煤气化原理精选(九篇)

第1篇：煤气化原理范文

【关键词】煤气化 分类 特点 选择

一、前言

中国是世界上煤炭资源最丰富的国家之一，煤炭储量远远大于石油和天然气的储量，随着近年来我国原油进口量的逐年增加，为保障国家能源安全，加紧煤炭资源的开发利用已经是大势所趋。煤气化是煤炭资源利用的一种基本方法，是指以煤炭为原料，在高温条件下与氧气、空气、水蒸气等发生不完全燃烧反应生成可燃气，可燃气可作为城市煤气、工业燃料气和化工原料气等[1]。

二、煤气化技术的分类

煤气化技术种类繁多，按照气化炉的类型可分为固定床气化、流化床气化、气流床气化三种[2]：固定床气化技术是起源最早的煤气化技术，块状煤从上部落入气化炉并形成固定床层，空气和水蒸气等气化剂从底部通入并穿过床层，块煤保持固定状态并逐渐燃烧，剩余灰渣在床层中逐渐下移并在气化炉底部排出，目前较为流行的固定床气化技术有常压固定床气化（UGI）、鲁奇（Lurgi）炉加压气化等；流化床技术选用碎煤为原料，通过氮气和蒸汽吹送进入气化炉，氧气或富氧空气从炉体底部高速通入炉内，并使碎煤在炉体内部呈流化状高速湍动，同时发生剧烈气化反应，炉内火焰中心温度约为1200℃，灰渣在高温作用下开始熔融并积聚成球，灰渣球重量逐渐变大最终通过炉底部排出，较成熟的流化床技术有U-GAS气化、灰融聚气化等；气流床技术以粉煤或水煤浆为原料，气化原料与气化剂一起通过喷嘴进入气化炉，气化剂与煤粉或水煤浆高速喷出并充分混合，在气化炉内发生火焰型非催化部分氧化反应，炉内火焰中心温度约为2000℃，灰渣完全融化并在炉底排出，应用较为广泛的主要是Shell气化，GSP气化。

三、各煤气化技术的特点

（一）煤气化技术对原料煤的要求

由于煤炭在气化炉中的状态不同，各煤气化技术对原料煤有不同的要求[3]：固定床中的原料煤在床层中的相对位置保持不变，停留时间很长，因此要求原料煤符合以下要求：必须是块煤，有较大粒径，保证原料煤在气化剂作用下依然可以形成稳定床层，并且床层有良好的透气性；原料煤有较好的机械强度和热稳定性，在运输、添加、燃烧过程中依然可以保持较大粒径；有较高的灰熔点，可以在灰渣不熔化的情况下尽量提高炉内温度，增大气化炉的处理能力；有较低的黏结性，避免在固定床层内产生胶质结焦，破坏床层的透气性。能够较好满足要求的煤种有：褐煤、焦炭、无烟煤、不黏煤等。流化床中原料煤以碎煤状态进入气化炉并呈流化状高速湍动，停留时间极短，要求原料煤符合以下要求：有较高的灰熔点，在灰渣不熔化的情况下尽量提高炉内温度，增大气化炉的处理能力；有较低的黏结性，避免大量未完全燃烧的碎煤在流化床中黏结并从炉底排出；反应活性好，可以在极短的停留时间内尽量发生反应。能够较好满足要求的煤种有：褐煤，不黏煤、无烟煤等。气流床中原料煤以粉煤或水煤浆状态进入气化炉，停留时间极短，要求原料煤符合以下要求：水煤浆进料要求煤的成浆性好，灰分低，粉煤进料要求煤炭中水分含量低，避免在粉煤输送过程中发生堵塞；灰熔点尽量低于1300℃，以保证液态排渣操作正常；符合要求的煤种有长焰煤、不黏煤、气煤等。

（二）煤气质量与用途

固定床气化技术中常压固定床气化生产能力小，所产煤气中有效成分（H2、CO）含量很低，但其技术成熟，投资成本较，作为燃料广泛应用于机械加工、炼焦、陶瓷、化工等领域，采用常压固定床水煤气炉所产煤气中有效成分的含量有较大提高，可用作中小化肥厂生产合成氨的原料气；鲁奇炉加压气化技术生产能力大，煤气中有效组含量大，可广泛用来为大中型化肥厂和煤化工厂提供原料气；目前流化床气化技术操作压力较小，因此生产能力较小，但是在采用富氧空气或氧气作为气化剂时所产煤气有效组分含量较高，广泛用作中小化肥厂生产合成氨的原料气，也可以作为燃料气用于机械加工、炼焦、陶瓷、化工等领域；气流床技术要求高，并且投资大，但是操作温度和压力均较大，生产能力较大，且煤气中有效成分较高，广泛应用于大中型化肥、煤化工、煤制油、煤制天然气或IGCC发电等。

（三）各煤气化技术的环保问题

目前环保问题日益受到政府和社会各界的重视，因此环保是影响煤气化技术应用的一个重要因素，各种煤气化技术对周边环境的影响各不相同：固定床气化炉温度较低，不足以将煤炭中含有的大量酚类、焦油等有毒污染物燃烧分解，大量有毒物质在洗涤煤气的循环水中富集，并挥发到大气中，严重污染周边大气和水资源，因此必须配套相应的环保设施才能启动固定床煤气化项目[1]；流化床炉内温度较高，煤炭中含有的大量有毒物质被燃烧分解，但是装置内破碎装置粉尘较多，需要专门设置除尘设备，此外粗煤气中的CO部分溶解到洗涤煤气的循环水中并最终挥发到大气中，导致装置周边CO可能超标；气流床和流化床类似，主要面对破碎装置中的粉尘污染和装置周边CO超标。

四、煤气化技术的选择

任何煤气化技术都不是万能的，应充分考虑当地的煤种、煤气用途和环保要求等多方面的因素选择煤气化技术。以东北地区某机械厂新建煤气化装置生产燃料气为例；机械厂周边地区主要供应低黏度褐煤，由于目前采煤自动化程度较高，主要以碎煤供应为主；机械厂燃料气用量较小，热值要求较低，一般低于1500kcal/ Nm3；机械厂原有环保装置处理量较小，应尽量减少煤气化装置污染物排放量，避免配套单独的环保装置增大投资。因此，选用以富氧空气或氧气为气化剂的流化床煤气化技术是比较适宜的选择。

参考文献：

[1]陈启文： 煤化工工艺 化学工业出版社，2009，124-124.

第2篇：煤气化原理范文

摘要：本文以太原煤气化股份有限公司为例，以其2013 年财务报告中存在的异常事项为索引，具体分析了其2013 年财务报表中存在的盈余管理手段及相应的动因和结果。

关键词 ：盈余管理；利润操控；案例分析

近年来上市公司利用盈余管理操控利润现象屡见不鲜。上市公司利润操控会降低财务报表信息的质量，给信息使用者进行决策造成误导。针对这种现象，一方面监管者需加强对上市公司信息披露的监督，另一方面，投资者要加强识别上司公司盈余管理手段的能力，学会从错综复杂的交易和会计处理中看清本质。本文从信息使用者角度，以太原煤气化股份有限公司为例，从其披露的2013 年财务报告中的异常事项为出发点，分析了财务报表中存在的盈余管理手段及动机。

一、案例简介

太原煤气化股份有限公司（以下简称“煤气化”）是1998 年12 月经批准改制，由太原煤炭气化（集团）有限责任公司、山西省经济建设投资公司、北京华煤工贸公司、中煤多种经营公司、四达矿业公司等五家发起人共同发起设立的股份有限公司，其母公司为太原煤炭气化（集团）有限责任公司（以下简称“集团公司”），煤气化的实际控制人山西省人民政府国有资产监督管理委员会。

煤气化2000 年6 月在深圳证券交易所上市，所属行业为煤炭采选业，经营范围为：原煤、焦炭、煤气及洗精煤、煤化工产品的生产和销售，主要产品为原煤及精煤。

煤气化因政府要求在2012 年至2013 年间先后关停了焦化厂、第二焦化厂、煤矸石热电厂、晋阳选煤厂等单位，2013 年12 月，煤气化将关停厂区的相关资产、负债及人员整体转让给集团公司。该交易完成后，煤气化目前已无焦炭、煤气、煤化工产品的生产业务。

二、异常事项

（一）主营业务巨亏，净利润扭亏为盈

2013 年度，煤气化公司主营业务表现不力，出现了巨额亏损，公司财务报表披露合并营业利润为-863,129,980.35 元，母公司营业利润为-748,232,227.39 元。而净利润却扭亏为盈，合并净利润为4,093,561.99 元，母公司净利润为143,337,143.37 元。其中，使净利润扭亏为盈的主要因素是巨额的营业外收入，该科目合并数为934,636,617.07 元，母公司数额为933,040,556.76元。

（二）董事会换届，众多原高管离职

煤气化于2012 年度开展了领导班子的换届选举，多数原高管人员离职，新任命高管于2013 年正式任职。在换届前的2012 年度财务报告中，煤气化披露了-311,565,694.60 元的合并净利润。究其原因，主要是该年公司一方面大幅增提存货跌价准备，另一方面管理费用激增。对存货跌价准备的计提，公司年度报告中解释为：“受市场波动影响，存货价格下跌”，此类判断主观性较强，有较大的利润操纵空间。公司对管理费用激增的解释为：“政府关停单位关停期间费用增加”，但是公司对管理费用激增的说明不够详细，缺乏说服力，尤其是管理费用明细科目中有一个“管理费用———其他”，该科目较上年数额增加较多，却没有对其详细解释。恰逢领导班子换届的紧要关头，煤气化的2012 年报表有“洗大澡”嫌疑。

