德士古气化炉
1.德士古气化炉概况
德士古水煤浆加压气化工艺简称TCGP ,是美国德士古石油公司TEXACO 在重油气化的基础上发展起来的。1945 年德士古公司在洛杉矶近郊蒙特贝洛建成第一套中试装置,并提出了水煤浆的概念,水煤浆采用柱塞隔膜泵输送,克服了煤粉输送困难及不安全的缺点,后经各国生产厂家及研究单位逐步完善,于80年代投入工业化生产,成为具有代表性的第二代煤气化技术。
国外已建成投产的装置有6套，15台气化炉；国内已建成投产的装置有8套，24台气化炉，正在建设、设计的装置还有4套，13台气化炉。已建成投产的装置最终产品有合成氨、甲醇、醋酸、醋酐、氢气、一氧化碳、燃料气、联合循环发电。
我国自鲁南化肥厂第一套水煤浆加压气化装置（2台气化炉）1993年建成投产以来，相继建成了上海焦化厂气化装置（4.0 MPa气化，4台气化炉，于1995年建成投产），渭河化肥厂气化装置（6.5 MPa气化，3台气化炉，于1996年建成投产），淮南化肥厂气化装置（4.0 MPa气化，3台气化炉，于2000年建成投产），金陵石化公司化肥厂气化装置（4.0 MPa气化，3, , , , 台气化炉,于2005年建成投产），浩良河化肥厂气化装置（3.0～4.0 MPa气化，3台气化炉，于2005年建成投产），南化公司气化装置（8.5 MPa气化，2006年建成投产），南京惠生气化装置（6.5 MPa气化，2007年建成投产）等装置。由于我国有关生产厂的精心消化吸收，已掌握了丰富的连续稳定运转经验，新装置一般都能顺利投产，短期内便能连续稳定、高产、长周期运行。并且掌握了以石油焦为原料的气化工艺技术。
水煤浆和99. 6 %纯氧经德士古烧嘴呈射流状态进入气化炉,在高温、高压下进行气化反应,生成以CO +H2 为主要成分的粗合成气。在气化炉内进行的反应相当复杂,一般认为气化分三步进行:
(1) 煤的裂解和挥发份的燃烧
水煤浆和氧气进入高温气化炉后,水份迅速蒸发为水蒸汽。煤粉发生热裂解并释放出挥发份。裂解产物及挥发份在高温、高氧浓度下迅速完全燃烧,同时煤粉变成煤焦,放出大量的反应热。因此,在合成气中不含有焦油、酚类和高分子烃类。这个过程进行的相当短促。
(2) 燃烧及气化反应
煤裂解后生成的煤焦一方面和剩余的氧气发生燃烧反应,生成CO、CO2 等气体,放出反应热;另一方面,煤焦又和水蒸汽、CO2 等发生化学反应,生成CO、H2 。
(3) 气化反应
经过前面两步的反应,气化炉中的氧气已完全消耗。这时主要进行的是煤焦、甲烷等与水蒸汽、CO2 发生的气化反应,生成CO 和H2 。
2 德士古水煤浆气化工艺
2. l 制浆系统
制浆系统用于水煤浆的制备。原料煤经煤称重给料机计量后送入磨机,同时在磨机中加入水、添加剂、石灰石、氨水,经磨机研磨成具有适当粒度分布的水煤浆,合格的水煤浆由低压煤浆泵送入煤浆槽中。
2. 2 合成气系统
水煤浆经高压煤浆泵加压后与高压氧气经德士古烧嘴混合后呈雾状喷入气化炉燃烧室,在燃烧室中进行复杂的气化反应,生成的煤气(称为合成气) 和熔渣
经激冷环及下降管进入气化炉激冷室冷却,冷却后的合成气经喷嘴洗涤器进入碳洗塔,熔碴落入激冷室底部冷却、固化,定期排出。在碳洗塔中,合成气进一步冷却、除尘,并控制水气比(即水汽与干气的摩尔比) ,然后合成气出碳洗塔进入后工序。
