煤化工企业和煤炭企业有什么关系

一、煤级分析中的有关概念

煤的工业分类即煤的分类主要是依据煤级，而煤级划分的依据是煤质指标，特别是一些关键的煤质指标。一些煤质指标即煤化程度指标在前面已经做过介绍，本节将围绕煤的工业分类对一些煤级指标的获得做概略介绍(煤质学和煤化学已是独立的学科)。

“基”是表示化验结果是以什么状态下的煤样为基础而得出的，煤质分析中常用的“基”有空气干燥基、干燥基、收到基、干燥无灰基、干燥无矿物质基。在新旧标准中，“基”采用的符号不同(表7-1)。

表7-1 新旧标准中各种基采用的符号对照

空气干燥基是指以与空气湿度达到平衡状态的煤为基准，表示符号为 ad(air dry ba-sis)干燥基是指以假想无水状态的煤为基准，表示符号为 d(dry basis)收到基是指以收到状态的煤为基准，表示符号为 ar(as received)干燥无灰基是指以假想无水、无灰状态的煤为基准，表示符号为 daf(dry ash free)干燥无矿物质基是指以假想无水、无矿物质状态的煤为基准，表示符号为 dmmf(dry mineral matter free)。

可以看出，新的 “基”是用英文名词的开头字母表示的，而旧 “基”是用汉语拼音的字头表示。

二、主要的煤化指标

煤化指标是通过煤的工业分析获得的。工业分析也叫技术分析或实用分析，包括煤中水分、灰分和挥发分的测定及固定碳的计算。煤的工业分析是了解煤质特性的主要指标，也是评价煤质的基本依据，根据工业分析的各项测定结果可初步判断煤的性质、种类和各种煤的加工利用效果及其工业用途。

煤化程度指标简称煤化指标，又称煤级指标。由于煤化作用是个复杂的过程，不同煤化阶段中各种指标变化的显著性各不相同，因此对于一定煤化阶段往往具有不同的煤化程度指标(表7-2)。

表7-2 常用煤级指标在不同煤级阶段的变化情况

注:①各指标测值的变化范围按煤级增加的方向排列②规律性差。(据杨起等，1988)

有关煤的化学组成和煤的元素已在第六章中介绍，这里仅就煤质分析中的一些关键指标如水分、灰分、挥发分、镜质体反射率等做简略介绍。

1.水分

水分是一项重要的煤质指标，它在煤的基础理论研究和加工利用中都具有重要的作用。

在现代煤炭加工利用中，有时水分高反是一件好事，如煤中水分可作为加氢液化和加氢气化的供氢体。在煤质分析中，煤的水分是进行不同基的煤质分析结果换算的基础数据。可以根据煤的水分含量来大致推断煤的变质程度。

2.灰分

煤的灰分不是煤中的固有成分，而是煤在规定条件下完全燃烧后的残留物。它是煤中矿物质在一定条件下经一系列分解、化合等复杂反应而形成的，是煤中矿物质的衍生物。它在组成和质量上都不同于矿物质，但煤的灰分产率与矿物质含量间有一定的相关关系，可以用灰分来估算煤中矿物质含量。煤中矿物质来源有三，一是“原生矿物质”，即成煤植物中所含的无机元素二是“次生矿物质”，即煤形成过程中混入或与煤伴生的矿物质，三是“外来矿物质”即煤炭开采和加工处理中混入的矿物质。煤中存在的矿物质主要包括黏土或页岩、方解石(碳酸钙)、黄铁矿或白铁矿以及其他微量成分，如无机硫酸盐、氯化物和氟化物等。

煤中灰分是另一项在煤质特性和利用研究中起重要作用的指标。在煤质研究中由于灰分与其他特性，如含碳量、发热量、结渣性、活性及可磨性等有程度不同的依赖关系，因此可以通过它来研究上述特性。由于煤灰是煤中矿物质的衍生物，因此可以用它来算煤中矿物质含量。此外，由于煤中灰分测定简单，而它在煤中的分布又不易均匀，因此在煤炭采样和制样方法研究中，一般都用它来评定方法的准确度和精密度。在煤炭洗选工艺研究中，一般也以煤的灰分作为一项洗选效率指标。

3.挥发分

煤样在规定的条件下，隔绝空气加热，并进行水分校正后的挥发物质产率即为挥发分。

煤的挥发分主要是由水分、碳氢的氧化物和碳氢化合物(以CH4为主)组成，但煤中物理吸附水(包括外在水和内在水)和矿物质二氧化碳不属挥发分之列。

工业分析中测定的挥发分不是煤中原来固有的挥发性物质，而是煤在严格规定条件下加热时的热分解产物，改变任何试验条件都会给测定结果带来不同程度的影响。

影响挥发分测定结果的主要因素是加热温度、加热时间、加热速度，此外试验设备的型式和大小，试样容器的材质、形状和尺寸以及容器的支架都会影响测定结果，即测定结果取决于所规定的试验条件，因此说它是一个规范性很强的试验项目。

煤的挥发分产率与煤的变质程度有比较密切的关系———随着变质程度的加深，挥发分逐渐降低(表73)，因此根据煤的挥发分产率可以估计煤的种类。在我国及前苏联、美国、英国、法国、波兰和国际煤炭分类方案中，都以挥发分作为第一分类指标。