（三）年末出售巨额资产

2013 年12 月27 日，煤气化公布“关于山西省人民政府国有资产监督管理委员会对公司将太原关停工厂区资产整体转让给太原煤炭气化（集团）有限责任公司资产评估项目予以核准的公告”。该公告批准煤气化与集团公司在太原签署的《关停工厂区资产转让协议》，允许公司将关停工厂区资产、债权债务、劳动力一并转让给集团公司。公告所指停工厂区资产是自2012 年4 月起，实施了政策性关停的煤气化工厂区生产单位诸如焦化厂、第二焦化厂、煤矸石热电厂等。2013 年12 月30日，双方组织人员对关停工厂区的资产进行了交接。

三、盈余管理分析

（一）利用资产处置进行盈余管理

煤气化在2013 年报表中对巨额营业外收入做了如下解释：“因转让关停厂区净资产及集团公司承担关停厂区关停期间维护费使公司本年营业外收入增加931,116,761.16 元”，并在报表附注十“（三）其他需要披露的重要事项”中详细解释“根据山西省国资委及太原市人民政府的要求，本公司在2012 年和2013 年两年中相继关停了焦化厂、第二焦化厂、电厂、选煤厂等单位。……因转让关停厂区净资产及集团公司承担关停厂区关停期间费用使本公司2013 年营业外收入增加931,116,761.16 元”。

通过阅读公司近期财务报告及公司公告了解到，公司关停的焦化厂、选煤厂等近几年一直处于亏损状态，处置该部分不良资产可以解除公司负担，改善上市公司的资产质量和盈利能力。同时，煤气化处置停工资产的交易属于关联方交易，而关联方交易往往很难完全公开透明，为利润操控留下了空间。在2013 年末处置该部分资产可以迅速改善报表利润，扭转主业不力造成的巨亏局面的情况下，煤气化有强烈的利润操纵动机，利用资产处置进行盈余管理。

（二）利用地方政府政策进行盈余管理

煤气化在2013 年报表附注二“（二十）煤矿维简费、煤炭生产安全费用、煤矿转产发展资金及环境恢复治理保证金”中披露“根据山西省人民政府下发的《关于印发进一步促进全省煤炭经济转变发展方式实现可持续增长措施的通知》，公司从2013 年8 月1 日起至2013年12 月31 日止，暂停提取煤炭企业矿山环境恢复治理保证金和煤矿转产发展资金”。根据山西省地方政策，煤气化所属煤炭生产行业需要提取煤炭企业矿山环境恢复治理保证金和煤矿转产发展资金，该类储备金属于财政部《企业会计准则解释第3 号》规定的“高危行业企业按照国家规定提取的安全生产费”。据准则规定，安全生产费应当计入相关产品的成本或当期损益。即提取的安全生产费最终进入了公司的利润表。

从本文前述公司概况中可得知，煤气化的最终实际控制人是山西省人民政府国有资产监督管理委员会，具有政府背景。由于上市公司可以带来一些政绩上的好处，如促进地方就业率，保障地方财政收入等，地方政府往往有动机给予一些财政补贴或政策优惠来支持上市公司，避免上市公司被ST，甚至摘牌。山西省人民政府批准煤气化暂停提取安全生产费可以减少计入成本或当期损益的费用，从而对公司利润产生影响，从某种程度增加了公司利润，削弱了煤气化被ST的风险。

无论煤气化利用资产处置还是利用地方政府政策进行盈余管理，其目的都是为了增加公司利润，粉饰财务报表。追究其更深层次的原因，一方面，公司领导层刚经历换届，在释放了前任领导层经营不力导致公司财务亏空较大的情况下，新任领导层需要利好消息，赢取广大投资者的信任；另一方面，上市公司处置长期亏损的不良资产可以优化上市公司资源配置，有利于公司注入质量优良、具有较好市场发展空间的资产，增强公司的盈利能力和发展潜力，切实提升上市公司价值，最终实现上市公司转型跨越发展和可持续发展战略目标。

参考文献：

[1]太原煤气化股份有限公司：2013年年度报告[EB/OL].（2014-03-04）cninfo.com.cn/finalpage/2014-03-04/63633007.PDF.

第3篇：煤气化原理范文

关键词：含油废弃物；处理技术；资源化利用；多元料浆；气化处置

随着煤化工行业的快速发展，化工产品生产能力扩大，煤化工生产中含油废弃物的产生量也随之大量增加。含油废弃物按形态可分为固体含油废弃物和液体含油废弃物两类。含油废弃物主要含有大量的芳香类化合物和挥发类气体，直接排放会对环境造成严重的污染和危害[1]，已被列为《国家危险废物名录》规定的危险固体废物。本文简述了煤化工生产中含油废弃物的来源、特征及其危害，综述了目前含油废弃物的处理技术及研究现状。针对目前处理技术存在的不足，开发了通过多元料浆气化实现含油废弃物污染消减和资源化利用技术，介绍了该技术的工艺流程、技术特点及工业应用情况，为实现煤化工含油废弃物处理绿色化发展目标提供一条新的技术途径，对于推进煤化工行业绿色清洁高效发展具有重要的意义。

1含油废弃物的来源、特征

1.1固体含油废弃物的来源、特征

1.1.1煤焦油渣煤焦油渣主要产生于煤气化和煤焦化过程中。煤气化焦油渣（CGTR）是一种复杂的副产物，也是一种工业固体废物，主要在固定床煤气化中大量产生[2]。该焦油渣是黑色黏稠固体物料，有刺激性气味；主要由高沸点有机化合物、未转化的粉煤和煤中夹带的其他固体颗粒组成；具有高的含碳量、热值及有机成分，可用作有机原料或燃料[3]。焦化生产过程中产生的煤焦油渣主要来源于机械化焦油氨水澄清槽和自然沉降后的焦油。该焦油渣是炼焦工业的废渣，呈黑色泥砂状，含有苯、酚、焦油、半焦等多种对环境有害的有机物质[4]和很多挥发性的有机物，多环芳烃含量比较高，具有较强的毒性和致癌性，对生态环境造成一定的污染。1.1.2煤油共炼残渣煤油共炼残渣是煤炭与重劣质油经过加氢裂解后副产的一定量劣质油渣，由煤油共炼装置中减压塔塔底排出，约占原料煤总质量的30%[5]。该油渣组分复杂，其中含有大量残留的重油、沥青质及胶质，芳香烃含量高，此外还含有灰分及重金属成分，所以有较高的环境风险[6]。劣质油渣中大量残留的石油烃类化合物具有碳氢元素含量较高、热值高的特点，因此需要更科学、更高效、更清洁的方式来利用煤油共炼残渣[7]。1.1.3煤液化残渣煤液化残渣（CLR）是煤炭加氢反应液化后产生的一些固体混合物，约占原煤质量的30%[8]，主要由未液化的煤、煤中无机矿物质、煤液化过程中生成的缩合物和聚合物等中间物质、沥青类物质、加入的催化剂及残渣中残留的重质油等组成。该残渣具有高碳含量、高发热量、富氢、低水分、高灰分及高硫含量等特性。

1.2液体含油废弃物的来源、特征

1.2.1煤气化含油废水煤气化含油废水含有大量酚类、油、烷烃、氨氮、硫化物等污染物，导致其具有成分复杂、污染物浓度高、毒性大、浊度和色度高等特点，增加了其处理成本及难度，被认为是世界难处理的工业废水之一[9]。1.2.2焦化含油废水在炼焦或生产炼焦化产品过程中会产生大量的含油废水，废水中有机物浓度高且难于降解，其组成主要为高浓度的氨氮，酚类，氰、焦油及联苯(C12H10)、异喹啉(C9H7N)等多种芳香族化合物。由于含有大量的有色基团，导致其色度很高，另外由于焦油的存在，水体容易乳化[10]。1.2.3煤液化含油废水煤液化含油废水是煤液化转化成各种油分过程中产生的含油废水，主要来自油品合成、油品加工、冲洗排水以及机泵填料函排水等，其成分复杂，主要由重油、酚、硫、多环芳香烃和苯系物等物质组成，其中油类物质很难被降解，且具有很高的COD值[11]。

