哥伦比亚煤、印尼煤、南非煤、美国煤、波兰煤等14个煤种进行气化，均能正常生产。只要有煤质分析数据，不需进行试烧、认定，即可根据用户提供煤种进行装置设计。
另外，壳牌气化是干法除尘，无灰水处理系统。干灰容易处理，对环境有利。 三、Shell煤气化技术特点
1、气化炉结构较简单，内部为膜式水冷壁，无任何耐火砖，烧嘴寿命长，导致气化炉坚固耐用，故气化炉操作可靠
2、任何煤都可气化，灰熔点高时只需加入助熔剂(石灰石)，干粉进料，气化效率高，氧气消耗低Texaco气化15-25%，原料制备系统较简单，进料灵活。
3、高效率，原料煤所含能量之中，大约80-83%以合成气形式回收，另外14-16%以蒸汽形式回收。蒸汽可以用于驱动空气分离装置的空气压缩机，以及用来发电或作其它用途。
4、对称式多烧嘴，混合效果好，转化率高。
5、熔渣气化，熔渣可以保护渣膜水冷壁，并确保产生无毒的废渣及灰。
6、高温气化，碳转化＞99%，有效气体成份含量高，CO2含量低，几乎无CH4及酚类、焦油等生成。
7、有利于环保，SCGP工艺的硫氧化物及粉尘排放量实际上为零。煤的灰份则被转变成一种惰性炉渣，可以用作道路建筑材料。SCGP装置产生相当少废液排放，这种废液不含有机污染物，工艺用水可循环利用，做到废水的零排放。%
六、Shell煤气化炉特点
通过大量的设备开发工作，壳牌确定了气化炉的形状，实际上是膜式水冷壁室的形状。气化炉包括：膜式水冷壁室、环形空间和压力外壳容器。工程设计方面的主要问题是设计膜式水冷室和它
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在压力壳体中的悬挂问题。
（1）膜式水冷壁
Shell在阿姆斯特的实验气化炉内都有耐火衬里，但根据操作经验，Shell认为既使对最先进的耐火砖在高热负荷和熔渣不断侵蚀的环境下难以保证高和长寿命运行。所以，确定在气化炉的高压壳体中，安装用沸水冷却的膜式水冷壁(以下简称“膜式壁”)。使工艺过程实际上在膜式壁围成的空腔里发生。气化压力是由外部的高压壳体随。中试和示范装置中都装有膜式壁。在工业化的溶渣锅炉中，膜式壁有广泛的使用经验。
膜式壁一方面提高了SCGP的效率，不需额外加入蒸汽，并可副产中、高压蒸汽，同时也增强了工艺操作强度(因为膜式壁设计时，考虑了超过设计条件的情况和操作干扰)，另一方面，膜式壁增加了工程设计的难度、工业化的复杂程度和投资。工程设计还涉及高温和还原性合成气气氛等因素，所以在设计过程中，膜式壁必须适应这些条件。同时，还要满足高负荷水/蒸汽系统的要求。
（2）环形空间
环形空间位于压力容器和膜式壁之间，设计环形空间是为了容纳水/蒸汽的输出/输入管和集管，另外，环形空间便于检查和维修。为了上述的要求，在休斯敦的示范装置中，Shell 采用装置模型有效地确定了环形空间的尺寸大小。最终，完成了一个简单、有效且易于制造的膜壁悬挂系统。在Buggenum的工业化装置中，设计并完成了此膜壁悬挂系统。
（3）压力壳体
Shell气化炉的压力壳体是标准化设计，可按一般压力容器标准进行制造。材料一般用低铬钢。 （4）材料
SCGP的工程开发工作中，Shell在有限的范围内对材料做了试验。为了确保材料能承受实际的工艺条件，中试和示范装置开发研究中重点对不同的材料做了试验，其中部分是在实际设备上完成的，部分在试验装置付线上做的，测试基本指标是材料必须满足煤气化的工艺条件，如材料要易于制造和维修，便于安装和焊接，适于在当地维修和保养，且价格比较低廉。测试的结果是：SCGP的材料主要是低合金钢材料。
（5）烧嘴
烧嘴的空气动力学设计和所产生的热流量效果是SCGP多年研究开发后确定的。工程设计不仅要考虑喷嘴虑的基本机械设计要求(如满足空气动力学设计和所得的热流量数据的要求)还要考虑制造方面的要求。烧嘴的可行性和寿命连续一年以上运转。Shell休斯敦的示装置证实，烧嘴寿命可在9500小时以上。将此示范装置的经验用于Buggenum的工业化装置中发现，烧嘴未发生操作故障，到1998年2月11日，这些烧嘴的使用时间分别达到为7607个小时(两个)和4467小时(另两个)。烧嘴有时因操作原因也需更换，如停车和安装前的除氧过程，一般可用备用烧嘴来代替。
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七 航天炉煤气化
