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CN105647590A - 双段煤气发生炉纯氧连续气化发电联产合成氨、尿素的方法 - Google Patents

双段煤气发生炉纯氧连续气化发电联产合成氨、尿素的方法 Download PDF

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CN105647590A
CN105647590A CN201610122949.8A CN201610122949A CN105647590A CN 105647590 A CN105647590 A CN 105647590A CN 201610122949 A CN201610122949 A CN 201610122949A CN 105647590 A CN105647590 A CN 105647590A
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Abstract

本发明提供了一种双段煤气发生炉纯氧连续气化发电联产合成氨、尿素的方法，双段煤气发生炉上段炉干馏烟煤颗粒产出荒煤气成分：甲烷7-20%，CO+H2≧70%、热值达到2900-3300kcal/m3左右，作为燃气内燃机燃料发电、城市煤气；将下段炉无氮煤气变换大量氢加入也可合成甲烷、二甲醚多种煤化工产品。下段炉气化产出煤气成分CO+H2≧75%，成为≧75%氢气、因此氢作为廉价原料合成氨、尿素、甲醇及以氢为基础的各种化工合成；本发明所产出煤气从下段出口输出，用高温煤气带着热能流向上段对原料内热式、双段煤气发生炉上段炉膛衬孔外热式干馏，既利用热能、又预热了原料，节能显著，气化效率显著。

Description

双段煤气发生炉纯氧连续气化发电联产合成氨、尿素的方法
技术领域
烟煤、秸秆通过气化、净化后进行综合利用清洁、环保、低碳、节能、减排技术领域，是一种双段煤气发生炉纯氧连续气化发电联产合成氨、尿素的方法。
背景技术
近年来，随着国家环保政策和产业升级，大批中、小型化肥企业亏损、倒闭。其主要原因是这类企业主要以较为稀缺的无烟块煤作为气化原料，在煤炭价格一路走低的市场背景下，化肥产品（尿素、合成氨）价格一直下跌。但无烟块煤的跌幅远小于普通烟煤跌幅。加之从2015年开始，国家逐步取消化肥企业所享受的政策电价，对中小型化肥企业更是雪上加霜（大型化肥企业多数拥有自备电厂）。而煤炭、电费两项加起来占到合成氨、尿素生产成本的90%以上。一套将烟煤、低劣质煤作为替代无烟煤化工原料，同时配套联产发电、LNG、DNE、焦油深加工的技术方法，对这些企业的生存具有决定性意义。同时也是煤炭阶梯利用，清洁利用、化工用煤本地化的有效途径。由于历史原因，我国存在大量的中小型化肥企业，限于规模和经济实力，这类企业难以承担水煤浆、煤粉气化、航天炉等炉型的投资改造。因此，提出本发明专利技术方法，基于本人之前数项发明专利和现有双段煤气发生炉炉型采用纯氧连续气化。以较低的设备投入，使用廉价末（块）烟煤大幅降低现有化工企业的生产成本。
中、小化肥厂产品价格低于消耗无烟块煤或焦炭、电费等所需支出成本费用，基本处于停产、面临关闭危机。究其原因；减碳、低碳环保绿色大环境造成烟煤暴跌，随之带动化工产品价格大幅下降，生产原料无烟煤资源有限、价格降幅甚微。仅合成氨、尿素为例；价格降到1400元/吨，生产该产品所耗用无烟煤，取消政策电价后的电费合计已超过1400元/吨，今后再恢复以往2400元/吨的高价位水平希望不大。焦炭、半焦（兰炭）与无烟块煤差价不太大，而且烟煤与无烟块煤价差达到400元/吨，可见煤炭种类价格决定生产成本。如果选用水煤浆、喷煤粉、沸腾炉流化床等技术和设备又难以适应中小化肥厂。因此，采取较好的方法利用低价烟煤、秸秆进入替代无烟煤、焦炭气化来降低生产成本是一条行之有效的途径。
发明内容
本发明的目的是，提供一种双段煤气发生炉纯氧连续气化发电联产合成氨、尿素的方法，它能解决现有技术存在的不足。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：双段煤气发生炉纯氧气化发电联产合成氨、尿素的方法，其步骤是：
①将烟煤秸秆或褐煤经滚轮挤压机或滚轮颗粒机设备碾压、糅合、挤出颗粒不需要烘干、脱水，直接做为原料送入双段煤气发生炉上端料仓经给料器投入上段炉膛内；
②双段煤气发生炉下段炉膛3产出的热煤气50-80%通过双段煤气发生炉上段炉衬套夹孔输出，剩余20-50%热煤气直接流向双段煤气发生炉上段炉膛构成内热对步骤①烟煤、秸秆颗粒加热温度达到550-950℃形成干馏；
③步骤②所述烟煤、秸秆颗粒在上段炉膛内干馏释放出焦油、碳、氢气体与双段煤气发生炉下段炉流向上段炉膛内20-50%煤气混合成荒煤气经双段煤气发生炉上段炉荒煤气出口输出；
④步骤③所述输出荒煤气经双段煤气发生炉上段出气导管通过电捕焦器、第二酚水分离器、第二风冷器和第二静电除尘器完成焦油、灰尘、酚水分离在第一输气阀调节流量压入脱硫塔，双段煤气发生炉下段炉流向热煤气需调节流量满足上段炉膛干馏要求，或在电捕焦前后设置燃气流量控制阀，干馏、净化后生成含极少焦油、硫、苯、酚、萘、灰尘的洁净燃气；
⑤步骤②所述双段煤气发生炉上段炉膛内干馏后烟煤、秸秆颗粒呈高温半焦逐步滑沉至双段煤气发生炉下段炉膛，双段煤气发生炉下段炉膛由底部流上来的，氧气与蒸汽混合的气化剂在900-1400℃温度下氧化，产出煤气；
⑥步骤⑤所述产出无氮煤气50-70%经双段煤气发生炉下段炉煤气出口经除尘器、废热锅炉、第一酚水处理器、第一风冷器和第一静电除尘器，在第二输气阀控制下或再经洗气塔产出洁净无氮煤气进入化工合成系统；