2含油废弃物的常规处理技术

2.1固体含油废弃物处理技术

2.1.1燃烧技术化工行业产生的固体含油废弃物通常采用燃烧处理，通过高温燃烧将固体含油废弃物分解，但在燃烧过程中会排放污染物，这将造成周围的环境和生态系统严重的污染。煤气化和炼焦过程中都会产生煤焦油渣，煤焦油渣经常直接作为锅炉燃料使用，燃烧时产生大量的多环芳烃，排放有毒物质和刺激性气味气体[12]。J.SHEN等[2]的研究表明，煤焦油渣在预燃烧过程中释放较多的有毒物质，分别为烷基取代酚、长链烷烃、酰胺和PAHs，这些成分堆积或直接燃烧时，会产生刺鼻的气味。董子平等[6]开展了将煤与煤液化残渣掺烧的技术研究，研究表明，在煤和液化残渣掺烧过程中，两种物料的相互作用对燃烧过程中苯系物的排放量产生较大的影响。另外，当液化残渣燃烧时，由于其高硫的特性，烟气必须做脱硫处理才能排放，这样就增加了装置投资及操作费用[12]。2.1.2热解技术煤在气化和焦化过程中，在高温条件下生成煤焦油渣。一般将煤焦油渣在无氧条件下高温热解，使有机物分解成小分子的可燃气体。D.X.ZHANG等[13]在管式炉中对淮南煤和煤焦油渣进行共热解，明显提高了热解焦油收率和轻油产率。黄传峰等[14]进行了煤油共炼残渣与煤共热解的相关研究，结果表明，煤油共炼残渣能够促进煤热解过程中挥发分的热解逸出速度，使起始失重温度和最终失重温度向低温区移动，有利于共热解反应的发生，提高焦油的产率。2.1.3制取衍生炭材料由于煤焦油渣具有比表面积大、多孔性结构、富含芳烃类化合物等特点，常被用作生产吸附性能较好的活性炭的原材料。L.GAO等[15]利用H3PO4作为活化剂，在800℃~1000℃下制备出了吸附性能较好的活性炭，并用动力学模型拟合揭示了H3PO4如何提高有效的反应碰撞率并降低热解反应的活化能。J.B.ZHANG等[16]通过KOH活化将煤直接液化残渣制备成介孔碳（MCs），结果表明，所得到的MCs在甲烷分解反应中的活性比市场销售的煤基活性炭和炭黑催化剂效果更好、更稳定。2.1.4溶剂萃取分离技术Q.X.ZHENG等[17]利用3种不同溶剂[液化二甲醚（DME）、丙酮和己烷]萃取煤直接液化残渣，结果表明3种不同溶剂萃取煤直接液化残渣的提取物都是制备高附加值炭材料的潜在原料，但此技术处于实验室研究阶段。Y.X.NIU等[18]以乙酸乙酯作为溶剂，萃取碎煤加压气化炉产生的煤气化焦油残渣，结果表明，煤气化焦油残渣中含有的多环芳香族化合物很容易被乙酸乙酯萃取，提取的残留物中包含极少芳香烃，并且性质相对稳定，几乎没有环境威胁，因此使用适当的溶剂将煤气化焦油残渣分离为残渣和焦油是一种有前途的处理方法，对经济和环境更加地友好。

2.2液体含油废弃物处理技术

2.2.1气浮法技术煤化工行业液体含油废弃物的处理目前较简单的方法就是气浮法技术。气浮法是在液体含油废弃物中通入空气或使水中产生气泡，水中的乳化油或悬浮颗粒黏附在气泡上，随气泡一起上浮到水面，从而达到从液体含油废弃物中去除油和悬浮物的目的。加压气浮法是一种设备简单、液体含油废弃物去除效果好的方法，目前处于试验阶段，未实现工业化应用[12]。2.2.2破乳技术由于液体含油废弃物乳化严重，导致处理难度加大。其乳化的原因主要是液体含油废弃物中含有大量的硫醇、酚、环烷酸、磺酸类盐等物质。经过破乳技术处理后，油和水可以自然分层，达到回收油的目的。徐玲枝等[19]选择合适的温度、破乳剂及用量，通过物理化学方法处理含油废水，油的回收率平均达到99%以上。2.2.3生化处理技术油类是一种烃类有机物，通过在水中加入厌氧微生物，可以将液体含油废弃物中的油分解氧化成为二氧化碳和水。神华煤直接液化示范项目有机废液处理工艺流程为：两级气浮—调节罐—生化池（3T-AF）—生化池（3T-BAF）—混凝沉淀—过滤，处理后的废液含油质量浓度≤3mg/L。

3含油废弃物气化处置技术的开发应用

笔者所在研发团队近年来在多元料浆气化技术上进行了创新和发展，开发了多元料浆含油废弃物污染消减和资源化利用技术，并在多家企业实现了工业化应用。

3.1技术开发思路

多元料浆含油废弃物气化处置技术利用含油废弃物中有机质富含碳、氢元素以及高热值的特点，经预处理后，将含油废弃物与煤共磨制取气化料浆或单独直接通入气化炉气化制合成气，实现含油废弃物污染消减和资源化利用。

3.2工艺流程

多元料浆含油废弃物污染消减和资源化利用技术工艺流程示意图见图1。该技术主要有多元料浆制备、气化、灰水处理3大系统。料浆制备系统：煤与固态含油废弃物或（和）低浓度、低黏度液态含油废弃物，按照一定的比例共磨制浆，由料浆输送系统送入气化炉。气化系统：含油废弃物料浆（或高浓、高黏液态含油废弃物）与氧气喷入气化炉，迅速反应，生成CO和H2为主的合成气，供后续生产使用，料浆中的灰分及少量未反应的碳在高温作用下成为熔融态，经快速激冷后降温，成为无毒无害的黑色玻璃态炉渣，通过锁斗排出，合成气进入后续气体洗涤系统。灰水处理系统：激冷黑水和洗涤黑水进入换热器，热回收器顶部不凝气及饱和水汽视情况回收处理或送火炬。经闪蒸后底部的灰水和渣池的灰水一起进入沉降澄清单元，顶部澄清水进入灰水循环系统，再由灰水循环系统送回气化系统循环使用。

3.3技术特点

原料适应性广。石油焦、煤油共炼残渣、焦化残渣、有机废液等含油废弃物均可采用该方法处理。气化炉原料消耗降低。含油废弃物的加入，提高了气化料浆的热值，实现了废弃物中碳氢资源化利用，有效降低了原料煤及氧气消耗。绿色环保。气化灰分经激冷后为黑色玻璃态，无毒无害。气化灰水经灰水系统处理，循环使用；含油废弃物作为原料配制料浆，减少原煤和工业水使用量，实现含油废弃物资源化利用，降低成本，节约资源，符合国家绿色发展，节能减排的要求。

3.4工业应用

3.4.1陕西榆林某年产60万t甲醇装置，以裂解重油为原料进行废弃物资源化利用，改造后装置产能比原装置提高了约6%，有效气体积分数达84%以上，年处理渣油2.9万t，可节约原煤5.22万t，产生直接经济效益3538万元。3.4.2陕西延长某年产30万t醋酸装置，以煤油共炼残渣为部分原料进行气化料浆制备，工业运行时，对气化料浆品质、气化炉运行状况、有效气含量和产量、硫回收系统运行状况均无明显影响，全系统运行稳定，不仅节省了原料煤，还节省了共炼残渣的危废处理费用，开创了一条“变废为宝”的新路子。

4结语

第4篇：煤气化原理范文

论文摘要：煤气发生炉是煤炭气化的重要设备，文章简单阐述了煤气发生炉的 发展 概况，介绍了煤气发生炉的工作原理，并结合检验案例分析了夹套易发生变形以及内罐底部易腐蚀的原因，同时提出了相应的防范措施。

一、发展概况

煤作为世界上最重要的能源之一，在 工业 生产方面得到了广泛的应用，其中把煤炭气化成煤气的技术应用至今已有百余年 历史 。随着研究的深入以及 科学 技术的发展，煤炭气化的技术得到长足的进步，煤气发生炉向小型化、简单化、生产低成本化发展，大大降低了能量损耗、生产成本和污染排放。改进后的煤气发生炉广泛应用于各行业，因此提高煤气发生炉的安全性具有十分重要的意义。

二、工作原理

煤气发生炉主要由机械加料系统、煤气发生系统，蒸汽发生系统，卸渣排污系统等组成，其核心是煤气发生系统。煤的气化就是发生在煤气发生系统中，它是一个在高温条件下，借助气化剂的化学作用，将固体煤炭气化成可燃气体的化学过程。根据煤炭的气化过程，可将炉内煤炭自下而上分成灰渣层、氧化层、还原层、干馏层、干燥层。如图1所示：

每个煤层中发生的物理、化学反应都是不同的，而且对整个气化过程所起的作用也有所不同。

1．灰渣层。由空气和水蒸气所组成的气化剂在灰渣层中预热，并通过灰渣层均匀地进入氧化层。同时灰渣层还起着保护灰盘的作用，使其工作期间温度保持一定范围内。多余的灰渣通过灰盘排出煤气发生炉。

2．氧化层。氧化层是产生煤气和热量的关键部位，其高度一般为150mm左右。在氧化层中煤炭中的炭被气化剂中的氧气氧化，生成co2及少量co，同时释放出大量热量。氧化层中温度最高，一般可达1100℃～1200℃。与氧化层接触的钢板最易发生腐蚀。

c+o2co2+co+热量

3．还原层。还原层在氧化层上面，是产生煤气的主要部位，还原层经过氧化层的加温，还原层的温度达到1000℃以上。煤中的炭与co2和水蒸气发生氧化还原反应，生成co和h2+，同时吸收大量热量。