表7-3 挥发分与煤的变质程度的关系

根据挥发分产率和测定挥发分后的焦块特性可以初步决定煤的加工利用途径。如高挥发分的煤，干馏时化学副产品产率高，适于作低温干馏原料，也可作为气化原料挥发分适中的烟煤，粘结性较好，适于炼焦。在配煤炼焦中，要用挥发分来确定配煤比，以将混煤的挥发分控制到适宜范围25%～31%。此外，根据挥发分，可以估算炼焦时焦炭、煤气、焦油和粗苯等产率。在燃煤中，可根据挥发分来选择适于特定煤源的燃烧设备或适于特定设备的煤源。在气化和液化工艺条件的选择上挥发分也有一定的参考作用。在环境保护中，挥发分还作为制定烟雾法的一个依据。

此外，挥发分与其他煤质特性指标，如发热量、碳和氢含量都有较好的相关关系。利用挥发分可以计算煤的发热量和碳氢含量。

4.煤的镜质体反射率

煤的镜质体反射率是不受煤的岩石成分含量影响，但却能反映煤化程度的一个指标。煤的镜质体反射率随它的有机组分中碳含量的增加而增高，随挥发分产率的增高而减少。也就是说同一显微组分，在不同的变质阶段，反射率不同，它能较好地反映煤的变质程度。因此，镜质体反射率是一个很有前途的煤分类指标。特别是对无烟煤阶段的划分，灵敏度大，是区分年老无烟煤、典型无烟煤和年轻无烟煤的一个较理想的指标。目前在国际上已有许多国家采用镜质体反射率作为一种煤炭分类指标。此外，煤的镜质体反射率在评价煤质及煤炭加工利用等方面都有重要意义，如日本、西德等国家用镜质体反射率来指导炼焦配煤来控制煤质量等等，而且在石油、地质勘探研究方面也很有价值。

反射率是指垂直反射时，反射光强度和入射光强度的百分比值，一般用R表示。

煤地质学

测定煤的镜质体反射率是将已知反射率的标准片和煤样(镜质体)放在显微镜下，在一定强度的入射光中，它们反射出的微弱光流，通过光电倍增管转变为电流并被放大成较强的电信号，然后将电信号输出并馈入到记录装置。根据记录装置刻度盘上读出标准片的反射光强度值和煤的镜质体的反射光强度值，按下式求出煤的镜质体反射率:

煤地质学

式中:R镜为煤的镜质体反射率I标为标准片的反射光电流强度I镜为煤的镜质体反射光电流强度R标为标准片的反射率。

标准片的反射率R标按下式计算:

煤地质学

式中:n为标准片的折射率n0为样品和物镜之间介质的折射率，空气为1，香柏油一般为1.515～1.518。

华夏能源网（微信号：hxny100） 注，随着可再生能源快速发展，能源结构的清洁化转型已成为不可逆转的趋势，但就当前的国情而言，煤炭的生存空间还远没到清零的地步，“去煤化”虽风起成势却不能操之过急。

回首去年冬季，华北一场大规模的“煤改气”计划，就因为天然气的短缺而遇上瓶颈，这充分提醒人们，缺油少气的国情依然会是我国一个长期难以缓解的矛盾。“风、水、光、核”等新能源各有各的不足，并不能立即取代煤的“能源一哥”地位，国土下埋藏丰富的资源禀赋，也足以让煤炭继续挺直腰杆。

11月29日，2018能源年会暨第十届中国能源企业高层论坛在京召开，原煤炭工业部副部长濮洪九出席并发表重要讲话。他认为，在未来相当长的一段时间内，中国还将是以煤炭能源为主，可再生能源替代煤炭，成为中国的主体能源仍然是任重道远。

他强调，通过大力发展洁净煤技术，煤炭从高碳能源向低碳化发展大有可为。但煤炭减量不可操之过急，要精准规划，否则很可能重蹈去年华北“气荒”的覆辙。

华夏能源网（微信号：hxny100） 将濮洪九先生的发言编辑整理（内容有删减，标题为编者所加），以供读者阅读：

资源禀赋决定煤炭是中国主体能源

中国是 历史 上用煤最早的国家，在汉朝甚至更远的时候就有记载。

追忆往昔，1949年，全国煤炭的产量是3424万吨，到了2017年，我国煤炭产量达到了35亿吨，产量翻了100倍以上，已然成为世界第一煤炭生产大国。

1957年，中国能源消费构成是煤炭占92.3%，石油占4.6%，天然气为0.1%，其他为3.0%。长期看，煤炭产量占了中国一次能源的75%，消费占了65%，

在过去的峥嵘岁月里，煤炭职工为了国家的经济建设和人民生活，艰苦奋斗、勇于担当，做出了巨大贡献。周恩来总理曾高度赞扬煤矿工人“为国家出了力，救了急，立了功”。

如今，根据我国国情，煤炭在我国化石能源储量中占比94%，天然气和石油合计占6%。煤炭在我国能源产业的高占比一直延续到现在，依然占主体能源的地位。

能源革命促使煤炭向清洁能源发展

随着环境问题越来越突出，我国提出能源革命，作为能源的主体，煤炭也必须革命。然而对这个“革命”如何理解呢？就是革掉煤炭过去粗放式的开发和粗放式的使用造成污染的命，就是革它落后的命，就是促使它向清洁能源的发展，这也是大势所趋。