⑦步骤⑥所述经过气化后燃料成为炉灰渣从各种结构炉底：A灰盆旋转，盆内灰分利用灰盆旋转分离灰渣由灰刀倾斜刮起排出；B封闭式炉箅旋转带刮灰犁将灰渣刮入排渣器逐步排出，封闭式结构可增加较大工作压力，利于小粒块煤用于煤气发生炉、双段煤气发生炉气化或兰炭炉产出兰炭；
双段煤气发生炉上段炉干馏烟煤颗粒产出荒煤气成分：甲烷7-20%，CO+H2≧70%、热值达到2900-3300kcal/m3左右，单独输出适合作为燃气内燃机燃料发电，作为城市煤气；将双段煤气发生炉下段炉无氮煤气中一氧化碳再进行变换成为大量氢；同时用于生产合成氨、甲醇、烯烃、芳烃、二甲醚等多种煤化工产品，提取工业纯氢；
双段煤气发生炉下段炉气化产出煤气成分CO2=15-38%、CO+H2=75-82%，其中一氧化碳30-45%通过化工系统与蒸汽变换成H2、CO2各30-45%，煤气中的氢加变换后氢气达75-82%，CO2达到45-70%，这些气体用于：
(A)75-82%氢气与氮气配比 3:1混合压缩在合成过程生成液氨(NH3)；
(B)生成液氨再与二氧化碳按580kg：730kg的比例经压缩、加温催化合成尿素；
(C)将步骤(A)、(B)下段煤气发生炉产生煤气中的氢与一氧化碳变换生成氢与氮合成氨，剩余30-60%二氧化碳分离出作为二次能源用于如合成碳酸丙烯酯、双氰胺、碳酸氢铵、甲醇、二甲醚、碳酸乙二醇酯及乙烯，或与氧气混合回炉做气化剂。
所述的双段煤气发生炉纯氧气化发电联产合成氨、尿素的方法，具体步骤如下：
①所述原料中的烟煤是将原煤进行粉碎，先筛选6-28mm小粒块煤，6-28mm小粒块煤当做气化原料直接送入双段煤气发生炉上端料仓；剩余已粉碎成最大颗粒小于5mm为佳，再二次细粉碎，形成碎煤粉、末及泥煤，经渗入10-20%水分，多次碾压、糅合，挤出直径12-36mm，长度30-200mm柱体颗粒，加工成颗粒的水分受碾压、糅合变细粉面泥过程中产生自吸水分、或糅合摩擦热量蒸发一部分后水分降至5-10%，不需要烘干可以直接当做块煤投入气化炉；
②烟煤含焦油、硫等特性，同时需要一定强度在双段煤气发生炉上段炉膛干馏成蜂窝结构的半焦兰炭，同时将煤粉粒内甲烷、碳、氢、焦油、硫、苯、酚、萘从已成蜂窝结构颗粒充分释放出来，实现烟煤变为半焦类似于无烟块煤在双段煤气发生炉下段炉气化。消化使用褐煤、秸秆时，利用秸秆、褐煤燃点低、挥发分高的特点，双段煤气发生炉内气化，选用的气化剂是氧气与二氧化碳混合进行气化，秸秆、褐煤碳性弱在高温下能中和一部分二氧化碳，在1150℃时能中和20-60%的还原一氧化碳。
本发明所用的原煤中被筛选出30-70mm块煤，选用双段炉纯氧、富氧气化。所述气化剂所需用纯氧由变压吸附制≧80%纯度氧、深冷制≧99%氧气，与蒸汽或二氧化碳混合成气化剂减少氮气混入，即纯氧气化，根据合成氨或燃气成分需要加入20%-60%氮气为富氧气化，煤气热值随之变化1400-2400kcal/m3。
所述的双段煤气发生炉纯氧气化发电联产合成氨、尿素的方法，气化剂主要是纯氧或富氧与蒸汽混合，或氧气与二氧化碳混合，通过混合器充分混合并在严格监控混合比例，要求蒸汽≧120℃，蒸汽与碳配比1.0-3.0:1.0，混合后作为气化剂通过炉箅穿过蜂窝灰渣层成紊乱气流在双段煤气发生炉下段炉膛氧化层部位与热碳氧化反应后，再经还原层产出CO+H2≧75%，还原层一般在双段煤气发生炉下段炉膛上部，双段煤气发生炉下段炉膛夹水套用钢板制作，保持灰渣不融化和挂壁，同时夹水套产蒸汽压力≧0.4MPa，温度≧120℃最佳，使得进入下段炉内气化剂温度高于100℃以上，使蒸汽与热碳中和、分解朝氢气、一氧化碳多反应，减少二氧化碳的方向反应。
所述的双段煤气发生炉纯氧气化发电联产合成氨、尿素的方法，步骤如下：
①采出煤炭经筛选、挑选，将矸石分离后送入烟煤场内；
②烟煤场设置筛口30mm的粉碎机将步骤①烟煤第一次粉碎，粉碎的烟块煤最大粒度小于30mm，经10mm筛口过筛约有40-60%的8-30mm小粒块煤被分离出来，用于600-3000毫米水柱压力煤气发生炉气化；
③分离出来的8-30mm小粒块煤经料仓送入煤气发生炉工作压力600-3000毫米水柱压力的炉膛替代30-70mm气化块煤；
④将步骤②、③分离出的小粒块煤后剩余碎煤、末煤最大颗粒小于10mm二次用筛口8-10mm再次粉碎成末煤；
⑤将步骤④粉碎成煤粉、煤面渗透10-20%水分或污水；
⑥将步骤⑤渗透10-20%水分的煤粉、煤面采用滚轮挤压机或滚轮颗粒机碾压、糅合保持一定摩擦产生温度使部分水分自吸或蒸发挤出颗粒含水量已低于5-10%送入料仓；
⑦煤气发生炉投料由给料器定量、定时均匀输入上段炉膛；
⑧送入煤气发生炉上段炉膛的末煤颗粒或小粒块煤有上段炉膛夹孔套，中心导管由下而上的550-650℃热煤气被加热形成干馏状态；
⑨煤气发生炉上段炉膛被干馏的末煤柱体颗粒、小粒块煤释放出碳、氢、焦油、苯、酚、奈气体与由下而上热煤气混合成荒煤气被导入上段炉煤气出口，温度保持130-180℃最佳；
⑩步骤⑨所述被导入上段炉煤气出口经电捕焦器、酚水处理器、第二风冷器和第二静电除尘器通过第二输气阀输入洗气塔或压入脱硫塔；
⑪步骤⑨所述被干馏后烟煤柱体颗粒、小粒块煤保持干馏时高温逐步沉入下段炉膛3；
⑫步骤⑪所述高温干馏半焦在下段炉膛3由气化剂穿越蜂窝炉渣层成紊乱气流与热半焦在氧化层反应出二氧化碳、氢气、一氧化碳，反应后煤气在上升至还原层分解二氧化碳变为一氧化碳，使得煤气成分CO+H2≧75%；
⑬步骤⑫所述产出的煤气经上段炉膛6夹衬套孔、中心孔既传热用于干馏，又有50-80%通过下端炉煤气出口5导出；
⑭被导出步骤⑬的热煤气经旋离除尘器、废热锅炉、第一酚水分离器、第一风冷器和第一静电除尘器通过第二输气阀输入化工合成系统，实现烟煤、小粒块煤进入煤气发生炉、双段式煤气发生炉或双段煤气纯氧发生炉气化；