热量+c+co2co

热量+c+h2+oco+h2+

4．干馏层。干馏层中也能产生少量煤气，把干馏层的煤炭加热到700℃以后，煤炭开始出现干裂、解体，同时干馏出甲烷、co、氢气、焦油等气体。

5．干燥层。干燥层实际上就是煤炭烘干和预热的地方，煤块从煤气发生炉顶部加入后，迅速被加热到500℃左右，煤炭表面的水分迅速蒸发变成水蒸气，与煤气一起排出炉外。

三、检验案例

2007年上半年，我们对宁波某铸造厂的一台使用了3年的煤气发生炉进行了首次全面检验，在宏观检查中，我们发现筒体底部轻微鼓起，询问设备管理员后，得知在煤气发生炉投用后，曾发生过一起夹套缺水事故，在夹套缺水，钢板过热的情况下，操作工没有采取紧急停炉出煤渣等措施，而是往煤气发生炉上方汽包紧急加水等错误操作，导致夹套内部压力突然增加，从而引起夹套底部变形。在了解情况后，我们要求用户单位打开人孔，并清除内部煤渣后，发现内罐底部未发生变形，但腐蚀严重，待打磨测厚后，发现处于氧化层的钢板腐蚀最严重，14mm的钢板已腐蚀了7mm左右，位于人孔下方200mm处腐蚀最严重，壁厚仅为7.1mm，而还原层以上的钢板几乎未发生腐蚀。对焊缝进行磁粉探伤和对腐蚀区进行渗透探伤后，未发现裂纹等超标缺陷。

根据gb150-1998《钢制压力容器》，对该台煤气发生炉进行强度校验，取内罐 计算 长度l=2350mm，内罐外直径do=1628mm，c=(14-7.1)/3=2.3mm/y，δe=7.1-2.3=4.8mm，

l/do=2350/1628=1.44，do/δe=1628/4.8=339.2

由gb150-1998《钢制压力容器》得，b=22，所以[p]=b/(do/δe)=22/339.2=0.06mpa。

根据强度校验结果和夹套变形情况，依据《压力容器定期检验规则》，该台煤气发生炉安全等级定为5级，对该设

备予以判废处理。

四、原因分析

1．煤气发生炉内罐温度极高，且内部反应复杂。日常生产时，氧化层释放出大量的热量，使得煤气发生炉内罐温度可达到1200℃以上，内罐中心温度甚至可达到1400℃左右。此时夹套中的冷却水就对内罐钢板的保护起了至关重要的作用。在夹套缺水或无水情况下，就会引起炉体钢板过热，甚至变形，若此时操作工作操作失误，紧急补水，就会引起夹套压力突然升高，导致夹套变形，甚至炉体爆炸，造成人员伤亡、 经济 损失。

2．在日常生产中，内罐钢板长期处于高温、高湿环境中，钢板的机械性能和抗腐蚀能力大大下降，而潮湿的水环境又使钢板极易发生电化学腐蚀，大量阴离子（如cl-）吸附在金属表面后，迅速破坏钢板表面钝化膜，钝化膜被破坏后而钢板又缺乏自钝化能力，钢板表面就发生腐蚀，腐蚀后的钢板表面缺陷处易漏出机体金属，其呈活化状态，而钝化膜处仍为钝态，这样就形成了活性—钝性腐蚀电池，由于阳极面积比阴极面积小得多，阳极电流密度很大，腐蚀就不断往深处 发展 ，钢板表面很快就被腐蚀成小孔，形成点蚀。

3．国内的煤炭含硫量普遍较高，在高温潮湿的条件下，硫与气化剂中的氧和煤炭中的碳在氧化层和还原层中发生一系列的氧化还原反应，生成so2和h2+s，在水环境中，生成硫酸、亚硫酸和氢硫酸等，钢板就迅速被酸液腐蚀。同时，由于ph值的降低和温度的升高，这都增加点蚀发生的可能性，而钢板腐蚀后生成的fe3+又能促进点蚀的发生，因此处于氧化层的钢板就不断发生点蚀。

4．在发生点蚀的同时,煤炭中的硫以及h2+s等硫化物，在高温条件下与夹套底部的钢板又发生高温硫化腐蚀，h2+s+fe fes+h2+，s+fe fes。在点蚀和硫化腐蚀的共同作用下，夹套底部钢板就迅速减薄。

五、防范措施

针对煤气发生炉的工作原理以及发生腐蚀的主要原因，我们可以从以下几个方面对煤气发生炉的安全性和耐腐蚀性进行改进：

1．在煤气发生炉上方的汽包中装设自动进水装置，在少水的情况下，进水阀自动打开，保证夹套能够正常工作，这样既提高了煤气发生炉的安全性，又减少了操作工的工作量。

2．加强操作人员安全培训和 教育 ，提高相关人员的安全意识，制定事故应急预案，在发生夹套缺水炉体过热的情况下，操作工能采取正确的操作，而不是紧急加水，从而杜绝事故发生。

3．在煤气发生炉上方的汽包上和夹套顶部装设大口径爆破片，在夹套压力突然升高的情况下，爆破片及时爆破，从而控制夹套压力在正常范围内，不至于因为压力过高引起筒体变形或者破裂而引发安全事故。

4．在日常生产中不断的往灰盘中加碱性水（如石灰水），中和酸液，从而达到保护钢板，降低腐蚀速度的目的。

5．由于腐蚀的不可避免性，可在内罐底部氧化层与干馏层之间的钢板处，加衬一层4mm左右的钢板，隔断酸液与内罐本体钢板的接触，从而达到保护内罐本体钢板的目的。

6．加强检验，缩短全面检验周期，在发现衬板被腐蚀后的余量不能满足到下一个全面检验周期后，就及时更换衬板，避免夹套钢板的腐蚀。这样就可以增加煤气发生炉的寿命，降低 企业 的生产成本。

六、结语

煤气发生炉广泛使用于铸造、玻璃、化工、冶金等行业，采用上述几种防护措施后，能有效地提高煤气发生炉的安全性和使用寿命，在某铸造厂推广使用后，得到了良好的使用效果。

参考 文献

第5篇：煤气化原理范文

煤作为世界上最重要的能源之一，在工业生产方面得到了广泛的应用，其中把煤炭气化成煤气的技术应用至今已有百余年历史。随着研究的深入以及科学技术的发展，煤炭气化的技术得到长足的进步，煤气发生炉向小型化、简单化、生产低成本化发展，大大降低了能量损耗、生产成本和污染排放。改进后的煤气发生炉广泛应用于各行业，因此提高煤气发生炉的安全性具有十分重要的意义。

二、工作原理

煤气发生炉主要由机械加料系统、煤气发生系统，蒸汽发生系统，卸渣排污系统等组成，其核心是煤气发生系统。煤的气化就是发生在煤气发生系统中，它是一个在高温条件下，借助气化剂的化学作用，将固体煤炭气化成可燃气体的化学过程。根据煤炭的气化过程，可将炉内煤炭自下而上分成灰渣层、氧化层、还原层、干馏层、干燥层。如图1所示：

每个煤层中发生的物理、化学反应都是不同的，而且对整个气化过程所起的作用也有所不同。

1．灰渣层。由空气和水蒸气所组成的气化剂在灰渣层中预热，并通过灰渣层均匀地进入氧化层。同时灰渣层还起着保护灰盘的作用，使其工作期间温度保持一定范围内。多余的灰渣通过灰盘排出煤气发生炉。

2．氧化层。氧化层是产生煤气和热量的关键部位，其高度一般为150mm左右。在氧化层中煤炭中的炭被气化剂中的氧气氧化，生成CO2及少量CO，同时释放出大量热量。氧化层中温度最高，一般可达1100℃～1200℃。与氧化层接触的钢板最易发生腐蚀。

C+O2CO2+CO+热量

3．还原层。还原层在氧化层上面，是产生煤气的主要部位，还原层经过氧化层的加温，还原层的温度达到1000℃以上。煤中的炭与CO2和水蒸气发生氧化还原反应，生成CO和H2+，同时吸收大量热量。

热量+C+CO2CO

热量+C+H2+OCO+H2+

4．干馏层。干馏层中也能产生少量煤气，把干馏层的煤炭加热到700℃以后，煤炭开始出现干裂、解体，同时干馏出甲烷、CO、氢气、焦油等气体。

5．干燥层。干燥层实际上就是煤炭烘干和预热的地方，煤块从煤气发生炉顶部加入后，迅速被加热到500℃左右，煤炭表面的水分迅速蒸发变成水蒸气，与煤气一起排出炉外。

三、检验案例

2007年上半年，我们对宁波某铸造厂的一台使用了3年的煤气发生炉进行了首次全面检验，在宏观检查中，我们发现筒体底部轻微鼓起，询问设备管理员后，得知在煤气发生炉投用后，曾发生过一起夹套缺水事故，在夹套缺水，钢板过热的情况下，操作工没有采取紧急停炉出煤渣等措施，而是往煤气发生炉上方汽包紧急加水等错误操作，导致夹套内部压力突然增加，从而引起夹套底部变形。在了解情况后，我们要求用户单位打开人孔，并清除内部煤渣后，发现内罐底部未发生变形，但腐蚀严重，待打磨测厚后，发现处于氧化层的钢板腐蚀最严重，14mm的钢板已腐蚀了7mm左右，位于人孔下方200mm处腐蚀最严重，壁厚仅为7.1mm，而还原层以上的钢板几乎未发生腐蚀。对焊缝进行磁粉探伤和对腐蚀区进行渗透探伤后，未发现裂纹等超标缺陷。