2. 3 烧嘴冷却系统
德士古工艺烧嘴是气化装置的关键设备,一般为三流道外混式设计,在烧嘴中煤浆被高速氧气流充分雾化,以利于气化反应。由于德士古烧嘴插入气化炉燃烧室中,承受1400 ℃左右的高温,为了防止烧嘴损坏,在烧嘴外侧设置了冷却盘管,在烧嘴头部设置了水夹套,并由一套单独的系统向烧嘴供应冷却水,该系统设置了复杂的安全联锁。
2. 4 锁斗系统
落入激冷室底部的固态熔渣,经破渣机破碎后进入锁斗系统,锁斗系统设置了一套复杂的自动循环控制系统,用于定期收集炉渣。在排渣时锁斗和气化炉隔离。
锁斗循环分为减压、清洗、排渣、充压四部分,每个循环约30 分钟,保证在不中断气化炉运行的情况下定期排
渣。
2. 5 闪蒸及水处理系统
该系统主要用于水的回收处理。气化炉和碳洗塔排出的含固量较高黑水,送往水处理系统处理后循环使用。首先黑水送入高压、真空闪蒸系统,进行减压闪蒸,以降低黑水温度,释放不溶性气体及浓缩黑水,经闪蒸后的黑水含固量进一步
提高,送往沉降槽澄清,澄清后的水循环使用。
德士古淬冷型气化炉k-t煤气化炉，德士古煤气化炉
3 德士古气化使用原料
原料煤适应性较广，气煤、烟煤、次烟煤、无烟煤、高硫煤及低灰熔点的劣质煤、石油焦等均能用作气化原料。但要求原料煤含灰量较低、还原性气氛下的灰熔点低于13000C，灰渣粘温特性好。
煤质对气化的影响主要表现在水煤浆的质量,为了提高经济性,得到较高的气化效率及较好的合成气组份,一般要求水煤浆具有较高的浓度(58～62wt %) 、较好的稳定性(煤浆不易分层沉降) 及较好的流动性(粘度< 1200CP) 。因此相应对于原料煤也有一定的要求; ①较好的反应活性。活性好是一个综合指标，一般
挥发份高的煤活性好，才能获得较高的碳转化率，降低氧耗，一般要求煤中挥发份大于。从表6 也可看出，用做水煤浆气化的煤种其挥发份都在30 %以上②较高的发热值③较好的可磨性④较低的灰熔点，要求灰熔点小于1 250 ℃因为气化炉温度要高于灰熔点100～150 ℃才能保持正常工艺指标。⑤较好的粘温特性⑥较低的灰份。一般情况下灰份含量低于15 % （包括加入助熔剂CaO 后） , 最好低于。灰含量高，易堵塞灰水管道。另外灰每增加1 % ,氧耗增加0. 7 %～0. 8 % ,煤耗增加1.3%～1. 5 %。⑦合适的煤进磨机粒度等。8、原料煤的供应要求稳定可靠。如煤的来源是多矿井供应，煤质变化大或不稳定、关键指标难以控制时，就不能保障水煤浆气化装置的平稳运行，不能选做原料煤。
4 德士古气化炉工艺参数
1．水煤浆浓度
水煤浆浓度对气化的影响表现为：随着水煤浆浓度的提高，煤气中有效成分增加，气化效率提高，氧气耗量下降，如下图一、二所示。
图一图二
水煤浆浓度的提高，带入气化炉中的水分相对少了，减少了蒸发水所消耗的热量，因而使一氧化碳和氢气的产量增加了，气化强度和气化效率均得到提高，能耗下降。
为了维持正常的气化生产，煤浆的可泵送性和稳定性等也是十分重要的。所以，研究水煤浆的成浆特性和制备工艺，寻求提高水煤浆质量的途径是十分必要的。