双段煤气发生炉上段炉干馏烟煤颗粒产出荒煤气成分：甲烷7-20%，CO+H2≧70%、热值达到2900-3300kcal/m3左右，单独输出适合作为燃气内燃机燃料发电，可作为城市煤气；将双段煤气发生炉下段炉无氮煤气中一氧化碳再进行变换成为大量氢；同时用于生产合成氨、甲醇、烯烃、芳烃、二甲醚等多种煤化工产品，提取工业纯氢，炼油加氢；
双段煤气发生炉下段炉气化产出煤气成分CO2=15-38%、CO+H2=75-82%，其中一氧化碳30-45%通过化工系统与蒸汽变换成H2、CO2各30-45%，煤气中的氢加变换后氢气达75-82%，CO2达到45-70%，这些气体用于：
(A)75-82%氢气与氮气配比 3:1混合压缩在合成过程生成液氨(NH3)，或工业提氢及炼油加氢。
(B)生成液氨再与二氧化碳按580kg：730kg的比例经压缩、加温催化合成尿素；
(C)将步骤(A)、(B)下段煤气发生炉产生煤气中的氢与一氧化碳变换生成氢与氮合成氨，剩余30-60%二氧化碳分离出作为二次能源用于如合成碳酸丙烯酯、双氰胺、碳酸氢铵、甲醇、二甲醚、碳酸乙二醇酯、合成乙烯，或与氧气混合回炉做气化剂。
本发明的双段煤气发生炉纯氧连续气化发电联产合成氨、尿素的方法是采用本发明人多项发明专利：《一种用褐煤制备燃气的方法及其设备》-201210215367.6、《一种用秸杆制备燃气的方法及其设备》-201210215366.1、《一种制备燃气的方法及其设备》-201210082056.7、《一种制备发电用燃气的设备及制备燃气的方法》-201410576730.6、《一种柱体颗粒燃料及其制备方法和设备》-201210082057.1、《一种制备柱体颗粒燃料的滚轮挤压机》- 201210082054.8、一种碾挤压秸秆、沫煤柱体颗粒替代块煤制备燃气的方法 》-201310320648.2、《阶梯凹槽模盘塔式同步滚轮颗粒机》-201410275507.8等以上发明专利技术借用双段煤气发生炉结构和性能，将烟煤、秸秆颗粒在双段煤气发生炉上段炉膛内实现干馏后，下沉滑向双段煤气发生炉下段炉膛类似于无烟块煤纯氧气化，所利用的纯氧气化在无烟煤、焦炭、半焦（兰炭）都已有运行多年案例证明，使用可行性无可辩驳，属于成熟技术。兰炭炉内干馏近几年发展并运行产出的洁净煤（兰炭）效果良好，为了实现直接将烟煤、秸秆颗粒取代无烟块煤、焦炭，本发明技术先进行双段煤气发生炉上段炉膛干馏，将原料粉末内碳氢气体、焦油、硫、苯、酚、萘各种成分在双段煤气发生炉上段炉膛内550-950℃温度被干馏释放出来，其燃气热值可达到3100kcal/m3左右、甲烷7-20%、一氧化碳+氢≧75%是发电、合成LNG、DME的最佳原料气体。通过发电或合成LNG、DME、回收焦油，干馏后剩碳成为低焦油、硫、苯、酚、萘等，成为既洁净，又保持一定高温度和热能热碳下沉到双段煤气发生炉下段炉膛进行纯氧气化，气化后成分CO+H2≧75%是合成氨，尿素的极佳原料气。
双段煤气发生炉由上段、下段构成：上段主要干馏、设有干馏煤气出口，和上段炉衬内夹有下段炉通道气孔的下段炉煤气出口。双段煤气发生炉下段炉主要是气化，设有下段炉煤气与上段炉夹衬出气通道连接，本发明技术在使用块煤中展现一定优势，利用二煤气出口特征引入到本发明所需作用如下：
本发明双段煤气发生炉下段炉：将上段下沉滑入的半焦通过纯氧气化，气化过程产出的煤气占总产气量的50-80%经双段煤气发生炉下段炉膛煤气出口输出，20-50%的高温气体流向双段煤气发生炉上段炉膛做内热干馏。干馏后烟煤、秸秆颗粒呈高温半焦进入气化层，所以焦油、硫、苯、酚、萘等含量比无烟块煤还要少，高温半焦热能被有效转化。气化后气体主要成分CO+H2≧75%，其中通过变换氢含量可达到≧70%是优质的化工用气原料，为降低生产成本打下基础。
本发明烟煤、秸秆颗粒双段煤气发生炉纯氧气化发电联产合成氨、尿素的方法提出纯氧或富氧气，是为了形成无氮、低氮煤气提高气化效率。主要是利用氧与碳剧烈反应特性结合大量蒸汽中和、裂解，目的消化低、劣质烟煤变为粉末后再合成颗粒时，将其碳粒利用高温充分气化。低、劣质煤的特征；在颗粒状态时特别硬，夹在里面碳在燃烧时其硬度也阻碍着空气中氧化反应减弱、也就是所说的难烧。本发明烟煤颗粒当着以低、劣质煤作原料时先进行粉碎成末煤再利用本发明人多项发明专利技术碾压、糅合、挤成颗粒，颗粒由于粉末构成加上与纯氧强烈反应，将其碳粉末内的成分充分氧化产出煤气，这也是烟煤颗粒的特征，当烟块煤价格低廉也可作为纯氧、富氧气化原料。
本发明双段煤气发生炉下段炉膛壁为加水套钢结构，通过加水套壁氧化温度严格控制在1350℃以内，既防止灰渣融化，又不出现灰渣挂壁。还可以实现中心温度在提高，温度达到1350℃左右高温，对氧化低、劣质煤有益，最终较好消化低、劣质煤能够进行气化。
本发明双段煤气发生炉下段炉膛底部设置氧与蒸汽或氧与二氧化碳混合器，通过炉箅再经蜂窝渣层进入氧化层实现氧化，这些纯氧气化过程国内已有几十台运行。本发明借助产出50-80%煤气从下段出口输出，用20-50%高温煤气带着热能流向上段对原料内热式、双段煤气发生炉上段炉膛衬孔外热式干馏，既利用热能、又预热了原料，节能显著，气化效率显著。
本发明双段煤气发生炉上段炉膛将投入烟煤、秸秆颗粒层通过双段煤气发生炉下段炉膛流向550-950℃高温热煤气被穿越进入内热及衬夹套孔传热式干馏，近几年运行兰炭炉原理就是向内吹入热气干馏性能良好。本发明烟煤、秸秆颗粒双段煤气发生炉纯氧气化发电联产合成氨、尿素的方法，其特征是上段干馏出煤气约300m3/吨煤，加下段流向上段热煤气（约300m3）混合后合成煤气（称荒煤气）约占气化炉吨煤产气量20-40%。其荒煤气产出量控制在吨煤产气量的30%为佳，既保持无氮荒煤气热值高的特点，又减少分离焦油、脱硫、苯、酚、萘的净化工作量而降低成本，其热值达到2900-3300kcal/m3。是燃气机发电机组适合的气体燃料，同时也是低廉合成甲烷或LNG、DME的原料。发电或合成LNG、DME都能产生近0.6元/m3收益，再加上回收焦油收益。致使下段产出煤气成本成倍下降。再则；通过干馏煤气分离出焦油灰尘低，回收率较块煤高。吨煤可回收洁净焦油50-90kg。其价值高于125元以上。