根据GB150-1998《钢制压力容器》，对该台煤气发生炉进行强度校验，取内罐计算长度L=2350mm，内罐外直径DO=1628mm，C=(14-7.1)/3=2.3mm/y，δe=7.1-2.3=4.8mm，

L/DO=2350/1628=1.44，DO/δe=1628/4.8=339.2

由GB150-1998《钢制压力容器》得，B=22，所以[P]=B/(DO/δe)=22/339.2=0.06MPa。

根据强度校验结果和夹套变形情况，依据《压力容器定期检验规则》，该台煤气发生炉安全等级定为5级，对该设

备予以判废处理。

四、原因分析

1．煤气发生炉内罐温度极高，且内部反应复杂。日常生产时，氧化层释放出大量的热量，使得煤气发生炉内罐温度可达到1200℃以上，内罐中心温度甚至可达到1400℃左右。此时夹套中的冷却水就对内罐钢板的保护起了至关重要的作用。在夹套缺水或无水情况下，就会引起炉体钢板过热，甚至变形，若此时操作工作操作失误，紧急补水，就会引起夹套压力突然升高，导致夹套变形，甚至炉体爆炸，造成人员伤亡、经济损失。

2．在日常生产中，内罐钢板长期处于高温、高湿环境中，钢板的机械性能和抗腐蚀能力大大下降，而潮湿的水环境又使钢板极易发生电化学腐蚀，大量阴离子（如Cl-）吸附在金属表面后，迅速破坏钢板表面钝化膜，钝化膜被破坏后而钢板又缺乏自钝化能力，钢板表面就发生腐蚀，腐蚀后的钢板表面缺陷处易漏出机体金属，其呈活化状态，而钝化膜处仍为钝态，这样就形成了活性—钝性腐蚀电池，由于阳极面积比阴极面积小得多，阳极电流密度很大，腐蚀就不断往深处发展，钢板表面很快就被腐蚀成小孔，形成点蚀。

3．国内的煤炭含硫量普遍较高，在高温潮湿的条件下，硫与气化剂中的氧和煤炭中的碳在氧化层和还原层中发生一系列的氧化还原反应，生成SO2和H2+S，在水环境中，生成硫酸、亚硫酸和氢硫酸等，钢板就迅速被酸液腐蚀。同时，由于PH值的降低和温度的升高，这都增加点蚀发生的可能性，而钢板腐蚀后生成的Fe3+又能促进点蚀的发生，因此处于氧化层的钢板就不断发生点蚀。

4．在发生点蚀的同时,煤炭中的硫以及H2+S等硫化物，在高温条件下与夹套底部的钢板又发生高温硫化腐蚀，H2+S+FeFeS+H2+，S+FeFeS。在点蚀和硫化腐蚀的共同作用下，夹套底部钢板就迅速减薄。

五、防范措施

针对煤气发生炉的工作原理以及发生腐蚀的主要原因，我们可以从以下几个方面对煤气发生炉的安全性和耐腐蚀性进行改进：

1．在煤气发生炉上方的汽包中装设自动进水装置，在少水的情况下，进水阀自动打开，保证夹套能够正常工作，这样既提高了煤气发生炉的安全性，又减少了操作工的工作量。

2．加强操作人员安全培训和教育，提高相关人员的安全意识，制定事故应急预案，在发生夹套缺水炉体过热的情况下，操作工能采取正确的操作，而不是紧急加水，从而杜绝事故发生。

3．在煤气发生炉上方的汽包上和夹套顶部装设大口径爆破片，在夹套压力突然升高的情况下，爆破片及时爆破，从而控制夹套压力在正常范围内，不至于因为压力过高引起筒体变形或者破裂而引发安全事故。

4．在日常生产中不断的往灰盘中加碱性水（如石灰水），中和酸液，从而达到保护钢板，降低腐蚀速度的目的。

5．由于腐蚀的不可避免性，可在内罐底部氧化层与干馏层之间的钢板处，加衬一层4mm左右的钢板，隔断酸液与内罐本体钢板的接触，从而达到保护内罐本体钢板的目的。

6．加强检验，缩短全面检验周期，在发现衬板被腐蚀后的余量不能满足到下一个全面检验周期后，就及时更换衬板，避免夹套钢板的腐蚀。这样就可以增加煤气发生炉的寿命，降低企业的生产成本。

六、结语

煤气发生炉广泛使用于铸造、玻璃、化工、冶金等行业，采用上述几种防护措施后，能有效地提高煤气发生炉的安全性和使用寿命，在某铸造厂推广使用后，得到了良好的使用效果。

参考文献

[1]钢制压力容器（GB150-1998）．国家质量技术监督局．

[2]压力容器定期检验规则（TSGR7001-2004）．国家质量监督检验检疫总局．

第6篇：煤气化原理范文

【关键词】焦炉煤气；精脱硫工艺；高温甲烷化工艺

1.焦炉煤气制取天然气工艺概述

1.1焦炉煤气的组成

焦炉煤气的主要成分是氢气、甲烷、一氧化碳、二氧化碳、氮气、氧气及烯烃，此外还含有微量硫、焦油、苯、萘、氨等组分。

1.2焦炉煤气制取天然气途径

焦炉煤气制取天然气主要有两种途径。一种是不经过甲烷化，对焦炉煤气的组分进行分离，提取焦炉煤气中的甲烷，经处理满足天然气的使用条件后，输送到用户使用。但是，此工艺的甲烷收率较低，天然气产量小，脱除的一氧化碳和二氧化碳无有效的利用途径。另一种是通过一氧化碳、二氧化碳和氢气的甲烷化合成来调高焦炉煤气中的甲烷含量，经过处理后使其满足天然气的使用条件。此工艺是焦炉煤气制天然气的主流工艺，国内已有成功的实例。

2.焦炉煤气甲烷化合成天然气技术分析

焦炉煤气首先经过预处理，包括脱氨、脱焦油、粗脱硫、脱苯等工序，然后经过精脱硫，再经过甲烷化合成天然气。根据合成天然气压缩或液化要求不同，再进行处理。

2.1焦炉煤气预处理

焦炉煤气的预处理和常规焦炉煤气的净化处理基本相同。主要的预处理工序有煤气冷却、除萘、除焦油雾、洗氨、脱苯、脱硫、脱氰等。具体应用时，各工序的先后布置会有所不同。

2.2焦炉煤气精脱硫

无机硫和有机硫的存在都会使甲烷化催化剂中毒失去活性，且无法再生。经过预处理的焦炉煤气的硫体积分数能降低到200μL/L左右，但是还不能满足甲烷化合成的要求，必须对焦炉煤气再进行进一步的精脱硫处理。焦炉煤气甲烷化合成天然气的精脱硫工艺可以借鉴焦炉煤气制甲醇的工艺。精脱硫的要求是要满足精脱硫后总硫体积分数小于100×10-9。焦炉煤气精脱硫的原理是对各种形态的有机硫进行催化加氢，有机硫转变为硫化氢，再通过固体吸附剂进行脱除。焦炉煤气中有机硫存在的主要形式是COS、噻吩、硫醚、硫醇及二硫化碳等。加氢反应放热，会造成催化剂床层温度的升高，应做好焦炉炼焦及化学产品回收系统的控制，尽量减少氧气进入焦炉煤气系统。脱硫原理是利用氧化锌脱硫剂吸收H2S。进入精脱硫系统前，需对焦炉煤气进行加压，加压到略高于甲烷化反应所需的压力。若进入精脱硫系统前焦炉煤气中的H2S含量较高，为促进催化加氢反应的进行，需先经过氧化铁脱硫来降低H2S的含量，然后采用两级加氢转化和两级脱硫的工艺，将总硫降低到100×10-9。加氢催化剂采用铁钼加氢催化剂和镍钼加氢催化剂，脱硫剂采用氧化锌脱硫剂。

2.3甲烷化工艺

2.3.1反应原理

甲烷化合成的原理是CO、CO2和氢气发生反应，生产CH4和水，少量的乙烯、乙烷、氧等也被转化掉。反应产生大量的热量。

2.3.2合成工艺

甲烷化工艺分为低温甲烷化和高温甲烷化两种。低温甲烷化主要移植于合成氨中的微量CO脱除。高温甲烷化主要来自国外专利技术。低温甲烷化采用绝热反应炉，一般要求甲烷化反应器内的温度必须在450℃以下。为控制甲烷化反应器的温度，需降低进入甲烷化反应器的CO和CO2含量。采用大量产品气循环的方法，将甲烷化炉入口的原料气中CO和CO2的体积分数降低到3%左右，从而控制甲烷化反应器的温升。精脱硫后小于0.1μL/L的硫含量能够满足低温甲烷化催化剂的要求。精脱硫的净化气体可以直接进入甲烷化反应器。此工艺的缺点是，大量的产品气循环造成此工艺的能耗较高；装置规模受到限制，经济性较差。