试验认为，在制备高浓度水煤浆时，煤质是关键因素，而煤粉粒度的分布又是重要的影响因素，添加剂是改善流动性及堆积效率的一种有力措施。煤的内在水分含量低、粒度分布宽，将有利于高浓度水煤浆的制备。适宜的添加剂还能改变煤浆的流变特性，且煤粉的粒度越细，添加剂的影响越明显。
所以，选择合适的煤种，调配最佳粒度和粒度分布是制备具有良好流动性和较为稳定的高浓度水煤浆的关键。
一般说来，褐煤的内在水分含量较高，说明其内孔表面大，吸水能力强。在成浆时，煤粒上能吸附的水量多，因而，在水煤浆浓度相同的条件下，自由流动的水相减少，即造成流动性差，若使其具有相同的流动性，则煤浆浓度必然下降。故褐煤在目前尚无法作为水煤浆的原料。日本宇部在评价我国的昭通褐煤时，亦得到了与上述相同的结论。
2．氧煤比
氧煤比是气流床气化中重要的操作指标。
当其他条件不变时，气化炉温度主要取决子氧煤比，如下图一所示。
提高氧煤比可使碳的转化率明显上升，如下图二所示。
图一图二
但是，当氧气用量过大时，部分碳将完全燃烧，生成二氧化碳，或不完全燃烧生成的一氧化碳，又进一步氧化成二氧化碳，从而使煤气中的无用组分增加，气化效率下降。而且，随着氧煤比的增加，氧耗明显上升，而煤耗下降。所以，
氧煤比对过程操作来说，有一最适宜的比值。美国蒙特贝洛中试炉气化伊利诺斯6号煤对，氧煤比约为0.93；联邦德国RCH／RAG示范厂则为0.92.
3．煤粉粒度分布
煤粉的粒度对碳的转化率有很大影响。因为煤粒在炉内的停留时间及气固反应的接触面积与颗粒尺寸的关系非常密切。而且，大颗粒离开喷嘴后，具有较大的相对速度，在反应区中的停留时间比小颗粒短，另一方面，比表面积又与颗粒大小呈反比。这双重影响的结果必然使小颗粒的转化率高于大颗粒。
由试验结果表明，煤粉越细，气化效率越高。但是，当煤粉中细粉含量过高时，水煤浆表现粘度上升，不利于配制高浓度的水煤浆。为此，对于反应性较好的煤种，可适当放宽煤粉的粒度。如日本德士古炉用的煤浆，最大粒度为20~40目，大部分小于90μm；联邦德国德士古炉用的煤浆14～60％，>90μm；7~35％，>315μm，15％，：>500μm。
4．气化压力
气流床操作压力的提高，有利于气化过程的进行。因为压力增加，不仅增加了反应物浓度，加快了反应速度；而且也延长了反应物在炉内的停留时间，使碳的转化率提高。气化压力的提高，既可提高气化炉单位容积的生产能力，又可节省压缩煤气的动力。故德士古工艺的最高气化压力可达8.0MFa。一般根据煤气的最终用途，选择适宜的气化压力。巳投产的几套装置中，大多数采用3．92 MPa（表压)，在伊斯特曼工程中配等压合成甲醇，采用了6.37MPa(表压)。
5本工艺运行中存在的突出问题
5. 1 气化炉耐火材料使用寿命短
气化炉耐火砖一般采用法国沙佛埃砖,使用寿命较短,约一年半左右,必须局部或全部更换,主要原因是耐火砖受到高温(1400 ℃左右) 气流及熔渣的冲刷,特别是燃烧室中下部,直接受到熔渣冲刷,磨蚀严重。另外开停车频繁也是影响其寿命的原因。由于耐火砖价格昂贵,每炉砖约需80 万美元,故在现有条件下加强工艺操作管理十分必要,另外也可采用国产的耐火材料。
5. 2 气化炉炉膛热电偶寿命短