HT-L煤气化工艺是航天十一所借鉴荷兰SHELL、德国GSP、美国TEXACO煤气化工艺中先进技术，配置自己研发的盘管式水冷壁气化炉而形成的一套结构简单、有效实用的煤气化工艺。现将该工艺在煤化工项目中的应用介绍如下：
一、工艺介绍 1、磨煤与干燥系统
磨煤与干燥系统的工艺流程、运行原理、控制参数都与SHELL工艺相同，两套系统一开一备，单套能力35吨/小时，目的是制造出粒度小于90微米的大于80%、水含量小于2%的煤粉。没有单独的石灰石加入系统，只是利用皮带秤通过比值调节将粒状石灰石加到输煤皮带上，一块进入磨煤机研磨。
2、加压输送系统
加压输送系统的工艺流程、运行原理、控制参数都与SHELL工艺相同，目的是将制出的合格煤粉利用压差输送至气化炉进行燃烧气化。不同是V1205下面是三条腿，三条线输送，到烧嘴处汇合从烧嘴环隙呈螺旋状喷入炉膛。
3、气化及净化
烧嘴设计同GSP，采用单烧嘴顶烧式气化，气化炉采用TEXACO激冷工艺，气化炉升压到1MPa时，煤粉及氧、蒸汽混合以一定的氧煤比进入气化炉，稳压1小时挂渣，炉膛内设置有8个温度检测点，可以作为气化温度的参考点，也可以判断挂渣的状态。设计气化温度1400-1600℃，气化压力4.0MPa。热的粗煤气和熔渣一起在气化炉下部被激冷，也由此分离，激冷过程中，激冷水蒸发，煤气被水蒸汽饱和，出气化炉为199℃ ，经文丘里洗涤器、洗涤塔洗涤后，194℃、固体含量小于0.2mg/m3的合成气送去变换。 4、渣及灰水处理系统
渣及灰水处理系统的工艺流程、运行原理、控制参数都与TEXACO工艺相同。渣经破渣机，高压变低压锁斗，排到捞渣机，进行渣水分离，水回收处理利用；灰水经高压闪蒸、真空闪蒸后到沉降池，清水作为激冷水回收利用 ，浆水经真空抽滤后制成滤饼。
二、技术特点 1、原料的适应性
据设计方介绍，该工艺煤种适应性广，从烟煤、无烟煤到褐煤均可气化，对于高灰份、高水分、高硫的煤种同样适用。龙宇生产用过两种煤，神木炭厂和永煤新桥，工况稳定，有效气含量基本能够达到设计要求，但由于神木炭厂的煤灰分含量低（＜10%），挂渣情况不是太好，炉膛上部还可以，下部基本挂不上渣。永煤新桥煤运行时间较短，还不能完全反应其结渣性。附神木炭厂和永煤新桥的煤质分析：
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内水 硫份 灰分 挥发份 固定碳
神木炭厂 5.72 0.83 8.73 35.88 50.37 新桥矿 1.47 0.84 22.56 8.84 67.13 2、单系列能力
现设计单台气化炉生产能力为有效气体（CO+H2）4.2万NM3/H，可生产甲醇15-20万吨/年，正在研发年产甲醇35万吨的配套气化技术和设备。
3、设计碳转化率高，达到98%，渣中残碳控制在1-2%，实际残碳含量：2.74%，3.98%，1.59%；设计有效气含量90%，其中CO70%，H220%，实际见下面合成气分析：
合成气 氧气 氮气 一氧化碳 氢气 二氧化碳 神木炭厂 0.01 6.12 52.57 27.0 14.3 新桥矿 0.02 2.53 54.92 27.13 15.4 注:煤粉输送介质为二氧化碳，负荷为60% 4、热效率
总的热效率为95-96%，实际冷煤气效率为80-83%，蒸汽产量只有3T/H，大部分的热量都由粗煤气及熔渣带入激冷水中，造成热量损失。
5、氧耗
设计生产每千方有效气耗氧330-360Nm3，实际生产中用新桥矿煤，60%的负荷时产的有效气及耗氧数据进行计算，每千方有效气耗氧为382.45 Nm3。
6、煤耗
原设计用固定碳为74%的鹤壁煤作为原料煤，煤耗为600Kg/KNm3有效气，实际生产中用新桥矿煤，60%的负荷时产的有效气及煤、氧数据进行计算，每千方有效气耗煤为693 Kg。
7、污水排放
设计每小时有9.76吨污水排放到水处理装置，实际运行中最高排放量达到20吨/小时，但平均排放量小于10吨每小时，基本达到了设计要求。
8、气化炉水冷壁
气化炉水冷壁采用盘管式，水管内径为DN40，保证水流量分配均匀，不会堵管使水流量过低造成爆管。但阻力较大，换热效果差。
三、关键设备及仪表 1、磨煤机
磨煤机采用沈重的G168型，运行效果较好，70%以下负荷磨辊加压到6.5MPa,70%以上负荷加压到7.5 MPa；磨出的煤粉80%以上小于90um，其中≤40um的占3-27%，一般在10%左右。售后服务较差。