高温甲烷化主要有德国鲁奇、英国Davy和丹麦托普索三种工艺，均采用的是镍基催化剂，烷化反应在绝热条件下进行，采用循环气来控制大量甲烷化反应温度，通过废热锅炉副产蒸汽来回收甲烷化反应热，采用多级甲烷化反应器。三家工艺的推广重点是大规模煤制天然气项目，但其在焦炉煤气制天然气上亦适用。以Davy公司的甲烷化流程来说明高温甲烷化工艺。经过精脱硫的焦炉煤气中硫体积分数在0.1μL/L，尚不能满足高温甲烷化催化剂对硫体积分数的要求，还要再进行进一步脱硫，使硫体积分数降低到10×10-9，使用ZnO脱硫剂脱除H2S、铜基脱硫剂脱除噻吩、硫醇等有机硫。硫含量合格的焦炉煤气和甲烷化合成产品气进行热量交换，然后加入一定量的循环气，进入主甲烷化反应器，为避免羰基镍的生成，控制进入主甲烷化的气体温度在250℃以上，一般为280~320℃，出主甲烷化反应器的合成气温度为620~670℃，经余热回收后，一部分参与循环到主甲烷化反应器入口，另一部分进入补充甲烷化反应器，控制补充甲烷化反应入口温度在250~280℃，出口温度在350~380℃，经过主甲烷化反应和补充甲烷化反应，原料焦炉煤气中的CO转化率可达100%，二氧化碳转化率达95%以上，反应后的产品气经热交换和冷却后输出到下一道工序。

2.4产品方案及产品处理

2.4.1产品方案

焦炉煤气甲烷化合成的天然气主要有两种产品方案，分别是合成天然气（SNG)和液化天然气（LNG)。生产LNG产品的效益高于SNG产品。LNG 不受天然气管网限制，销售灵活，单价较高，能使企业获得较好的利润。由于管道天然气和液化天然气的价格不平衡，焦炉煤气制天然气的规模不大且不易集中分布，合成天然气入管道网难，迫使一些焦炉煤气制天然气的厂家选择制造LNG来获取更大的经济效益。两种产品价格不平衡的问题还需要依靠国家政策来调整。

2.4.2合成气处理

某焦化厂的焦炉煤气经预处理、精脱硫和甲烷化工艺，CO、CmHn、O2和氢气完全反应，CO2转化率95%，此外还含有微量的水分。根据合成气的组分，对比GB 17820―2012《天然气》技术要求，二氧化碳的含量满足要求；因甲烷化合成催化剂对硫含量的要求高，合成气中的总硫体积分数在0.1μL/L以下，满足要求；高位发热量计算为32.67MJ/m3，刚刚满足要求，若原料气成分波动，极易超出指标，最好对合成气进行氢气分离，以提高合成气中的甲烷含量，增加其热值，同时需对合成气脱水，以满足水露点的要求。

3.结论

焦炉煤气中有机硫成分复杂，采取两级催化加氢和两级氧化锌脱硫的工艺能够满足总硫体积分数≤0.1μL/L的要求，适用于煤制天然气的甲烷化工艺，同样适用于焦炉煤气的甲烷化处理。因焦炉煤气中氢气含量高，甲烷化后还含有不少的氢气和氮气，影响合成气的热值。研究合成气脱氢和脱氮工艺，能够提高合成天然气的品质，促进焦炉煤气制天然气的进一步发展。[科]

第7篇：煤气化原理范文

(煤气泄漏事故处置方案)

鞍钢股份线材厂

一、应急演练方案

为在发生生产事故时最大限度的避免人员伤亡、减少财产损失，提高员工应急响应能力，避在发生生产事故时最大限度的减轻事故危害程度，提高员工应急响应能力，同时检验事故应急预案符合性，厂决定开展一次煤气泄漏事故应急救援演练。

1、时间：

2020年11月30日星期五 上午9点30分

2、地点：

2#线生产作业区加热炉

3、组织单位：

安全管理室

4、参加人员：

总指挥：张俊峰

副总指挥：刘磊刚

生产技术室2人（调度室人员）、设备管理室2人、机械作业区3人、1#线、2#线作业区各3人、电气作业区2人、成品作业区2人、相关方单位各2人（实业公司、冶建公司、合肥百盛、冷轧劳服、电修协力、浙江恒城）。

注：参加演练人员中重点环境岗位人员不得少于一人。

5 煤气相关特性培训

培训教师：杨仲原

培训内容见附件1

6 应急救援流程：

6.1应急救援工作原则：

以人为本，安全第一的原则；统一指挥原则；单位自救原则；分级自救原则；坚持事故应急与事故预防工作相结合的原则。

6.2演练方案

9点30分，1#线加热调整工、轧钢班长2人进行加热炉下巡检过程中发现加热炉东端报警器报警，区域存在煤气泄漏情况。

（1）加热岗位应急处置程序

①加热调整工到加热仪表室，通过观察电脑数据显示加热炉加热段东侧（非轧机侧）报警，报警值为280mg/m3。

②加热调整工立即通报调度室，报告内容：9点30分，加热炉加热段东侧（非轧机侧）报警，报警值为280mg/m3。

③按照调度室安排，与2#线加热调整工互保，佩戴空气呼吸器到报警区域排查漏点，经排查发现为加热炉一层2加热下烧嘴煤气管手动阀门密封损坏，造成煤气泄漏超标，无人员受伤。

④依据煤气泄漏管理标准关闭2加下煤气手阀，并切断该段煤气气动阀门等待进一步指令。

⑤待专业人员处理后得到调度室下达可以恢复作业指令时，打开2加热下煤气气动阀门，并开启烧嘴前煤气手阀，直至烧嘴燃烧后，确认该区域无煤气。

（2）调度室应急处理程序

①调度室在接到加热岗位人员通报后，调度值班主任第一时间向厂应急指挥部总指挥汇报情况，报告内容：9点30分，加热炉加热段东侧（非轧机侧）报警，报警值为280mg/m3，，同时安排调度员联系加热区域点检员等专业人员支援，并报公司总调度室、安环部等部门。

②调度值班主任立即赶赴现场，根据现场实际情况联系2#线加热调整工与1#线加热调整工形成互保，佩戴空气呼吸器到报警区域排查漏点，并将加热东侧窗户打开进行通风。

③通知轧钢班长进行人员疏散（煤气泄漏点周围40米内人员包括原料验收岗位、原料吊车岗位，40米以内禁止有火源），人员疏散至到集合点后，立即进行人数清点。

④安排轧钢班组人员在煤气泄漏点周围40米设置警戒，警戒区域内禁止烟火、禁止一切人员、车辆（包括吊车）通行。

⑤待煤气泄漏区域报警器显示煤气含量低于30mg/m3后，通知指挥部可以进行故障排除作业。

⑥接到指挥部故障已排除，无次生、衍生事故的隐患，应急救援终止指令后组织正常生产。

（3）应急指挥部应急处理

总指挥在得到调度室通报后，立即下令启动《生产安全事故综合预案》，命令应急救援体系各应急组到位并按预案开展应急处置工作。

①消防保卫组（组长为安全管理室主任）：对疏散人员数量、事故区域设立警戒区域进行确认。（警戒区域范围：一层警戒区域：原料4号门—1#线原料货位—1#线粗轧井口，1#线轧钢区域警戒范围：1#粗轧），在警戒区域内禁止烟火、禁止一切人员、车辆（包括吊车）通行，并准备一定数量消防器材，以应对突发事件，同时向应急指挥部汇报警戒工作已完成。

接到指挥部应急救援终止指令后方可撤出警戒，恢复正常通行。

②应急救援组（组长为生产技术室主任）：立即组织加热炉点检员等专业人员组成抢修队，在得到指挥部加热炉煤气泄漏区域煤气含量低于30mg/m3可以进行故障排除作业后的指令后，组织加热点检员等专业人员进行漏点修复、故障排除作业。

故障已排除，无次生、衍生事故的隐患后，向应急指挥部汇报，报告内容：加热炉煤气泄漏故障已排除，无次生、衍生事故的隐患。

（4）应急结束

事故现场得到有效控制，可能导致次生、衍生事故的隐患得到消除，各专业应急救援组组长向应急救援总指挥报告，由总指挥下达指令，宣布应急救援终止。

6、相关要求

6.1参加演练人员必须准时参加。

6.2演练过程中必须保证人员安全。

6.3参加演练人员必须服从指挥。

6.4参加演练人员要佩戴口罩，保持距离。

安全管理室

2020年11月15日

附件：1

1、煤气分类：煤气分为很多种，工业煤气有高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气等，民用煤气主要有焦炉煤气和天然气，焦炉煤气的爆炸极限混合比为5.0-28.4%、天然气的爆炸极限为4.8-13.4%、

高炉煤气的爆炸极限为35.8-71.9%，爆炸温度焦炉煤气基本在600°c左右、天然气650°c。

2、高焦炉煤气：

（1）高焦炉煤气是无色无味、无臭的气体，因CO含量很高，所以毒性极大；

（2）煤气中含尘量大，容易堵塞蓄垫室格子砖；

（3）安全规格规定在1米；空气CO含量不能超过30mg；

（4）着火温度大于700℃。

3、煤气安全

煤气三大危害是易燃、易爆、易中毒。煤气是以煤为原料加工制得的含有可燃组分的气体。根据加工方法、煤气性质和用途分为：煤气化得到的是水煤气、半水煤气、空气煤气（或称发生炉煤气）。这些煤气的发热值较低，故又统称为低热值煤气；煤干馏法中焦化得到的气体称为焦炉煤气。属于中热值煤气，可供城市作民用燃料。煤气中的一氧化碳和氢气是重要的化工原料。煤气主要成分为一氧化碳和氢气，混合密度略微比空气小，可以在空气中均匀混合，所以不太会上浮或者下沉本。在一定时间内，在一定空间内，风压不变时：风速越大，风量越大；在一定时间内，在一定空间内，风量不变时：风压越大，风速越大。在一定时间内，在一定空间内，风量不变时：风压越大，风速越大。