本发明双段煤气发生炉上段炉产出干馏煤气每吨烟煤自身释放300m3左右。焦油50-90kg，再与双段煤气发生炉下段炉流向约300m3热煤气加混合，混合后荒煤气成分：CH4=7-20%，H2=30-48%。CO=30-40%,所以讲荒煤气是良好的燃气机发电或合成LNG气体原料。
本发明双段煤气发生炉上段炉产出煤气先输出经电捕焦、酚水分离、风冷器、静电除尘、除焦油、加压脱硫，送燃气机发电或合成LNG。为了合理分配上、下段煤气输出量；将不合适合成氨、尿素的荒煤气侧重发电或压缩合成甲烷或LNG产品，同时每吨煤可以回收50-90kg洁净焦油，两项合起来是否降低合成氨、尿素用气原料成本，也就是决定化工用气的成本下降才能有效从根源上解决中、小化肥厂面临困境。
本发明烟煤、秸秆颗粒双段煤气发生炉纯氧气化发电联产合成氨、尿素的方法产气量分配：每吨烟煤热值6200kcal/kg。价格510元/吨，推算能产出无氮煤气约2000m3、焦油50kg，其中双段煤气发生炉上段炉膛煤气共输出550-660m3热值2900-3100kcal/m3。双段煤气发生炉下段炉膛口输出1400-1600m3，其成分CO+H2≧75%，质量优于无烟块煤产出的化工煤气。已进行设计案例：双段煤气发生炉上段炉膛荒煤气发电：776kwh，耗荒煤气575m3，荒煤气折价0.7元/m3，价值0.7元/m3×575m3=402.5元，回收焦油60kg×1.5元/kg=90元，两项合计492.5元。进入双段煤气发生炉下段炉膛半焦剩余值、再加上纯氧费、运行费用等累计190.5元，折化工用煤气成本(510-492.5+190.5)/1425≈0.146元/m3,与无烟块煤造气至少成倍下降，同时合成氨、尿素用电按0.5元/kwh、也可节省0.2元/kwh的电费。合成一吨氨、尿素其成本降至900元/吨以下，本发明技术及方法能够有效解决中小化肥厂的当前困局。
本发明双段煤气发生炉产出煤气各段出气量要有合理控制，现已实施的是：每吨烟煤热值6200kcal/kg、挥发分25-37%时，产出气量约2000m3/t，设置上段出气575m3/t（含煤粉释放气）左右，能够发电776kwh，回收焦油50kg/t。下段出气1425m3/t，能合成氨0.57吨，折算≧950元/吨。
附图说明
附图1是公知双段煤气发生炉示意图；附图2是本发明使用的公知双段煤气发生炉上段炉出口与荒煤气净化装置示意图；附图3是本发明使用的公知双段煤气发生炉下段炉出口与无氮煤气除尘净化装置示意图。附图4是本发明双段煤气发生炉纯氧连续气化发电联产合成氨、尿素的方法工艺流程示意图。
图中：1氧气与蒸汽（或二氧化碳）混合器，2炉箅、3双段煤气发生炉下段炉膛 4双段煤气发生炉下段炉夹水套 5双段煤气发生炉下段炉煤气出口 6双段煤气发生炉上段炉膛 7双段煤气发生炉上段炉荒煤气出口 8除尘器 9废热锅炉 10第一酚水分离器 11第一风冷器 12第一静电除尘器 13第三输气阀 14上段出气导管 15电捕焦器 16第二酚水分离器 17第二风冷器 18第二静电除尘器 19第一输气阀 20脱硫塔 21第二输气阀 22料仓 23给料器。
具体实施方式
结合附图2、附图3、附图4对本发明做进一步说明。
本发明的烟煤、秸秆颗粒双段煤气发生炉纯氧气化发电联产合成氨、尿素的方法，其步骤是：
① 将烟煤、秸秆或褐煤经滚轮挤压机或滚轮颗粒机设备碾压、糅合、挤出颗粒不需要烘干、脱水，直接做为原料送入双段煤气发生炉上端料仓22经给料器23投入上段炉膛6内；
②双段煤气发生炉下段炉膛3产出的热煤气50-80%通过双段煤气发生炉上段炉衬套夹孔输出，剩余20-50%热煤气直接流向双段煤气发生炉上段炉膛6构成内热对①烟煤、秸秆颗粒加热温度达到550-950℃形成干馏；
③步骤②所述烟煤或小粒块煤、秸秆颗粒在上段炉膛6内干馏释放出焦油、碳、氢气体与双段煤气发生炉下段炉流向上段炉膛内20-50%煤气混合成荒煤气经双段煤气发生炉上段炉荒煤气出口7输出；
④步骤③所述输出荒煤气经双段煤气发生炉上段出气导管14通过电捕焦14器、第二酚水分离器16、第二风冷器17和第二静电除尘器18完成焦油、灰尘、酚水分离在第一输气阀19调节流量压入脱硫塔20，双段煤气发生炉下段炉流向热煤气需调节流量满足上段炉膛6干馏要求，或在电捕焦前后设置燃气流量控制阀，干馏、净化后生成含极少焦油、硫、苯、酚、萘、灰尘的洁净燃气；
⑤步骤②所述双段煤气发生炉上段炉膛6内干馏后烟煤、秸秆颗粒呈高温半焦（兰炭）逐步滑沉至双段煤气发生炉下段炉膛3，双段煤气发生炉下段炉膛3由底部流上来的，氧气与蒸汽混合的气化剂在900-1400℃温度下氧化，产出（无氮）优质煤气；
⑥步骤⑤所述产出无氮煤气50-70%经双段煤气发生炉下段炉煤气出口5经除尘器8、废热锅炉9、第一酚水处理器10、第一风冷器11和第一静电除尘器12，在第二输气阀21控制下或再经洗气塔产出洁净无氮煤气进入化工（含脱硫）合成系统；
⑦步骤⑥所述经过气化后燃料成为炉灰渣从各种结构炉底：A灰盆旋转，盆内灰分利用灰盆旋转分离灰渣由灰刀倾斜刮起排出；B封闭式炉箅旋转带刮灰犁（刀）将灰渣刮入排渣器逐步排出，封闭式结构可增加较大工作压力，利于小粒块煤用于煤气发生炉、双段煤气发生炉气化或兰炭炉产出兰炭；
双段煤气发生炉上段炉干馏烟煤颗粒时产出荒煤气成分：甲烷7-20%，CO+H2≧70%、热值达到2900-3300kcal/m3左右，单独输出适合作为燃气内燃机燃料发电，作为城市煤气；将双段煤气发生炉下段炉无氮煤气中一氧化碳再进行变换成为大量氢；同时用于生产合成氨、甲醇、烯烃、芳烃、二甲醚等多种煤化工产品，提取工业纯氢；