2、烧嘴
HT-L气化炉的烧嘴是航天十一所自己制造，与德国GSP气化烧嘴相似，只是煤粉喷入的方向有一些改变。采用点火烧嘴、开工烧嘴、煤烧嘴一体，点火烧嘴在中心，使用0.2 MPa的天然气，开
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工烧嘴采用天然气压缩机出口的1.7 MPa的天然气，炉膛升压到1.0 MPa后，三条煤粉管线同时投煤（由于氧管线只有一条，氧煤比按总量控制），投煤后，开工点火烧嘴退出。设计方说，烧嘴一般损坏的都是烧嘴头，烧嘴头需半年到一年更换一次（价格说不清）。试车三个月来，已更换三个烧嘴，说是烧嘴本身没有问题，只是为了试验减少烧嘴阻力。
3、HT-L气化炉
气化炉采用顶烧式，只要保证烧嘴压差，一般不会烧坏烧嘴。水冷壁采用盘管式，循环水分配环管相对均匀引出DN40的四根水管，四根水管平行环绕而成水冷壁，管与管之间有挂钉和翅片，挂砌耐火材料，炉膛共有八组测温点，测温元件镶嵌在耐火材料表面，测温数据显示可达1200℃，但设计方要求不要超过1000度，如超过1000度表明挂渣不好或炉膛超温。介绍说，安徽临泉航天炉测温点显示1800℃，水冷壁很快烧坏了。炉体下部采用TEXACO的激冷工艺，起到洗涤和冷却作用。
4、捞渣机
捞渣机采用青岛四洲的，由于运行时间短，负荷低，而且原料煤中灰分低，本体没有出现什么问题，但渣水泵打量不够，造成渣水溢流，准备更换为石家庄某厂的渣水泵（原为上海凯泉泵）。
5、煤粉质量流量计
煤粉质量流量计采用德国的SWR型，微波测量，不是速度计、密度计分开检测再在PLC中计算，而是速度计及密度计一体，直接输出数据，数据采集稳定，但较实际偏低。原订的美国热电产品未使用。
6、煤粉调节阀
煤粉调节阀用的是德国的SUFU，跟我厂一样，但已出现一次由于堵杂物损坏阀杆的事情。 7、煤粉三通阀
煤粉三通阀是北京航天十一所的产品，动作较慢，一般大于15秒，我厂采用丹麦的，动作时间在10秒左右。
8、气化炉产蒸汽流量表指示不准，龙宇操作工无蒸汽产量控制氧煤比操作经验，参考炉膛温度变化趋势及合成气组分。
四、问题
1、螺旋输送机运行不稳定，经常出现堵料、螺杆断等问题，准备更换为南京的。
2、三条煤粉循环管线跳一条，就要停炉，以免造成偏烧损坏水冷壁、烧嘴，这对长周期运行造成很大困难，必须保证煤粉的清洁，不造成煤粉阀的堵塞。曾出现过V1204的电容式料位计断，堵塞煤粉阀，造成停车。
3、由于蒸汽产量较少，流量测量不准，使用二氧化碳输送煤粉时，没有可以参考的参数调节氧煤比，操作盲目。
4、灰水经过两次闪蒸后温度降至70-80℃，经沉降后打到真空抽滤机，水温较高，容易造成滤布变形跑偏或打折损坏滤布。
5、由于蒸汽产量较少，外蒸汽管网压力低，造成气化负荷目前没有作更高的尝试。
6、煤粉质量流量表单位为吨/小时，造成氧煤比串级控制时波动太大，现氧煤比控制为手动。
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五、推广与应用分析
1、HT-L煤气化工艺是适合我国国情的由航天十一所自主研发的一种煤粉加压气化技术，虽然没有中试装置，但各个单元的技术都有成熟的设计基础和丰富的运行经验，直接实现了工业化生产，没有设计缺陷和运行瓶颈。
2、投资少。河南龙宇15万吨甲醇项目总投资6.4亿元，其中气化装置投资3.1亿元，比同规模SHELL工艺投资要少三分之一。结构简单，操作方便。
3、国产化率高。
HT-L煤气化装置许多设备如：粉煤锁斗阀、破渣机、烧嘴、气化炉、煤粉循环三通阀、渣水循环泵、激冷水泵、锅炉水循环泵、热风炉等都是由北京航天十一所设计、制造或委托制造的，设备运行平稳、操作维护方便，也带动了相关产业的发展，对于促进我国经济技术的发展有重大意义。
4、HT-L煤气化工艺虽然热效率低，热量损失大，但在以后的运行和设计中可以进行技改，增加废热利用装置，降低能耗。
综上所述，HT-L煤气化工艺经济可靠，值得推广和应用。
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煤气化技术简介
（内部参考）
安徽华东化工医药工程有限责任公司
二零一零年十二月
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