自我国宣布进入新时代开始，国家经济建设也进入了一个新常规的时期，并且随着我国第三产业的发展，重工业的比例在逐渐减少，新兴技术和资本密集型产业不断涌现，国家能源的结构需求发生变化，再加上环境的压力，能源转型已变得迫在眉睫。

煤炭作为传统能源的代表，它具有双面性。优点就是给人类带来了光和热，满足了人类的生产和生活所需；缺点就是如果不科学的开发和使用，会造成严重的生态破坏和环境污染。在这种情况下，煤炭必须克服它存在的问题才能得到更好的发展。所以，能源革命不是取消煤炭，而是让它发展的更好，转变为绿色低碳的清洁能源。

煤炭减量应科学、可控

值得注意的是， 社会 上有一种叫“去煤化”的说法，认为煤炭造成了严重的环境污染，只要不用它，这个问题就解决了。不可否认，其动机是好的，但这种想法过于简单。

实际上，煤炭的转型在国际层面来讲，都是需要一个比较漫长的过程，随着经济的发展，对能源需求的绝对量是逐渐在增加的，这就需要有新能源替代煤炭。同时也要求替代能源要具备煤炭的可靠性、经济性和可持续性，如果达不到，就替代不了它。目前情况下，我们能做到的是科学的、可控的、可持续的来减少煤炭的用量，大力发展新能源和可再生能源。

煤炭减量必须要精准规划，否则可能会再次出现去年华北地区的“气荒”现象。其实，类似的情况也曾出现过，比如，当年大庆油田开发后油多了，就搞起了“以油代煤”结果不到两年，油不够了，又让煤代油。当时国家计划委员会还专门成立了煤代油办公室，组织一大批力量让煤炭增产来代替油不足。所以，不顾国情，不考虑实际情况，不科学的进行计划，盲目的搞这些东西，都容易出问题。

能源涉及到工业的发展和人民生活所需，其影响力是立竿见影的。过去煤炭一直背着煤炭供应不足需要增产的压力，如今煤炭在量上是足够用了，甚至产能过剩，但是整个能源的资源是不足的，石油和天然气还需要大量进口。

无论是去煤化还是保留煤炭，关键还是看煤炭如何利用，煤炭不仅可以燃烧，还可以作为原料，可以用煤制油、用煤制其他的化工品。

发展洁净煤技术让煤碳低碳化

大力发展煤炭的洁净煤技术，使煤高碳变成一个低碳的产品，煤炭的开发更加友好，就是绿色开采，搞好生态保护。

如今的煤炭开采，现代化程度非常高。在地面控制室按几次按纽，井下运输机就启动，割煤机就开始割煤，液压支架也开始移动，整个过程都是自动化的，只需一个巡视员在下面巡视即可，实现了煤炭安全高效智能化开采，现在全国已建成智能化采煤工作面达到70多个。

煤炭产业是既复杂也简单的，过去提起煤矿就让人想到安全事故，现在我国的安全指标已经能够跟国际接轨，一些落后产能也被逐步淘汰，由过去的8万个煤矿，到现在的7000个以下，所以要重视煤炭本身的变化，更要重视煤炭的清洁利用。

讲到清洁利用，煤炭现在可以经过低排放等措施使其污染值跟烧天然气差不多。2014年6月，浙江嘉兴嘉华发电公司进行的煤炭超低排放改造工程，效果非常好，获得了国家 科技 奖。神华集团的电力公司也同样做了大量的有效工作，到2017年底全国燃煤电厂超低排放改造已完成6.4亿千瓦，占全国燃煤电厂装机的65.3%。此外，煤炭还能清洁转化，不但能清洁燃烧，煤还可以变成油，变成烯烃，变成乙二醇等化工产品，实现煤炭的清洁化利用。到2017年底煤制油产能达到800万吨/年，烯烃800万吨/年，煤制气51亿/立方米，乙二醇270万吨/年。

长期看中国能源格局还是以煤为主

大力发展新能源和可再生能源一定要注意节奏，不合国情的去煤化是不合理的。现在煤炭至少还起到下列作用：

（1）资源丰富产能大，可以保证供应，当在其他能源供应不足时，或者北方地区冬季供暖需求量大时，可以迅速用煤来补充，能救急。

（2）用煤制油、煤制气和煤层气来补充我国油气资源的不足，增加自我保障能力，减少对国外能源的依赖。

（3）在发展新能源时以煤为燃料的火电可以起调峰作用，能协调和保障新能源的运行。

（4）可以延后新能源、可再生能源的发展，给其一个充足的延后期，以便促进新能源更好的发展。

减煤的难度不在于煤炭本身，而在于新能源和再生能源发展的速度。

党和国家高度重视煤炭工业的 健康 发展，多次做出重要指示：要大力推进煤炭清洁高效利用，形成煤、油、气、核、新能源，可再生能源多轮驱动的能源供应体系；强调虽然我国正在压缩煤炭比例，但国情还是以煤为主，并且在未来相当长的一段时间内，仍是以煤为主。