双段煤气发生炉下段炉气化产出煤气成分CO2=15-38%、CO+H2=75-82%，其中一氧化碳30-45%通过化工系统与蒸汽变换成H2、CO2各30-45%，煤气中的氢加变换后氢气达75-82%，CO2达到45-70%，这些气体用于：
(A)75-82%氢气与氮气配比 3:1混合压缩在合成过程生成液氨(NH3)；
(B)生成液氨再与二氧化碳按580kg：730kg的比例经压缩、加温催化合成尿素；
(C)将步骤(A)、(B)下段煤气发生炉产生煤气中的氢与一氧化碳变换生成氢与氮合成氨，剩余30-60%二氧化碳分离出作为二次能源用于如合成碳酸丙烯酯、双氰胺、碳酸氢铵、甲醇、二甲醚、碳酸乙二醇酯、合成乙烯，或与氧混合回炉作为气化剂。
本发明所述的原料中的烟煤是设置筛口20-30mm将原煤（煤炭）进行粉碎，先筛选6-28mm小粒块煤，6-28mm小粒块煤当做气化原料直接送入双段煤气发生炉上端料仓22；剩余已粉碎成最大颗粒小于5mm为佳，再二次细粉碎，形成碎煤粉、末及泥煤，经渗入10-20%水分，多次碾压、糅合，挤出直径12-36mm，长度30-200mm柱体颗粒，加工成颗粒的水分受碾压、糅合变细粉面泥过程中产生自吸水分、或糅合摩擦热量蒸发一部分后水分降至5-10%，不需要烘干可以直接当做块煤投入气化炉；
本发明所述的烟煤含焦油、硫等特性，同时需要一定强度在双段煤气发生炉上段炉膛6干馏成蜂窝结构的半焦（兰炭），同时将煤粉粒内甲烷、碳、氢、焦油、硫、苯、酚、萘从已成蜂窝结构颗粒充分释放出来，实现烟煤变为半焦类似于无烟块煤在双段煤气发生炉下段炉气化。
本发明所述的在双段煤气发生炉下段炉高温炉膛3，氧气与蒸汽混合的气化剂穿越蜂窝炉渣层、形成紊乱气流与热碳剧烈氧化反应。气化的温度、强度根据煤种调配；高热值、优质煤炭煤气化温度1000-1350℃，劣质煤炭气化温度1100-1400℃，低热值劣质煤、（褐煤除外）含灰分高、因此灰熔点高，适量调高利于较好强力氧化低劣质煤。
本发明所述滚轮挤压机是专利号2012100820548、一种制备柱体颗粒燃料的滚轮挤压机、滚轮颗粒机是专利号2014102755078、阶梯凹槽模盘塔式同步滚轮颗粒机。
本发明使用秸秆、褐煤时，利用秸秆、褐煤燃点低、挥发分高的特点，双段煤气发生炉内气化，选用的气化剂优先用氧气与二氧化碳混合进行气化，秸秆、褐煤碳性弱在高温下能中和一部分二氧化碳，在1150℃时能中和20-60%的还原一氧化碳，也是消化二氧化碳的一种方法。
本发明所选用的烟煤在原煤中被筛选出30-70mm块煤，当空气气化用块煤低于烟煤市场价优先选用双段炉纯氧、富氧气化。
本发明产出气体用于炉窑、锅炉、城市煤气时上段和下段炉产出的气体在风冷器11混合成混合煤气作气体燃料，其热值≧2200kcal/m3。
本发明所述气化剂所需用纯氧由变压吸附制≧80%纯度氧、深冷制≧99%氧气，与蒸汽或二氧化碳混合成气化剂减少氮气混入，即纯氧气化，根据合成氨或燃气成分需要加入20%-60%氮气为富氧气化，煤气热值随之变化1400-2400kcal/m3。
本发明所述气化剂主要是纯氧或富氧与蒸汽混合，或氧气与二氧化碳混合，通过混合器1充分混合并在严格监控混合比例，要求蒸汽≧120℃，蒸汽与碳配比1.0-3.0:1.0，混合后作为气化剂通过炉箅2穿过蜂窝灰渣层成紊乱气流在双段煤气发生炉下段炉膛3氧化层部位与热碳氧化反应后，再经还原层产出CO+H2≧75%，还原层一般在双段煤气发生炉下段炉膛上部，双段煤气发生炉下段炉膛3夹水套4用钢板制作，保持贴近夹水套冷钢板的灰渣不融化和挂壁，同时夹水套产蒸汽压力≧0.4MPa，温度≧120℃最佳，使得进入下段炉内气化剂温度高于100℃以上，使蒸汽与热碳中和、分解朝氢气、一氧化碳多反应，减少出现二氧化碳的方向反应。
本发明所述送入料仓22烟煤颗粒经给料器23落入煤气发生炉上段炉膛6，在热煤气干馏后沉入双段煤气发生炉下段炉膛3成半焦为烟煤的60-70%，也就是600-700kg半焦用来气化。按烟煤热值6200kcal/kg推算：600kg半焦产出无氮煤气1650-1700m3，其中300m3左右流向双段煤气发生炉上段炉膛用于干馏，双段煤气发生炉下段炉膛煤气穿越双段煤气发生炉上段炉膛膛夹孔到下段煤气出口5输出1450m3左右。当着原料以半焦沉入双段煤气发生炉下段炉膛3，能实现温度1200-1350℃较高温度氧化反应，一是减少二氧化碳，二是提高气化效率，实现消化低、劣质煤。
本发明所述双段煤气发生炉下段炉膛3煤气输出温度550-650℃，先进入旋离保温除尘器8，除尘后煤气进入废热锅炉9，废热锅炉9产出蒸汽作气化剂用，煤气经废热锅炉9降为180℃进入第一酚水分离器10，从第一酚水分离器10出来的煤气再进第二风冷器17进一步降温到≦100℃，最后进入静电除尘除焦油器即可达到适合进入化工系统要求。化工系统原有净化装置继续连接使用不作变动。双段煤气发生炉下段炉膛3整个运行环节关键在于：气化剂混合均匀，保持氧化层温度1100-1350℃实现更好效果。夹水套（炉膛）内壁起着防灰渣融化和挂壁，消化优质煤种时适当添加炉渣或耐火土提高灰熔点，低、劣质灰熔点较高，所以需要提高温度对碳强烈氧化，达到消化低、劣质煤目的。
本发明所述秸秆颗粒进入双段纯氧气化炉与烟煤不同之处调整氧化层温度、气化剂的配比。本发明烟煤、秸秆颗粒双段煤气发生炉纯氧连续气化发电联产合成氨、尿素的方法选用秸秆作为气化原料，需在氧化层温度适当降至1000℃左右，达到灰渣不融化排出经磨碎加工做肥料，其产无氮煤气气量：每吨秸秆900-1200m3、热值2600-2900kcal/m3，主要用于生物质发电取得高收益。
本发明所述双段煤气发生炉上段炉膛6由双段煤气发生炉下段炉膛3煤气通道孔合成衬套，在双段煤气发生炉上段炉膛中上部设置双段煤气发生炉下段炉膛3煤气出口5，50-70%以上双段煤气发生炉下段炉膛3的500-650℃热煤气从夹衬套通道孔再过双段煤气发生炉下段炉膛3煤气出口5输出，剩余热煤气流向上段炉膛3对烟煤、秸秆颗粒干馏。经被干馏过程释放焦油、碳、氢气体与双段煤气发生炉下段炉膛3流向煤气混合成荒煤气沿双段煤气发生炉上段炉膛6荒煤气出口7输出。