4、煤气区域作业注意事项

在煤气区域工作的作业人员，应携带一氧化碳报警仪，进入涉及煤气的设施内，必须保证该设施内氧气含量不低于19.5%，作业时间要根据一氧化碳的含量确定，动火作业必须严格执行煤气动火制度，经检测氧气含量和一氧化碳的含量必须符合规定值。设施内一氧化碳含量高（大于30mg/m3）或氧气含量低（小于19.5%）时，应佩戴空气或氧气呼吸器等隔离式呼吸器具。设专职监护人员。

进入储存、输送煤气及有毒有害气体或与有毒有害气体连通的容器、管道及封闭建筑内部作业前，必须采取置换、吹扫、通风等措施，并进行气体取样检验，确认达到安全标准后，方可入内作业，并要配备检测仪器在作业过程中进行全程监控。

吹扫和置换煤气管道、设备及设施内的煤气，必须用蒸汽、氮气或合格烟气，不允许用空气直接置换煤气。

第8篇：煤气化原理范文

关键词：四喷嘴水煤浆对置式气化炉，耐火砖，煤质，有效气体

背 景 我国富煤―缺油―少气，煤制甲醇发展较快，技术相对成熟，产能大大过剩，甲醇制烯烃，乙烯等符合我国国情，也是我国煤化工发展的重点，但是煤气化工艺技术选择非常重要，尤其是气化炉的选择更为直观重要，目前市面上的气化炉大概分为三种，固定床、气流床、流化床气化，其中气流床气化技术具有气化压力高、生产能力大、气化效率高、废水处理小等优点，适应现代煤化工发展需求，也是煤气化发展的趋势。现有的气流床气化工艺按照进料物理方式分为干煤粉和水煤浆进料两种。按照工艺分为废锅换热和水冷壁，按照喷嘴数量分为单喷嘴和多喷嘴对置，按气化炉内是否有内衬分为耐火砖和水冷壁。因此气流床气化技术形式和种类很多，有各种不同的组合方式和炉型，其中比较典型的有德士古和壳牌等。

利用青海海西地区的煤炭资源，青海矿业有限公司开发了多个煤矿，预计建设400万吨选煤厂，180万吨甲醇，60万吨烯烃，40万吨聚丙烯等，本文着重从煤质分析，目标产品和实际运行数据来选择气化工艺技术。

一、煤质分析与气化工艺关系

我国是一个多煤种的国家，尤其是青海海西地区的煤炭以焦煤，半焦煤，无烟煤为主导，选择合适的气化技术应因煤制宜，目标产品不同也要采用不同的气化技术，选择合适的气化技术对于项目后续运行效率很重要。煤气化技术是煤化工的龙头，不同的气化技术适合不同的煤质，由于煤本身的多样性、复杂性和特殊性，在目前的气化技术水平下，煤气化过程存在无法克服的矛盾，如果追求煤转化过程能量消耗低，气化温度就要低，但是煤的结构中存在大量的焦化苯，后续环保处理难度就要大，而气化过程中多考虑环保因素，就需要通过高温打破这些苯环，就要多消耗能量，需要纯氧，增加设备投资，热损失大等一些问题。这些问题都是由煤的特性决定的，如果公司针对解决某个单一问题、追求单向指标而开发的技术，很容易误导煤化工企业。有些技术往往宣扬单向指标最好，个别单元工艺可以实现节能减排，但割裂了其他处理过程需要投入的能量和费用，误导了企业对技术选取和煤气化的认识。

虽然气化方式很多，但是一种气化方式只适合某种特定的煤，反之，某一种煤的气化只能采用特定的气化方式。目前还没有一种气化方式可以通吃各种煤，比如内蒙古和新疆大都是褐煤，褐煤是一种灰分较高的劣质煤，水分含量一般是30%左右，如果采用气流床气化，要把这么高的水分干燥，再磨成很细的煤粉或者制成浓度不高的水煤浆，并且气化下渣口容易堵塞停产，显然不合算，如果选择加压气化的固定床鲁奇炉就比较合算，比如新疆广汇能源有限公司120万吨甲醇项目气化技术采用固定床气化，还有内蒙古大唐克旗煤制天然气气化也用固定床鲁奇炉。

煤质分析一般包括工业分析，有含碳量、水分、灰分、挥发分，元素分析，有硫，苯，氢气，甲烷，氢氧化合物，酚萘，一氧化碳，二氧化碳等。如果是固定床气化，煤气里面的甲烷含量到15%左右，废水处理系统复杂，投资大，增加了后系统的甲烷工艺，如果是水煤浆液态气化温度高，煤气里面甲烷含量基本是3%左右，可以作为后系统惰性气体用，或者直接放空，减少了甲烷处理投资，也减少了废水处理系统投资。煤质分析硫元素对气化工艺腐蚀非常严重，新疆广汇能源有限公司2011年气化投料，固定床鲁奇炉气化内壁腐蚀，内壁减薄，通过一年的时间寻找解决腐蚀技术，最后通过镍基焊条对气化炉内壁满焊解决了腐蚀，由此煤质分析对气化影响非常大，影响了项目早投产，影响了公司经济效益；2014年内蒙古大唐克旗煤制天然气项目气化投料一个月就停车，最后查明原因也和新疆广汇气化腐蚀一样，目前大唐还没有找到解决此问题的技术；淮化集团本地煤资源丰富，但由于其灰分达到27%～28%，灰熔点〉1600℃，而GE工艺的气化温度在1300～1400之间，不得不改用河南义马煤和甘肃华亭煤，至使生产成本增加，无法将本地资源优势转化成经济优势，这是我们要吸取的教训，所以煤质分析直接决定气化技术，煤质工业分析里面的灰熔点也决定气化技术，灰熔点高于1500度，如果此煤质应用到气流床水煤浆气化，必须提高水煤浆气化温度，但是影响气化炉寿命，影响耐火砖寿命，增加设备投资，如果这么高的灰熔点煤质要应用到水煤浆气化炉里面，必须增加一些工艺，比如添加剂石灰石等，煤质里面的水分，如果水分高于15%，影响水煤浆的沉降性，需要增加一些絮凝剂，也相应的增加了工艺，水分高了，增加了氧气消耗量，也相应的增加了空风负荷，如果煤质里面的含碳量低于40%，气化炉达不到全负荷，消耗氧气量高，大量热能被带走，渣口容易堵塞。因此煤质分析非常重要，尤其是煤质里面的硫元素分析，灰熔点分析，含碳量分析，热值分析，水分分析等至关重要，决定了气化寿命，决定了气化长周期联产运行，决定了目标产品的高效率。

选择哪种气化技术的优劣不是绝对的，一定要看企业使用什么样煤和干什么产品，要做到煤和气化技术有效匹配，总的来说，企业在选择煤气化技术时，首先必须以原料煤为基础，既要考虑原料煤质量能够完全满足拟选用煤气化工艺要求，又要考虑原料煤供应可靠，煤质稳定，长期煤种单一化，还要考虑原料煤的价格。

数据资料，神华宁煤，制得浓度59%，粘度：500～2000CP，PH：7-9的水煤浆，气化压力和温度约4.48MPa、1350℃，有效气体80%左右，粗煤气经过预变换炉、主变换炉变换后将工艺气中的CO调节至19%-21%之间后送往后续工段，合成气水气比控制在0.2～0.35之间

综上所述，首先需要在煤田勘查过程中选取不同地点、不同深度的煤样进行煤质检测，待煤样测试报告完成后才能确定所适用的工艺，再根据工艺特性、投资、终端产品、在线率等从中选择最适合的工艺。

二、目标产品和气化技术关系

1、如果目标产品主要是甲醇，甲烷，石脑油，轻油，焦油等产品，那相应的气化技术就配套碎煤固定床气化了。固定床气化有分为干排渣和液态排渣，他们的代表分别是鲁奇炉气化和BGL气化炉，固定床干排渣气化温度低，温度在1100度左右，压力在35公斤左右，粗煤气里面含有甲烷15%左右，烃类，环烷烃，苯酚，油等，后系统增加甲烷装置分离甲烷，煤气水进行沉降分离油脂，煤气水到酚氨回收利用，固定床煤气水处理量大，鲁奇炉气化对煤质的硫含量非常敏感，硫元素会腐蚀气化内壁，鲁奇炉没有耐火砖保护，只有水夹套；液态排渣BGL气化炉专利费用昂贵，设备复杂化，设备不能国产化，气化温度在1600度左右，压力在40公斤左右，BGL气化炉内壁需要耐火砖保护，耐火砖基本一年更换一次，一个月检验一次，BGL气化炉需要氮气封，煤气里面的惰性气体高于5%，后系统需要增加驰放装置，BGL控制点比较繁琐，操作容易出错，目前国内只有2家试用性投料，一家是内蒙古中煤能源，还有一家是内蒙古金鑫化工，运行不稳定，维护费用大，BGL关键技术就是排渣和烧嘴容易堵塞，不能长周期运行，但是BGL有效气体85%左右，煤气水处理比鲁奇气化投资少，但是碎煤气化炉都有传动部件，容易泄露，增加停产因素。