炉膛热电偶由燃烧室外壁经壳壁、隔热层、三层耐火砖插入燃烧室用以指示炉内反应温度。热电偶头部距内壁向火面砖内缩约50mm。由于各层耐火材料的热
膨胀系数不同,热电偶常受到剪切力的作用而损坏,有的使用寿命只有一周左右,短的甚至刚开车即损坏,无法长期准确指示炉内温度,仅能用于指导开车。正常操作一般根据气体组成及炉渣的形状间接判断炉温。
5. 3 德士古烧嘴使用周期短
在高温及高浓度煤浆冲刷的苛刻条件下,德士古烧嘴的使用周期较短,一般约50 天左右,即要停炉拨出烧嘴进行检查,对有龟裂、烧蚀、磨蚀现象的烧嘴进行修复,重新使用。目前德士古烧嘴的损坏是影响装置连续运行的主要因素。
5. 4 黑水管线容易堵塞、结垢、磨蚀
由于气化炉和碳洗塔排出的黑水中含固量较高,经常造成黑水管线堵塞,影响正常操作,并往往造成气化炉停车。黑水管线、煤浆管线的清洗增大了工作强度。在黑水减压部份的管线在节流、汽蚀作用下,磨损严重,常常需要更换。
6 渣堵
6.1气化炉渣堵现象
根据目前德士古装置运行的实际情况来看，气化炉的渣堵现象可以分为3类：
(1)熔渣堵塞渣口，使燃烧室的灰渣无法排出，堆满燃烧室的底部。
(2)熔渣逐渐积累到下降管内壁上，直至挂满下降管而堵塞气体通道。这种类型的渣堵仅上海焦化厂报道过，其它厂家还未出现此问题。
(3)激冷后的大块灰渣堆积在气化炉锁斗上部LHV—51阀的上部，锁斗排渣无法顺顷利进行而造成渣堵。这种现象较为普遍，本文主要对这种渣堵现象进行分析。
生产中渣堵现象的具体表现如下：
(1)渣堵时，气化炉的渣口压差变大，而且压力波动很大。
(2)锁斗循环泵的流量由正常的22.0m3／h锐减至10.0m3／h左右，严重时降至零，锁斗系统无法运行。
(3)渣量由正常的3～5 t／d降至极少，气化炉排出物甚至出现清水。
(4)大量的细灰渣被带入闪蒸系统，闪蒸罐及其管线出现渣堵，沉降槽底部排出的几乎全部为细灰渣。
兖矿鲁南化肥厂自1994年气化炉运行达到设计能力后，至1997年渣堵现象并不明显。1997年后，由于B炉拆除了破渣机，渣堵问题逐渐暴露出来，每年均有数次严重渣堵，影响气化炉的安全运行。特别是在2001年1月至4月间，B炉出现20余次渣堵，致使气化炉被迫减负荷。其中特别严重的渣堵有3次，锁斗及闪蒸管线均被灰渣：堵死，致使气化炉被迫停车处理。打开人孔检查，灰渣已堆到气化炉的入孔以上，并发现大量直径在200～300 mn左右的块渣及20 mm左右的渣块，很难处理，严重影响厂生产。
6.2 渣堵的原因分析
6.2.1 炉渣的组成与分类
根据渣的组成和生成原因，炉渣可以分为4类。
（1）灰渣
灰渣为直径0.5～5.0mm的渣粒，主要来源于气化炉内煤浆颗粒在雾化燃烧过程中，微粒间碰撞烧结后，随着气流进入激冷水浴，经过激冷破碎而成。其主要成份见表1。
(2)块渣
直径在5.0mm以上的为块渣，但质地较为疏松，主要来源于沿炉壁流下的熔渣。当温度低时，炉壁积累了厚厚的渣层，当温度突然升高时，大片的熔渣被烧下来，进入激冷室，未能被完全激冷破碎。其主要成份与灰渣相同。
(3)疤渣