本发明所述双段煤气发生炉上段炉膛6荒煤气出口7输出荒煤气保持130-180℃沿双段煤气发生炉上段炉膛6出气导管14进电捕焦器15，经第二酚水分离器16处理第二风冷器17再降温至小于100℃后再进静电除尘器、电捕焦器15通过第一输气阀19到脱硫塔20产出清洁煤气。双段煤气发生炉上段炉膛6荒煤气输出主要有电捕焦器19控制，正常运行保持荒煤气输出量为550-650m3/t煤为准。
双段煤气发生炉下段半焦纯氧气化后炉底排渣大体两种结构：
1、灰盆排渣式煤气发生炉的排灰：
灰盆排渣式煤气发生炉的结构是，煤气炉上部设备悬挂在厂房楼体上，上部设备的下端插入由地面基础上圆形环状轨道承托的盆形灰斗(一般称“灰盆”)内，灰盆中心部位置有“炉箅”起通气和疏导灰渣作用，灰盆可以在电机驱动作圆周运动(转速是可调的)。但上部设备的下端与灰盆不接触，形成的空隙就是灰渣排出的通道，在煤气炉上部设备下端对向两侧设有两个刮灰刀，煤气炉生产时灰盆内加有一定高度的水位形成水封，防止入炉气体冒出。
本发明所述煤炭与氧气(或富氧、空气)和水蒸汽在高温条件下进行连续气化，煤炭中绝大部分有机质转化为煤气或焦油，剩余的灰渣随着底部的灰渣不断排出而向下移动，有序的进入的灰盆。灰盆转动带动盆内灰渣作圆周运动，接触到刮灰刀的灰渣就被从灰盆中倾斜方式刮出去，落入灰车内运走，如此就完成了煤气炉的排灰过程。
2、封闭式炉底排灰：
封闭式炉底，指煤气炉的底盘部分采用整体密闭式结构，底盘外壳与煤气炉上部设备形成整体密闭条件，底盘部分内置支承在大形轴承上的灰盘和固定在灰盘上的炉箅，炉箅起分布气体和破碎坚硬渣块的作用，保证灰渣顺利排出，灰盘转动通过电机带动和齿轮传动实现，煤气炉上部设备下端对向两侧设置两个“灰犁”。
本发明封闭式炉底，在炉底外壳对向两侧设置了两个带锁止阀的灰斗(灰渣暂存容器)，煤炭与氧气(或富氧、空气)和水蒸汽在高温条件下进行连续气化，煤炭中绝大部分有机质转化为煤气或焦油，剩余的灰渣随着底部的灰渣不断排出而向下移动，在炉箅疏导作用下有序的落到灰盘上。灰盘承托灰渣作圆周运动时，灰犁把灰渣陆续刮入灰头，然后通过电脑控制的自动排放和输灰装置输送到存放场地，如此就完成了煤气炉的排灰过程。
本发明烟煤、秸秆颗粒双段煤气发生炉纯氧气化发电联产合成氨、尿素的方法步骤如下：根据附图4所示流程：
①采出煤炭（原煤）经筛选、挑选，将矸石分离后送入烟煤场内；
②烟煤场设置筛口30mm的粉碎机将步骤①烟煤第一次粉碎，粉碎的烟块煤最大粒度小于30mm，经10mm筛口过筛约有40-60%的8-30mm小粒块煤被分离出来，用于600-3000毫米水柱压力煤气发生炉气化；
③分离出来的8-30mm小粒块煤经料仓22送入煤气发生炉工作压力600-3000毫米水柱压力的炉膛替代30-70mm气化块煤，使其煤气发生炉气化原料块煤货源倍增，用来解决煤气发生炉用块煤货源紧缺的瓶颈；
④将步骤②、③分离出的小粒块煤后剩余碎煤、末煤最大颗粒小于10mm二次用筛口8-10mm再次粉碎成末煤；
⑤将步骤④粉碎成煤粉、煤面渗透10-20%水分或污水；
⑥将步骤⑤渗透10-20%水分的煤粉、煤面采用滚轮挤压机或滚轮颗粒机碾压、糅合保持一定摩擦产生温度使部分水分自吸或蒸发挤出颗粒含水量已低于5-10%送入料仓22；
⑦煤气发生炉投料由给料器23定量、定时均匀输入上段炉膛6；
⑧送入煤气发生炉上段炉膛6的末煤颗粒或小粒块煤有炉膛6夹孔套，中心导管由下而上的550-650℃热煤气被加热形成干馏状态；
⑨煤气发生炉上段炉膛6被干馏的末煤柱体颗粒、小粒块煤释放出碳、氢、焦油、苯、酚、奈气体与由下而上热煤气混合成荒煤气被导入上段炉煤气出口7，温度保持130-180℃最佳；
⑩步骤⑨所述被导入上段炉煤气出口7经电捕焦器14、第二酚水处理器16、第二风冷器17和第二静电除尘18通过第二输气阀21输入洗气塔或压入脱硫塔；
⑪步骤⑨所述被干馏后烟煤柱体颗粒、小粒块煤保持干馏时高温逐步沉入下段炉膛3；
⑫步骤⑪所述高温干馏半焦在下段炉膛3由气化剂穿越蜂窝炉渣层成紊乱气流与热半焦在氧化层反应出二氧化碳、氢气、一氧化碳，反应后煤气在上升至还原层分解二氧化碳变为一氧化碳，使得煤气成分CO+H2≧75%；
⑬步骤⑫所述产出的煤气经上段炉膛6夹衬套孔、中心孔既传热用于干馏，又有50-80%通过下端炉煤气出口5导出；
⑭被导出步骤⑬的热煤气经旋离除尘器8、废热锅炉9、第一酚水分离器10、第一风冷器11和第一静电除尘器12通过第二输气阀21输入化工合成系统，实现烟煤、小粒块煤作为充足的货源进入煤气发生炉，其流程将煤炭分离出的小粒块煤提供煤气发生炉作为更广阔的货源进入煤气发生炉、双段式煤气发生炉或双段煤气纯氧发生炉气化，做到烟煤充分阶梯利用；筛剩40-50%的末煤经过碾压、糅合挤出颗粒成粒块煤，当大量烟煤能实现低成本气化、同时回收焦油、也将硫、苯、氢、奈脱离出来使之成为清洁煤气，既是用于煤气锅炉也省去脱硝装置而节省巨额脱销、除尘资金。
本发明为更好分解利用烟煤双段煤气发生炉将烟煤产出双段煤气气体分开利用的意义：
①双段煤气发生炉上段炉干馏烟煤颗粒产出荒煤气成分（纯氧气化内热）：甲烷7-20%，CO+H2≧70%、热值达到2900-3300kcal/m3左右，单独输出适合作为燃气内燃机燃料发电，也可作为城市煤气。如将双段煤气发生炉下段炉无氮煤气中一氧化碳再进行变换成为大量氢，同时用于生产合成氨、甲醇、烯烃、芳烃、二甲醚等多种煤化工产品，也可以提取工业纯氢供炼油厂用于汽油和柴油精炼提质。
②采用干馏烟煤方式：气体所含焦油浓度增加而降低捕捉成本高效回收及净化的代价。