（编辑/冯优 转载须华夏能源网授权）

煤气化原理气化过程是煤炭的一个热化学加工过程。它是以煤或煤焦为原料，以氧气T (空气、富氧或工业纯氧)、水蒸气作为气化剂，在高温高压下通过化学反应将煤或媒焦中的可燃部分转化为可燃性气体的工艺过程。气化时所得的可燃气体成为煤气，对于做化工原料用的煤气般称为合成气(合成气除了以煤炭为原料外，还可以采用天然气、重质石油组分等力原料)，进行气化的设备称为煤气发生炉或气化炉。 煤发气化包含一系列物理、化学变化。一般 包括热解和气化和燃烧四个阶段。干燥属于物理变化，随着温度的升高，煤中的水分受热蒸发。其他属于化学变化，燃烧也可以认为是气化的一部分。煤在气化炉中干燥以后，随着温度的进一步升高，煤分子发生热分解反应，生成大量挥发性物质(包括干馏煤气、焦油和热解水等)，同时煤粘结成半焦。煤热解后形成的半焦在更高的温度下与通入气化炉的气化剂发生化学反应，生成以一氧化碳、氢气、甲烷及二氧化碳、氮气、硫化氢、水等为主要成分的气态产物，即粗煤气。气化反应包括很多的化学反应，主要是碳、水、氧、氢、氧化碳、 二 氧化碳相互间的反应，其中碳 与氧的反应又称燃烧反应，提供气化过程的热量。

主要反应，王水蒸气转化反应C+H20-CO+H2131KJ/mol

2、水煤气变换反应CO+H2O-CO2+H2+42KJ/mol

3、部分氧化反应C+0.5 02=C0+111KJ/mol4、完全氧化(燃烧)反应C+O2=CO2+394KJ/mol

5、甲烷化反应CO+2H2=CH4+74KJ/mol 6、Boudouard反应C+CO2=2CO-172K/mol

煤炭的三大主要用途：动力煤、炼焦煤、煤化工用煤，主要包括气化用煤，低温干馏用煤，加氢液化用煤等。

1、动力煤：

（1）发电用煤：中国约1/3以上的煤用来发电，平均发电耗煤为标准煤370g/（kW·h）左右。电厂利用煤的热值，把热能转变为电能。

（2）蒸汽机车用煤：占动力用煤3%左右，蒸汽机车锅炉平均耗煤指标为100kg/（万吨·km）左右。

（3）建材用煤：约占动力用煤的13%以上，以水泥用煤量最大，其次为玻璃、砖、瓦等。

（4）一般工业锅炉用煤：除热电厂及大型供热锅炉外，一般企业及取暖用的工业锅炉型号繁多，数量大且分散，用煤量约占动力煤的26%。

（5）生活用煤：生活用煤的数量也较大，约占燃料用煤的23%。

（6）冶金用动力煤：冶金用动力煤主要为烧结和高炉喷吹用无烟煤，其用量不到动力用煤量的1%。

2、炼焦煤：

中国虽然煤炭资源比较丰富，但炼焦煤资源还相对较少，炼焦煤储量仅占中国煤炭总储量27.65%。炼焦煤的主要用途是炼焦炭，焦炭由焦煤或混合煤高温冶炼而成，一般1.3吨左右的焦煤才能炼一吨焦炭。焦炭多用于炼钢，是钢铁等行业的主要生产原料，被誉为钢铁工业的“基本食粮”。

国标煤炭分类：

国标把煤分为三大类，即无烟煤、烟煤和褐煤，共29个小类。无烟煤分为3个小类，数码为01、02、03，数码中的“0”表示无烟煤，个位数表示煤化程度，数字小表示煤化程度高；

烟煤分为12个煤炭类别，24个小类，数码中的十位数（1~4）表示煤化程度，数字小表示煤化程度高；个位数（1~6）表示粘结性，数字大表示粘结性强；褐煤分为2个小类，数码为51、52，数码中的“5”表示褐煤，个位数表示煤化程度，数字小表示煤化程度低。

以上内容参考：百度百科-煤炭

煤炭气化指在一定温度、压力下，用气化剂对煤进行热化学加工，将煤中有机质转变为煤气的过程。其涵义就是以煤、半焦或焦炭为原料，以空气、富氧、水蒸气、二氧化碳或氢气为气化介质，使煤经过部分氧化和还原反应，将其在所含碳、氢等物质转化成为一氧化碳、氢、甲烷等可燃组分为主的气体产物的多相反应过程。对此气体产品的进一步加工, 可制得其它气体、液体燃烧料或化工产品。经气化，使煤的潜热尽可能多地变为煤气的潜热。煤气化方法繁多，其分类以过程参数及燃料种类和形态为依据。(1)以原形态为主进行分类，有固体燃烧气化、液体燃料气化、气体燃烧料气化及固/液混合燃料气化等。(2)以入炉煤的粒级为主进行分类, 有块煤气化(6~50mm)、煤粉气化(小于0.1 mm)等。此外, 入炉燃烧以煤/油浆或煤/水浆形成的，均归入小粒煤和煤粉气化法中。(3)以气化过程的操作压力为主进行分类, 有常压或低压气化(0~0.35MPa)、中压气化(0.7~3.5 MPa)和高压气化(7MPa)。(4)以气化介质为主进行分类, 有空气鼓风气化、空气-水蒸气气化、氧-水蒸气气化和加氢气化（以氢气为化剂，由不得煤制取高热值煤气的过程）等。(5)以排渣方式为主进行分类，有干式或湿式排渣气化、固态或液态排渣气化、连续或间歇排渣气化等。(6)以气化过程供热方式进行分类，有外热式气化（气化所需热量通过外部加热装置由气化炉内部释放出来）和热载体（气、固或液渣载体）气化。(7)以入炉煤在炉内的过程动态进行分类，有移动床气化、液化床气化、气流（夹带）床气化和熔融床（熔渣或熔盐、熔铁水）气化等。(8)以固体煤和气体介质的相对运动方向进行分类，有同向气化或称并流气化、逆流气化等。(9)以反应的类型为主进行分类，有热力学过程催化验室过程。(10)以过程的阶段性为主进行分类，有单段气化、两段（单简、双简）或多段气化等。(11)以过程的操作方式为主进行分类,有连续间歇式或循环式气化等。 回答时间：2011年