2、如果目标产品只是甲醇，那就需要高温高压液态气化，优先选择水煤浆和粉煤气化，气流床气化温度高，是液态排渣，一些烃类，苯酚，油等产品被燃烧完，煤气里面的甲烷含量约3%左右，可以直接放空或者作为后系统惰性气体用，煤气水处理系统非常简单，在气化后面增加煤气变换工段，改善煤气成分比例，水煤浆气化温度一般在1400度左右，压力65公斤左右，气化炉无传动部件，该技术是水煤浆进料，大量水分需要加热气化，因而单位体积的有效气体煤耗和氧耗比粉煤气化高 ，但煤气中的惰性气体含量少，故合成甲醇循环气量少，压缩功耗少，驰放气体少，可以设置驰放装置也可以不设置。水煤浆气化适应煤质广泛，可以气化低灰分，低灰熔点，低硫，灰熔点应该1300度左右，水煤浆已经国产化，专利费用少，国内已经有研究团队，设计，制造，生产一条线服务，缩短制造运输周期；粉煤气化是干料，纯氧，蒸汽进料，气化温度1500度左右，压力不高于40公斤，碳转化率高达98%左右，煤气有效气体成分90%以上，水冷壁寿命长，以渣抗渣，单位体积的有效气体耗氧量比水煤浆低15%左右，但是干煤粉需要氮气或者二氧化碳输送，增加煤气里面的惰性气体约5%左右，驰放气体比水煤浆高，就要考虑氢回收或者增加驰放气体装置，但是粉煤气化比水煤浆气化一顿煤多产25KG甲醇，粉煤气化合成气里面的惰性气体高于水煤浆气化三倍，反而粉煤气化耗煤比水煤浆耗煤高于5%左右，粉煤气化设备复杂，专利费高，这样2种气化耗煤差不多，如果甲醇合成需要60公斤净化气，采用粉煤气化就需要上一个增压机，需要投资3千万左右，如果是透平压缩机，还需要增加高压蒸汽，惰性气体高，合成气循环回路功耗大，目前使用粉煤气化企业不多，还不能国产化，运行维护经验缺乏。

三、结论

1、由此看出煤质分析对气化技术影响非常大，煤种的含碳量，水分，灰分，挥发分，元素分析等决定了气化技术，也决定了气化设备的材质，如果设备材质和煤质分析不匹配，就会影响长周期投料，所以在选择气化技术同时，也必须分析所要使用的煤质是否适合该气化技术，两者是相辅相成的，缺一不可，作为一个企业需要什么目标产品，就要匹配什么样的气化技术，气化技术决定了，相应的产品也定性了，所以气化技术的选择是由煤质决定的。如煤质具有粘结性和结焦采用鲁奇和BGL气化，就需要给炉子增加搅拌器装置。

2、目标产品是单一的甲醇，从气化设备结构，运行维护和投资等方面综合考虑，采用水煤浆气化技术最合适。代表炉型是四喷嘴对置式德士古。

第9篇：煤气化原理范文

关键词：焦炉煤气；氢气；工业应用

首先来说，氢气作为一种清洁能源，在日益注重环保的今天，其重要地位不得而知；其次，氢气作为还原气体，在钢铁行业中也有广泛的引用；另外，在双氧水项目中，氢气也是其主要的原料之一；最后，在焦化装置与焦油加氢工艺联产，能充分利用焦化装置的优势，通过一系列工艺程序制取氢气，为后续焦油加氢提供必备的原料。以上这些原因使得人们对氢气制取工艺的研究逐渐重视起来。对焦炉煤气的成分检测发现，焦炉煤气中含有大量的氢气，这就催生了一系列焦炉煤气制氢工艺的发展。常见的焦炉煤气制氢工艺主要有变压吸附法（PSA）、变温吸附法（TSA）、深度冷冻法、膜分离法等

一焦炉煤气制氢工艺简介

在实验室研究过程中，以甲烷为原料采用蒸汽转换法或者以液氨为原料采用氨裂解法等也能产生氢气，但这些方法的成本都太高，不值得推广应用。而焦炉煤气中的氢气含量丰富，焦化厂可以充分利用其工艺优势，将焦炉煤气净化、转化后提取氢气

1.焦炉煤气制氢原理

变压吸附（PSA）分离技术是一种非低温的分离技术，利用不同气体在吸附剂上吸附性能的差异，以及同种气体在吸附剂上的吸附性能随压力变化而变化的特性来实现混合气体中各种气体的分离。

2.工艺流程图

图1 焦炉煤气制氢工艺流程图

由图1可知，本制氢装置共分为6个主要工艺过程：预净化工序、精脱萘工序、PSA一1（PSA―c0：/R）工序、PSA一2（PSA―CH。）工序、净化压缩工序和转化变换工序以及PSA一3（PSA-H，）工序

二、焦炉煤气制氢技术应用

1.变压吸附法及其应用

目前工业上广泛使用变压吸附法（PsA）提取氢气，流程如图1所示。巾国西南化工研究设计院开发的真空变压吸附工艺，采用高活性炭/分子筛配比的吸附剂和真空冲洗解吸设备，省去了氢气精制工序，一步便呵提取纯度为99.999%氢气，且氢气酮收率提高l 5%～20%。

中国武钢硅钢厂、宅钢冷轧厂、石家庄焦化厂、邯钢相继建成了焦炉煤气变压吸附制氧装置，制氧成本仅相当于电解水成本的1/3～l/4。除了工业应用，氧气呵作为车用燃料电池的燃料，属于理想的清洁能源，但运输较为困难，因此，很多制氢工艺的投产都是为了本公司的大规模应用。

2.其余制氢工艺及其应用限制

变温吸附法（TsA）虽然在技术上较为成熟但到目前为止在很多钢铁企业仅作为焦炉煤气进行变压吸附制氢前的预处理过程；而深度冷冻法虽然历史最久，工艺成熟可靠，且具有容量大、收率高等特点，但工艺流程和设备复杂，当原料气组份较多时，往往要求预净化处理，该法适宜大型装置，且投资较高，目前在钢铁企业焦炉煤气制氢中还未得到使用

3新兴变压膜分离法提氢技术及其应用

混合原料气不同成分的气体在膜中扩散速率的不同产生了膜分离法制氢工艺。膜分离法制氢工艺原理十分简单，即预处理和膜分离两部分。膜分离法制氢具有投资少、操作方便、氢气回收率高、易于管理及使用寿命长等优点。但焦炉煤气用膜分离法制氢的应用较少，这 焦炉煤气的排放压力小，预处理过程麻烦密切相关。这成为限制膜分离法制氢的主要难题

近年来，随着气体分离膜材料性能的不断提高，膜分离在低于1.6MPa的操作压差下即可获得较高的H2回收率。同时，利用先进的气体净化技术可以低成本高效率的除去焦炉气中的有害杂质，为膜分离提供了清洁的进气条件，保证了膜的性能和使用寿命。这就为膜分离应用于焦炉煤气中提供了保障，同时膜分离技术已成功的应用于与焦炉煤气相似的甲烷重整气体、催化裂化干气、合成氨气体、苯脱氢气体中，为膜分离应用于焦炉煤气中提供了可行性

三焦炉煤气加氢技术给企业带来的实际经济效益

焦油加氢制备燃料油的过程中需要氢气量大，50万t/a煤焦油加氢装置需要氢气量40 000 ms/h，而且氢气不易外购。采用焦炉煤气为原料，经过净化、转化后，再最大限度地提取氢气，是较为经济合理、切实可行的。

以100万t/a焦化装置焦炉煤气制氢传统工艺为例：煤气发生量为50 000 ms/h，其中约25 000 mVh作为回炉燃料，可以富余焦炉煤气25 000 ma/h，经变压吸附生产氢气量约15 000 m3/h，远远不能满足加氢装置的需要量，而且氢气不易外购；另外传统制氢工艺还有大量的废气放空，污染环境。针对以上情况，将PSA提氢、转化、变换等成熟的工艺科学合理的组合在一起，可从50 000 m3/h的焦炉煤气中产出40 110m3/h纯度为99.9%的氢气，同时副产出22 508 m3/h热值为17.9 MJ/m3～19.4 MJ/m3的混合解吸气，满足焦炉燃料使用需求，氢气产量增加一倍，可以很好的满足本厂的应用

四、结语

焦炉煤气制氢技术的应用，可以是炼焦厂的产业链得到优化，能使原料的利用率达到最大并减少对环境的污染。焦炉煤气制氢技术是资源清洁化利用的有效途径之一，不仅能缓解供需矛盾，还能有利于生态的发展，因此我们要不断的研究焦炉煤气制氢新技术和新工艺，并将其推广到生产应用中，这是焦炉煤气利用的正确方向

参考文献

[1]王瑾辉.变压吸附制氢技术在邯钢冷轧工程中的应用[J].冶金动力，2006，（1）：53・56

[2] 群柱.变压吸附与化学净化法提沈氢组合工艺[J-1.炼油设计，2001，31（8）：17―20