③双段煤气发生炉下段炉气化产出煤气成分CO2=15-38%、CO+H2=75-82%。其中一氧化碳30-45%通过化工系统与蒸汽变换成H2、CO2各30-45%，最佳状况下原有煤气中的氢加变换后氢气达75-82%，CO2达到45-70%。这些气体主要用于：
(A)75-82%氢气与氮气配比 3:1混合压缩在合成过程生成液氨(NH3)，或工业提纯氢、炼油加氢。
(B)生成液氨再与二氧化碳按580kg：730kg的比例经压缩、加温催化合成尿素；
(C)将步骤(A)、(B)下段煤气发生炉产生煤气中的氢与一氧化碳变换生成氢几乎全部与氮合成氨，剩余30-60%二氧化碳分离出来作为二次能源用于其他用途，如合成碳酸丙烯酯、双氰胺、碳酸氢铵、甲醇、二甲醚、碳酸乙二醇酯、合成乙烯等），或部分替代蒸汽与氧混合做气化剂。
本发明所述二氧化碳具有较高的利用价值，1Nm³二氧化碳折标煤为0.84kg，若以纯氧连续气化生产1000Nm³的一氧化碳为基准计算，则有200Nm³的二氧化碳参加化学反应，可替代标煤168kg，替代氧气200Nm³。
本发明所述通过多种科学的转化方式最终将气化过程中副产的二氧化碳作为碳能源，全部转化利用，不对大气排放。
因此，双段煤气发生炉纯氧气化下段炉产出的煤气是合成氨、尿素、甲醇、二甲醚、烯烃、芳烃等多种化工产品及以氢为基础的各种煤化工合成产品的廉价的原料，致使烟煤走上阶梯利用，进而变为清洁能源及原料，是改变煤炭消费方式的一次革命。
本发明的烟煤、秸秆颗粒双段煤气发生炉纯氧气化发电联产合成氨、尿素的方法，煤炭用30mm筛口初次粉碎从中选出8-30mm小粒块煤、包括煤矿洗煤厂也可洗选8-30mm小粒优质块煤用于煤气发生炉、双段煤气发生炉、兰炭炉。剩余碎煤用8-10mm筛口第二次粉碎后再进行碾压、糅合、挤出颗粒。能够使开采产出的煤炭实现小粒块煤产出率40-50%，选用小粒块煤需通过改进煤气发生炉灰盆结构深度≧1100mm，封闭式结构的提高承受工作压力，达到气化剂压力800-3000mm水柱在氧化层能有力穿透鼓裂热碳层产生气流缝隙或吹起小粒块煤沸腾防止结焦，保证气流、氧化稳定运行。从而解决空气、富氧、氧气做气化剂的煤气发生炉需要的块煤货源充足，用8-30mm粒度小粒块煤逐步替代煤气发生炉只能用30-70mm块煤气化的历史。

Claims (7)

1.双段煤气发生炉纯氧连续气化发电联产合成氨、尿素的方法，其特征在于：其步骤是：
①将烟煤、秸秆或褐煤经滚轮挤压机或滚轮颗粒机设备碾压、糅合、挤出颗粒不需要烘干、脱水，直接做为原料送入双段煤气发生炉上端料仓（22）经给料器（23）投入上段炉膛（6）内；
②双段煤气发生炉下段炉膛3产出的热煤气50-80%通过双段煤气发生炉上段炉衬套夹孔输出，剩余20-50%热煤气直接流向双段煤气发生炉上段炉膛（6）构成内热对步骤①烟煤、秸秆颗粒加热温度达到550-950℃形成干馏；
③步骤②所述烟煤、秸秆颗粒在上段炉膛（6）内干馏释放出焦油、碳、氢气体与双段煤气发生炉下段炉流向上段炉膛内20-50%煤气混合成荒煤气经双段煤气发生炉上段炉荒煤气出口（7）输出；
④步骤③所述输出荒煤气经双段煤气发生炉上段出气导管（14）通过电捕焦器（15）、第二酚水分离器（16）、第二风冷器（17）和第二静电除尘器（18）完成焦油、灰尘、酚水分离在第一输气阀（19）调节流量压入脱硫塔（20），双段煤气发生炉下段炉流向热煤气需调节流量满足上段炉膛（6）干馏要求，或在电捕焦前后设置燃气流量控制阀，干馏、净化后生成含极少焦油、硫、苯、酚、萘、灰尘的洁净燃气；
⑤步骤②所述双段煤气发生炉上段炉膛（6）内干馏后烟煤、秸秆颗粒呈高温半焦逐步滑沉至双段煤气发生炉下段炉膛（3），双段煤气发生炉下段炉膛（3）由底部流上来的，氧气与蒸汽混合的气化剂在900-1400℃温度下氧化，产出煤气；
⑥步骤⑤所述产出无氮煤气50-70%经双段煤气发生炉下段炉煤气出口（5）经除尘器（8）、废热锅炉（9）、第一酚水处理器（10）、第一风冷器（11）和第一静电除尘器（12），在第二输气阀（21）控制下或再经洗气塔产出洁净无氮煤气进入化工合成系统；
⑦步骤⑥所述经过气化后燃料成为炉灰渣从各种结构炉底：A灰盆旋转，盆内灰分利用灰盆旋转分离灰渣由灰刀倾斜刮起排出；B封闭式炉箅旋转带刮灰犁将灰渣刮入排渣器逐步排出，封闭式结构可增加较大工作压力，利于小粒块煤用于煤气发生炉、双段煤气发生炉气化或兰炭炉产出兰炭；
双段煤气发生炉上段炉干馏烟煤颗粒时产出荒煤气成分：甲烷7-20%，CO+H2≧70%、热值达到2900-3300kcal/m3左右，单独输出适合作为燃气内燃机燃料发电，可作为城市煤气；将双段煤气发生炉下段炉无氮煤气中一氧化碳再进行变换成为大量氢；同时用于生产合成氨、甲醇、烯烃、芳烃、二甲醚等多种煤化工产品，提取工业纯氢；
双段煤气发生炉下段炉气化产出煤气成分CO2=15-38%、CO+H2=75-82%，其中一氧化碳30-45%通过化工系统与蒸汽变换成H2、CO2各30-45%，煤气中的氢加变换后氢气达75-82%，CO2达到45-70%，这些气体用于：
(A)75-82%氢气与氮气配比 3:1混合压缩在合成过程生成液氨(NH3)；用于工业提纯氢；
(B)生成液氨再与二氧化碳按580kg：730kg的比例经压缩、加温催化合成尿素；
(C)将步骤(A)、(B)下段煤气发生炉产生煤气中的氢与一氧化碳变换生成氢与氮合成氨，剩余形成30-60%二氧化碳分离出作为二次能源用于如合成碳酸丙烯酯、双氰胺、碳酸氢铵、甲醇、二甲醚、碳酸乙二醇酯及合成乙烯，或与氧混合回炉作为气化剂。
2.根据权利要求1所述的双段煤气发生炉纯氧气化发电联产合成氨、尿素的方法，其特征在于：具体步骤如下：
①所述原料中的烟煤是将原煤进行粉碎，先筛选6-28mm小粒块煤，6-28mm小粒块煤当做气化原料直接送入双段煤气发生炉上端料仓（22）；剩余已粉碎成最大颗粒小于5mm为佳，再二次细粉碎，形成碎煤粉、末及泥煤，经渗入10-20%水分，多次碾压、糅合，挤出直径12-36mm，长度30-200mm柱体颗粒，加工成颗粒的水分受碾压、糅合变细粉面泥过程中产生自吸水分、或糅合摩擦热量蒸发一部分后水分降至5-10%，不需要烘干可以直接当做块煤投入气化炉；