煤炭气化技术虽有很多种不同的分类方法，但一般常用按生产装置化学工程特征分类方法进行分类，或称为按照反应器形式分类。气化工艺在很大程度上影响煤化工产品的成本和效率，采用高效、低耗、无污染的煤气化工艺(技术)是发展煤化工的重要前提，其中反应器便是工艺的核心，可以说气化工艺的发展是随着反应器的发展而发展的，为了提高煤气化的气化率和气化炉气化强度，改善环境，新一代煤气化技术的开发总的方向，气化压力由常压向中高压（8.5 MPa）发展；气化温度向高温（1500～1600℃）发展；气化原料向多样化发展；固态排渣向液态排渣发展。 固定床气化也称移动床气化。固定床一般以块煤或焦煤为原料。煤由气化炉顶加入，气化剂由炉底加入。流动气体的上升力不致使固体颗粒的相对位置发生变化，即固体颗粒处于相对固定状态，床层高度亦基本保持不变，因而称为固定床气化。另外，从宏观角度看，由于煤从炉顶加入，含有残炭的炉渣自炉底排出，气化过程中，煤粒在气化炉内逐渐并缓慢往下移动，因而又称为移动床气化。

固定床气化的特性是简单、可靠。同时由于气化剂于煤逆流接触，气化过程进行得比较完全，且使热量得到合理利用，因而具有较高的热效率。

固定床气化炉常见有间歇式气化（UGI）和连续式气化（鲁奇Lurgi）2种。前者用于生产合成气时一定要采用白煤（无烟煤）或焦碳为原料，以降低合成气中CH4含量，国内有数千台这类气化炉，弊端颇多；后者国内有20多台炉子，多用于生产城市煤气；该技术所含煤气初步净化系统极为复杂，不是公认的首选技术。

（1）、固定床间歇式气化炉（UGI）

以块状无烟煤或焦炭为原料，以空气和水蒸气为气化剂，在常压下生产合成原料气或燃料气。该技术是30年代开发成功的，投资少，容易操作，目前已属落后的技术，其气化率低、原料单一、能耗高，间歇制气过程中，大量吹风气排空，每吨合成氨吹风气放空多达5 000 m3，放空气体中含CO、CO2、H2、H2S、SO2、NOx及粉灰；煤气冷却洗涤塔排出的污水含有焦油、酚类及氰化物，造成环境污染。我国中小化肥厂有900余家，多数厂仍采用该技术生产合成原料气。随着能源政策和环境的要来越来越高，不久的将来，会逐步为新的煤气化技术所取代。

（2）、鲁奇气化炉

30年代德国鲁奇（Lurgi）公司开发成功固定床连续块煤气化技术，由于其原料适应性较好，单炉生产能力较大，在国内外得到广泛应用。气化炉压力（2.5～4.0）MPa，气化反应温度（800～900）℃，固态排渣，气化炉已定型（MK～1～MK－5），其中MK－5型炉，内径4.8m，投煤量（75～84）吨/h，粉煤气产量（10～14）万m3/h。煤气中除含CO和H2外，含CH4高达10%～12%，可作为城市煤气、人工天然气、合成气使用。缺点是气化炉结构复杂、炉内设有破粘和煤分布器、炉篦等转动设备，制造和维修费用大；入炉煤必须是块煤；原料来源受一定限制；出炉煤气中含焦油、酚等，污水处理和煤气净化工艺复杂、流程长、设备多、炉渣含碳5%左右。针对上述问题，1984年鲁奇公司和英国煤气公司联合开发了液体排渣气化炉（BGL），特点是气化温度高，灰渣成熔融态排出，炭转化率高，合成气质量较好，煤气化产生废水量小并且处理难度小，单炉生产能力同比提高3～5倍，是一种有发展前途的气化炉。 流化床气化又称为沸腾床气化。其以小颗粒煤为气化原料，这些细颗粒在自下而上的气化剂的作用下，保持着连续不断和无秩序的沸腾和悬浮状态运动，迅速地进行着混合和热交换，其结果导致整个床层温度和组成的均一。流化床气化能得以迅速发展的主要原因在于：（1）生产强度较固定床大。（2）直接使用小颗粒碎煤为原料，适应采煤技术发展，避开了块煤供求矛盾。（3）对煤种煤质的适应性强，可利用如褐煤等高灰劣质煤作原料。

