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毕业设计（论文）

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毕业设计（论文）报告

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国内外各种先进煤气化技术

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国内外各种先进煤气化技术

摘要：随着全球能源需求的不断增长，煤气化技术作为重要的能源转换方式，其研究与发展备受关注。本文旨在综述国内外先进的煤气化技术，包括固定床煤气化、流化床煤气化、气流床煤气化等，分析各种技术的原理、优缺点及适用范围，并对未来煤气化技术的发展趋势进行展望。通过对煤气化技术的深入研究，为我国煤气化产业的可持续发展提供理论依据和技术支持。

煤气化技术是将固体生物质、煤等固体燃料转化为可燃气体的过程，具有高效、清洁、环保等优点。近年来，随着全球能源需求的日益增长和环境问题的日益突出，煤气化技术得到了广泛关注。本文从煤气化技术的原理、国内外研究现状、主要煤气化技术类型等方面进行综述，并对未来煤气化技术的发展趋势进行探讨。

一、1.固定床煤气化技术

1.1固定床煤气化原理

(1)固定床煤气化是一种将煤炭等固体燃料在固定床层中，通过高温加热使其发生化学反应，最终生成合成气的过程。该过程主要涉及热分解、热裂解和氧化反应等。在固定床煤气化中，固体燃料在高温下与氧气或水蒸气发生反应，生成一氧化碳、氢气、二氧化碳等可燃气体。根据操作温度的不同，固定床煤气化可以分为高温固定床煤气化和低温固定床煤气化。高温固定床煤气化操作温度一般在900℃以上，低温固定床煤气化操作温度在600℃左右。

(2)在固定床煤气化过程中，固体燃料在床层中从下往上移动，同时与床层中的氧气或水蒸气接触发生反应。固定床煤气化反应的主要产物是合成气，其组成取决于反应温度、反应时间以及原料的性质。通常，高温固定床煤气化产生的合成气中，一氧化碳和氢气的比例较高，而低温固定床煤气化产生的合成气中，甲烷和一氧化碳的比例较高。例如，某高温固定床煤气化装置在950℃的条件下，以煤炭为原料，其合成气中一氧化碳和氢气的体积比可达到2:1。

(3)固定床煤气化技术具有操作简单、设备结构紧凑、投资成本较低等优点。在实际应用中，固定床煤气化技术已广泛应用于工业生产中，如合成氨、甲醇、合成油等。例如，某化工厂采用固定床煤气化技术，以煤炭为原料，年产合成氨30万吨，合成气中一氧化碳含量达到60%以上，氢气含量达到30%以上，实现了资源的有效利用和环境保护。此外，固定床煤气化技术还可与其他能源转换技术相结合，如与生物质能、废弃物等可再生能源的联产联用，进一步拓展了其应用范围。

1.2固定床煤气化设备

(1)固定床煤气化设备主要包括煤气化炉、进料系统、气体净化系统、冷却系统、排渣系统等。煤气化炉是固定床煤气化的核心设备，其结构简单，主要由炉体、燃烧室、反应室和冷却室组成。炉体通常采用耐火材料和保温材料制成，以承受高温和热冲击。燃烧室负责将固体燃料燃烧，产生高温气体，反应室则是在高温下进行煤气化反应。冷却系统用于将高温气体冷却至适宜的温度，以便后续的气体净化和冷却处理。

以某钢铁厂为例，其使用的固定床煤气化炉尺寸为直径4米，高12米，处理能力达到每小时100吨固体燃料。该炉在900℃左右的操作温度下，可以产生每小时约50万立方米的合成气。

(2)进料系统负责将固体燃料送入煤气化炉。常见的进料系统包括进料斗、进料螺旋输送机、进料阀等。进料斗用于储存固体燃料，进料螺旋输送机将燃料均匀地送入炉内，进料阀则控制进料速度。为了保证进料系统的稳定运行，通常配备有自动控制系统，如变频调速、料位检测等。

例如，某化工厂的固定床煤气化进料系统采用双螺旋输送机，进料速度可调节范围为0.1-1.5吨/小时，能够满足不同工况下的进料需求。

(3)气体净化系统是固定床煤气化设备的重要组成部分，其主要作用是去除合成气中的杂质，如灰尘、焦油、硫化氢等。净化系统通常包括旋风分离器、布袋除尘器、洗涤塔、冷却器等。旋风分离器用于初步分离合成气中的固体颗粒，布袋除尘器则进一步净化气体，洗涤塔用于去除酸性气体和焦油，冷却器则降低气体温度，便于后续处理。

某化工厂的固定床煤气化气体净化系统在处理能力为每小时50万立方米的情况下，旋风分离器的除尘效率达到99%，布袋除尘器的除尘效率达到99.9%，洗涤塔的脱硫效率达到95%，脱焦油效率达到98%。通过这些设备的协同作用，确保了合成气的清洁度，提高了后续工艺的效率。

1.3固定床煤气化工艺

(1)固定床煤气化工艺主要包括燃料的预热、燃烧、气化、冷却和净化等步骤。首先，固体燃料在进料系统中被送入煤气化炉，在炉内与氧气或水蒸气接触，进行燃烧和气化反应。预热阶段，固体燃料在炉底的高温区被预热至适当温度，为燃烧和气化创造条件。燃烧阶段，燃料与氧气或水蒸气发生剧烈反应，产生高温气体