②烟煤含焦油、硫等特性，同时需要一定强度在双段煤气发生炉上段炉膛（6）干馏成蜂窝结构的半焦兰炭，同时将煤粉粒内甲烷、碳、氢、焦油、硫、苯、酚、萘从已成蜂窝结构颗粒充分释放出来，实现烟煤变为半焦类似于无烟块煤在双段煤气发生炉下段炉气化。
3.双段煤气发生炉纯氧气化发电联产合成氨、尿素的方法，其特征在于：使用褐煤、秸秆时，利用秸秆、褐煤燃点低、挥发分高的特点，双段煤气发生炉内气化，选用的气化剂是氧气与二氧化碳混合进行气化，秸秆、褐煤碳性弱在高温下能中和一部分二氧化碳，在1150℃时能中和20-60%的还原一氧化碳。
4.根据权利要求1所述的双段煤气发生炉纯氧气化发电联产合成氨、尿素的方法，其特征在于：所用的原煤中被筛选出30-70mm块煤，选用双段炉纯氧、富氧气化。
5.根据权利要求1所述的双段煤气发生炉纯氧气化发电联产合成氨、尿素的方法，其特征在于：气化剂所需用纯氧由变压吸附制≧80%纯度氧、深冷制≧99%氧气，与蒸汽或二氧化碳混合成气化剂减少氮气混入，即纯氧气化，根据合成氨或燃气成分需要加入20%-60%氮气为富氧气化，煤气热值随之变化1400-2400kcal/m3。
6.根据权利要求1所述的双段煤气发生炉纯氧气化发电联产合成氨、尿素的方法，其特征在于：气化剂主要是纯氧或富氧与蒸汽混合，或氧气与二氧化碳混合，通过混合器（1）充分混合并在严格监控混合比例，要求蒸汽≧120℃，蒸汽与碳配比1.0-3.0:1.0，混合后作为气化剂通过炉箅（2）穿过蜂窝灰渣层成紊乱气流在双段煤气发生炉下段炉膛（3）氧化层部位与热碳氧化反应后，再经还原层产出CO+H2≧75%，还原层一般在双段煤气发生炉下段炉膛上部，双段煤气发生炉下段炉膛（3）夹水套（4）用钢板制作，保持灰渣不融化和挂壁，同时夹水套产蒸汽压力≧0.4MPa，温度≧120℃最佳，使得进入下段炉内气化剂温度高于100℃以上，使蒸汽与热碳中和、分解朝氢气、一氧化碳多反应，减少二氧化碳的方向反应。
7.根据权利要求1所述的双段煤气发生炉纯氧气化发电联产合成氨、尿素的方法，其特征在于：步骤如下：
①采出煤炭经筛选、挑选，将矸石分离后送入烟煤场内；
②烟煤场设置筛口30mm的粉碎机将步骤①烟煤第一次粉碎，粉碎的烟块煤最大粒度小于30mm，经10mm筛口过筛约有40-60%的8-30mm小粒块煤被分离出来，用于600-3000毫米水柱压力煤气发生炉气化；
③分离出来的8-30mm小粒块煤经料仓（22）送入煤气发生炉工作压力600-3000毫米水柱压力的炉膛替代30-70mm气化块煤；
④将步骤②、③分离出的小粒块煤后剩余碎煤、末煤最大颗粒小于10mm二次用筛口8-10mm再次粉碎成末煤；
⑤将步骤④粉碎成煤粉、煤面渗透10-20%水分或污水；
⑥将步骤⑤渗透10-20%水分的煤粉、煤面采用滚轮挤压机或滚轮颗粒机碾压、糅合保持一定摩擦产生温度使部分水分自吸或蒸发挤出颗粒含水量已低于5-10%送入料仓（22）；
⑦煤气发生炉投料由给料器（23）定量、定时均匀输入上段炉膛（6）；
⑧送入煤气发生炉上段炉膛（6）的末煤颗粒或小粒块煤有上段炉膛（6）夹孔套，中心导管由下而上的550-650℃热煤气被加热形成干馏状态；
⑨煤气发生炉上段炉膛（6）被干馏的末煤柱体颗粒、小粒块煤释放出碳、氢、焦油、苯、酚、奈气体与由下而上热煤气混合成荒煤气被导入上段炉煤气出口（7），温度保持130-180℃最佳；
⑩步骤⑨所述被导入上段炉煤气出口（7）经电捕焦器（14）、酚水处理器（16）、第二风冷器（17）和第二静电除尘器（18）通过第二输气阀（21）输入洗气塔或压入脱硫塔；
⑪步骤⑨所述被干馏后烟煤柱体颗粒、小粒块煤保持干馏时高温逐步沉入下段炉膛（3）；
⑫步骤⑪所述高温干馏半焦在下段炉膛（3）由气化剂穿越蜂窝炉渣层成紊乱气流与热半焦在氧化层反应出二氧化碳、氢气、一氧化碳，反应后煤气在上升至还原层分解二氧化碳变为一氧化碳，使得煤气成分CO+H2≧75%；
⑬步骤⑫所述产出的煤气经上段炉膛（6）夹衬套孔、中心孔既传热用于干馏，又有50-80%通过下端炉煤气出口（5）导出；
⑭被导出步骤⑬的热煤气经旋离除尘器（8）、废热锅炉（9）、第一酚水分离器（10）、第一风冷器（11）和第一静电除尘器（12）通过第二输气阀（21）输入化工合成系统，实现烟煤、小粒块煤作为充足的货源进入煤气发生炉、双段式煤气发生炉或双段煤气纯氧发生炉气化；
双段煤气发生炉上段炉干馏烟煤颗粒时产出荒煤气成分：甲烷7-20%，CO+H2≧70%、热值达到2900-3300kcal/m3左右，单独输出适合作为燃气内燃机燃料发电，可作为城市煤气；将双段煤气发生炉下段炉无氮煤气中一氧化碳再进行变换成为大量氢；同时用于生产合成氨、甲醇、烯烃、芳烃、二甲醚等多种煤化工产品，提取工业纯氢；
双段煤气发生炉下段炉气化产出煤气成分CO2=15-38%、CO+H2=75-82%，其中一氧化碳30-45%通过化工系统与蒸汽变换成H2、CO2各30-45%，煤气中的氢加变换后氢气达75-82%，CO2达到45-70%，这些气体用于：
(A)75-82%氢气与氮气配比 3:1混合压缩在合成过程生成液氨(NH3)；用于工业提纯氢；
(B)生成液氨再与二氧化碳按580kg：730kg的比例经压缩、加温催化合成尿素；
(C)将步骤(A)、(B)下段煤气发生炉产生煤气中的氢与一氧化碳变换生成氢与氮合成氨，剩余30-60%二氧化碳分离出作为二次能源用于如合成碳酸丙烯酯、双氰胺、碳酸氢铵、甲醇、二甲醚、碳酸乙二醇酯、合成乙烯，或与氧混合回炉做气化剂。
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