流化床气化炉常见有温克勒（Winkler）、灰熔聚（U-Gas）、循环流化床（CFB）、加压流化床（PFB是PFBC的气化部分）等。

（1）、循环流化床气化炉CFB

鲁奇公司开发的循环流化床气化炉（CFB）可气化各种煤，也可以用碎木、树皮、城市可燃垃圾作为气化原料，水蒸气和氧气作气化剂，气化比较完全，气化强度大，是移动床的2倍，碳转化率高（97%），炉底排灰中含碳2%～3%，气化原料循环过程中返回气化炉内的循环物料是新加入原料的40倍，炉内气流速度在（5～7）m/s之间，有很高的传热传质速度。气化压力0.15MPa。气化温度视原料情况进行控制，一般控制循环旋风除尘器的温度在（800～1050）℃之间。鲁奇公司的CFB气化技术，在全世界已有60多个工厂采用，正在设计和建设的还有30多个工厂，在世界市场处于领先地位。

CFB气化炉基本是常压操作，若以煤为原料生产合成气，每公斤煤消耗气化剂水蒸气1.2kg，氧气0.4kg，可生产煤气 （l.9～2.0）m3。煤气成份CO+H2>75%，CH4含量2.5%左右， CO215%，低于德士古炉和鲁奇MK型炉煤气中CO2含量，有利于合成氨的生产。

（2）、灰熔聚流化床粉煤气化技术

灰熔聚煤气化技术以小于6mm粒径的干粉煤为原料，用空气或富氧、水蒸气作气化剂，粉煤和气化剂从气化炉底部连续加入，在炉内（1050～1100）℃的高温下进行快速气化反应，被粗煤气夹带的未完全反应的残碳和飞灰，经两极旋风分离器回收，再返回炉内进行气化，从而提高了碳转化率，使灰中含磷量降低到10%以下，排灰系统简单。粗煤气中几乎不含焦油、酚等有害物质，煤气容易净化，这种先进的煤气化技术中国已自行开发成功。该技术可用于生产燃料气、合成气和联合循环发电，特别用于中小氮肥厂替代间歇式固定床气化炉，以烟煤替代无烟煤生产合成氨原料气，可以使合成氨成本降低15%～20%，具有广阔的发展前景。

U－Gas在上海焦化厂（120吨煤/天）1994年11月开车，长期运转不正常，于2002年初停运；中科院山西煤化所开发的ICC灰熔聚气化炉，于2001年在陕西城化股份公司进行了100吨/天制合成气工业示范装置试验。CFB、PFB可以生产燃料气，但国际上尚无生产合成气先例；Winkler已有用于合成气生产案例，但对粒度、煤种要求较为严格，甲烷含量较高（0.7%～2.5%），而且设备生产强度较低，已不代表发展方向。 气流床气化是一种并流式气化。从原料形态分有水煤浆、干煤粉2类；从专利上分，Texaco、Shell最具代表性。前者是先将煤粉制成煤浆，用泵送入气化炉，气化温度1350～1500℃；后者是气化剂将煤粉夹带入气化炉，在1500～1900℃高温下气化，残渣以熔渣形式排出。在气化炉内，煤炭细粉粒经特殊喷嘴进入反应室，会在瞬间着火，直接发生火焰反应，同时处于不充分的氧化条件下，因此，其热解、燃烧以吸热的气化反应，几乎是同时发生的。随气流的运动，未反应的气化剂、热解挥发物及燃烧产物裹夹着煤焦粒子高速运动，运动过程中进行着煤焦颗粒的气化反应。这种运动状态，相当于流化技术领域里对固体颗粒的“气流输送”，习惯上称为气流床气化。

气流床气化具有以下特点:(1)短的停留时间(通常1s)；(2)高的反应温度(通常1300-1500℃)；(3)小的燃料粒径(固体和液体，通常小于0.1mm)；(4)液态排渣。而且，气流床气化通常在加压(通常20-50bar)和纯氧下运行。

气流床气化主要有以下几种分类方式：

(1)根据入炉原料的输送性能可分为干法进料和湿法进料；

(2)根据气化压力可分为常压气化和加压气化；

(3)根据气化剂可分为空气气化和氧气气化；

(4)根据熔渣特性可分为熔渣气流床和非熔渣气流床。

在熔渣气流床气化炉中，燃料灰分在气化炉中熔化。熔融的灰分在相对较冷的壁面上凝聚并最终形成一层保护层，然后液态熔渣会沿着该保护层从气化炉下部流出。熔渣的数量应保证连续的熔渣流动。通常，熔渣质量流应至少占总燃料流的6%。为了在给定的温度下形成具有合适粘度的液态熔渣，通常在燃料中添加一种被称为助熔剂的物质。这种助熔剂通常是石灰石和其它一些富含钙基的物质。在非熔渣气流床气化炉中，熔渣并不形成，这就意味着燃料必须含有很少量的矿物质和灰分，通常最大的灰分含量是1%。非熔渣气流床气化炉由于受原料的限制，因此工业上应用的较少。

气流床对煤种（烟煤、褐煤）、粒度、含硫、含灰都具有较大的兼容性，国际上已有多家单系列、大容量、加压厂在运作，其清洁、高效代表着当今技术发展潮流。

干粉进料的主要有K-T（Koppres-Totzek）炉、Shell- Koppres炉、Prenflo炉、Shell炉、GSP炉、ABB-CE炉，湿法煤浆进料的主要有德士古（Texaco）气化炉、Destec炉。

（1）、德士古（Texaco）气化炉

美国Texaco(2002年初成为Chevron公司一部分，2004年5月被GE公司收购)开发的水煤浆气化工艺是将煤加水磨成浓度为60～65%的水煤浆，用纯氧作气化剂，在高温高压下进行气化反应，气化压力在3.0～8.5MPa之间，气化温度1400℃，液态排渣，煤气成份CO+H2为80%左右，不含焦油、酚等有机物质，对环境无污染，碳转化率96～99%，气化强度大，炉子结构简单，能耗低，运转率高，而且煤适应范围较宽。目前Texaco最大商业装置是Tampa电站，属于DOE的CCT-3，1989年立项，1996年7月投运，12月宣布进入验证运行。该装置为单炉，日处理煤2000～2400吨，气化压力为2.8MPa，氧纯度为95%，煤浆浓度68%，冷煤气效率～76%，净功率250MW。

Texaco气化炉由喷嘴、气化室、激冷室(或废热锅炉)组成。其中喷嘴为三通道，工艺氧走一、三通道，水煤浆走二通道，介于两股氧射流之间。水煤浆气化喷嘴经常面临喷口磨损问题，主要是由于水煤浆在较高线速下(约30m/s)对金属材质的冲刷腐蚀。喷嘴、气化炉、激冷环等为Texaco水煤浆气化的技术关键。

80年代末至今，中国共引进多套Texaco水煤浆气化装置，用于生产合成气，我国在水煤浆气化领域中积累了丰富的设计、安装、开车以及新技术研究开发经验与知识。

从已投产的水煤浆加压气化装置的运行情况看，主要优点：水煤浆制备输送、计量控制简单、安全、可靠；设备国产化率高，投资省。由于工程设计和操作经验的不完善，还没有达到长周期、高负荷、稳定运行的最佳状态，存在的问题还较多，主要缺点：喷嘴寿命短、激冷环寿命仅一年、褐煤的制浆浓度约59%～61%；烟煤的制浆浓度为65%；因汽化煤浆中的水要耗去煤的8%，比干煤粉为原料氧耗高12%～20%，所以效率比较低。

（2）、Destec（Global E-Gas）气化炉

Destec气化炉已建设2套商业装置，都在美国：LGT1（气化炉容量2200吨/天，2.8MPa，1987年投运）与Wabsh Rive（二台炉，一开一备，单炉容量2500吨/天，2.8MPa，1995年投运）炉型类似于K-T，分第一段（水平段）与第二段（垂直段），在第一段中，2个喷嘴成180度对置，借助撞击流以强化混合，克服了Texaco炉型的速度成钟型（正态）分布的缺陷，最高反应温度约1400℃。为提高冷煤气效率，在第二阶段中，采用总煤浆量的10%～20%进行冷激（该点与Shell、Prenflo的循环没气冷激不同），此处的反应温度约1040℃，出口煤气进火管锅炉回收热量。熔渣自气化炉第一段中部流下，经水冷激固化，形成渣水浆排出。E-Gas气化炉采用压力螺旋式连续排渣系统。

Global E-Gas气化技术缺点为：二次水煤浆停留时间短，碳转化率较低；设有一个庞大的分离器，以分离一次煤气中携带灰渣与二次煤浆的灰渣与残炭。这种炉型适合于生产燃料气而不适合于生产合成气。

（3）、Shell气化炉

最早实现工业化的干粉加料气化炉是K-T炉，其它都是在其基础之上发展起来的，50年代初Shell开发渣油气化成功，在此基础上，经历了3个阶段：1976年试验煤炭30余种；1978年与德国Krupp-Koppers（krupp-Uhde公司的前身）合作，在Harburg建设日处理150t煤装置；两家分手后，1978年在美国Houston的Deer Park建设日处理250t高硫烟煤或日处理400t高灰分、高水分褐煤。共费时16年，至1988年Shell煤技术运用于荷兰Buggenum IGCC电站。该装置的设计工作为1.6年，1990年10月开工建造，1993年开车，1994年1月进入为时3年的验证期，目前已处于商业运行阶段。单炉日处理煤2000t。

Shell气化炉壳体直径约4.5m，4个喷嘴位于炉子下部同一水平面上，沿圆周均匀布置，借助撞击流以强化热质传递过程，使炉内横截面气速相对趋于均匀。炉衬为水冷壁（Membrame Wall），总重500t。炉壳于水冷管排之间有约0.5m间隙，做安装、检修用。

煤气携带煤灰总量的20%～30%沿气化炉轴线向上运动，在接近炉顶处通入循环煤气激冷，激冷煤气量约占生成煤气量的60%～70%，降温至900℃，熔渣凝固，出气化炉，沿斜管道向上进入管式余热锅炉。煤灰总量的70%～80%以熔态流入气化炉底部，激冷凝固，自炉底排出。

粉煤由N2携带，密相输送进入喷嘴。工艺氧（纯度为95%）与蒸汽也由喷嘴进入，其压力为3.3～3.5MPa。气化温度为1500～1700℃，气化压力为3.0MPa。冷煤气效率为79%～81%；原料煤热值的13%通过锅炉转化为蒸汽；6%由设备和出冷却器的煤气显热损失于大气和冷却水。

Shell煤气化技术有如下优点：采用干煤粉进料，氧耗比水煤浆低15%；碳转化率高，可达99%，煤耗比水煤浆低8%；调解负荷方便，关闭一对喷嘴，负荷则降低50%；炉衬为水冷壁，据称其寿命为20年，喷嘴寿命为1年。主要缺点：设备投资大于水煤浆气化技术；气化炉及废锅炉结构过于复杂，加工难度加大。

我公司直接液化项目采用此技术生产氢气。

（4）、GSP气化炉

GSP（GAS Schwarze Pumpe）称为“黑水泵气化技术”，由前东德的德意志燃料研究所（简称DBI）于1956年开发成功。目前该技术属于成立于2002年未来能源公司(FUTURE ENERGY GmbH)（Sustec Holding AG子公司）。GSP气化炉是一种下喷式加压气流床液态排渣气化炉，其煤炭加入方式类似于shell，炉子结构类似于德士古气化炉。1983年12月在黑水泵联合企业建成第一套工业装置，单台气化炉投煤量为720吨/天，1985年投入运行。GSP气化炉目前应用很少，仅有5个厂应用，我国还未有一台正式使用，宁煤集团（我公司控股）将要引进此技术用于煤化工项目。

总之，从加压、大容量、煤种兼容性大等方面看，气流床煤气化技术代表着气化技术的发展方向，水煤浆和干煤粉进料状态各有利弊，界限并不十分明确，国内技术界也众说纷纭。

煤的气化和煤的液化都是化学变化。

煤的气化指煤在氧气不足的条件下进行部分氧化形成H2、CO等气体的过程。有固体燃烧气化、液体燃料气化、气体燃烧料气化及固/液混合燃料气化等。

煤的液化指煤与H2在催化剂作用下转化为液体燃料或利用煤产生的H2和CO通过化学合成产生液体燃料或其他液体化。

煤的液化方法主要分为煤的直接液化和煤的间接液化两大类。

扩展资料

煤炭气化时，必须具备三个条件，即气化炉、气化剂、供给热量，三者缺一不可。气化过程发生的反应包括煤的热解、气化和燃烧反应。煤的热解是指煤从固相变为气、固、液三相产物的过程。

煤的气化和燃烧反应则包括两种反应类型，即非均相气－固反应和均相的气相反应。不同的气化工艺对原料的性质要求不同，因此在选择煤气化工艺时，考虑气化用煤的特性及其影响极为重要。

参考资料来源：百度百科-煤炭气化

百度百科-煤炭液化

煤炭气化是指煤在特定的设备内,在一定温度及压力下使煤中有机质与气化剂（如蒸汽/空气或氧气等）发生一系列化学反应,将固体煤转化为含有CO、H2、CH4等可燃气体和CO2、N2等非可燃气体的过程.煤炭气化时,必须具备三个条件,即气化炉、气化剂、供给热量,三者缺一不可.

煤炭气化工艺可按压力、气化剂、气化过程供热方式等分类，常用的是按气化炉内煤料与气化剂的接触方式区分，主要有以下形式。

3.1固定床气化

固定床气化也称移动床气化。固定床一般以块煤或焦煤为原料。煤由气化炉顶加入，气化剂由炉底加入。流动气体的上升力不致使固体颗粒的相对位置发生变化，即固体颗粒处于相对固定状态，床层高度亦基本保持不变，因而称为固定床气化。另外，从宏观角度看，由于煤从炉顶加入，含有残炭的炉渣自炉底排出，气化过程中，煤粒在气化炉内逐渐并缓慢往下移动，因而又称为移动床气化。

固定床气化的特性是简单、可靠。同时由于气化剂于煤逆流接触，气化过程进行得比较完全，且使热量得到合理利用，因而具有较高的热效率。固定床气化炉常见有间歇式气化（UGI）和连续式气化（鲁奇Lurgi）2种。前者用于生产合成气时一定要采用白煤（无烟煤）或焦碳为原料，以降低合成气中CH4含量，国内有数千台这类气化炉，弊端颇多；后者国内有20多台炉子，多用于生产城市煤气；该技术所含煤气初步净化系统极为复杂，不是公认的首选技术。

3.2流化床气化

流化床气化又称为沸腾床气化。其以小颗粒煤为气化原料，这些细颗粒在自下而上的气化剂的作用下，保持着连续不断和无秩序的沸腾和悬浮状态运动，迅速地进行着混合和热交换，其结果导致整个床层温度和组成的均一。流化床气化能得以迅速发展的主要原因在于：（1）生产强度较固定床大。（2）直接使用小颗粒碎煤为原料，适应采煤技术发展，避开了块煤供求矛盾。（3）对煤种煤质的适应性强，可利用如褐煤等高灰劣质煤作原料。

流化床气化炉常见有温克勒（Winkler）、灰熔聚（U-Gas）、循环流化床（CFB）、加压流化床（PFB是PFBC的气化部分）等。

3.3气流床气化

气流床气化是一种并流式气化。从原料形态分有水煤浆、干煤粉2类；从专利上分，Texaco、Shell最具代表性。前者是先将煤粉制成煤浆，用泵送入气化炉，气化温度1350～1500℃；后者是气化剂将煤粉夹带入气化炉，在1500～1900℃高温下气化，残渣以熔渣形式排出。在气化炉内，煤炭细粉粒经特殊喷嘴进入反应室，会在瞬间着火，直接发生火焰反应，同时处于不充分的氧化条件下，因此，其热解、燃烧以吸热的气化反应，几乎是同时发生的。随气流的运动，未反应的气化剂、热解挥发物及燃烧产物裹夹着煤焦粒子高速运动，运动过程中进行着煤