疤渣为块渣，但质地较为坚硬且致密。成因是熔渣的组份渗透熔解耐火砖的组份后，形成了低熔点化合物：当熔渣的侵蚀作用加强、生成的低熔点化合物较多时，就进入激冷室。这种熔渣通常难以被激冷破碎，其主要组成包括Ca2SiO4、Ca2SiO5、CaAl2Fe2O7、CaO·Al2O3，SiO2、CaCrO3、CaZrO4等低熔点化合物，质地较为坚硬，大都呈熔融玻璃状。
(4)砖渣
砖渣主要是一些损蚀剥落的耐火砖碎块：熔渣的主要成份逐渐沿着耐火砖的气孔或裂纹侵入耐火砖内，形成共熔物。开停车过程中，压力、温度巨变时，共熔物发生热应力膨胀，沿着气孔或裂纹使砖分离、剥落，进入激冷室成为砖渣。主要成份和耐火砖略为不同，见表2。
6.2.2 渣堵原因分析
(1)原料煤种变化的影响
入炉煤中灰份含量的变化及灰渣组份的变化，也会影响到灰渣的熔融特性(即确定气化炉操作温度所需要测定的入炉煤浆的灰熔点T3)。灰熔点过高或过低，均会使气化炉温度发生变化，影响气化炉排渣。煤灰渣的组份又是灰渣粘温特性的主要影响因素之一，其中A12O3、SiO2的含量过高均会使灰渣熔点升高，粘度变差，而灰渣中Fe2O3、CaO的含量也会影响灰渣的熔点和粘度。
因而，如果煤种的灰份含量增高，灰渣中的Fe2O3、CaO含量过高，将会导致灰渣的熔点过高，粘温特性变差，灰渣的焦渣特性(即灰渣的粘结指数)变大，容易形成质地坚硬、体积较大的块渣，造成渣堵。
(2)耐火砖的损蚀过程发生变化
在气化炉的反应区，熔渣会与耐火砖形成一层低熔点化合物。随着外界因素如气化炉操作工况、煤灰组份等的变化，会加剧灰渣对耐火砖的损蚀，使低熔点化合物逐层被剥蚀下来，形成大块的疤渣。当投料或压力波动较大时，也会使耐火砖沿裂纹剥落，形成大块的砖渣，使锁斗排渣困难，造成渣堵。这种渣堵一般较难处理，需停车处理。
(3)气化炉操作工况的影响
气化炉的操作工况较为复杂，其中操作炉温是影响气化炉渣堵的一个主要因素。①由于外界工况如氧压的变化，炉温由高到低变化幅度较大时，炉温低时挂在耐火砖表面的厚厚熔渣及低熔物脱落，在激冷室形成块渣和疤渣。另外，炉温高时，熔渣中的各侵蚀性金属元素活跃，极易渗透进入耐火砖本体，加快砖的损蚀。高炉温也会使砖的抗侵蚀能力和机械强度下降，加快耐火砖的烧损，这就不可避免地造成气化炉的渣堵。工业试验证明，炉温每升高100℃，熔渣对砖的损蚀就会加快1倍。②压力的影响较炉温而言相对较弱，但其影响也不容忽视，因而气化炉操作压力应尽可能保持稳定。
(4)设备因素
设置破渣机的目的是为防止大块的熔渣和砖渣所造成的渣堵。但从装置投用至矍997年底，并未暴露出特别严重的渣堵现象，相反由于破渣机轴封泄漏原因，严重影响了气化炉的安全运行，因而将破渣机拆除，并与A炉作对比试验。这也是由于存在设备缺陷而造成2000年初B炉渣堵特别严重的又——重要因素。
(5)其它影响因素
由于烧嘴装配尺寸不匹配或烧嘴使用后期磨损较为严重而形成偏喷，发生反应区偏流现象，使煤浆与氧的反应过程变化而导致渣的生成状态也发生变化，形成大块渣，造成渣堵。另外，由于气化炉的不稳定运行，也会导致块渣的生成。
6.3 预防气化炉渣堵的措施
6.3.1 稳定煤源
优化配煤技术水煤浆加压气化要求煤种在反应性、成浆性、灰熔融特性方面均应达到一定的指标：热值在25.12MJ／kg以上，灰熔点(T3)在重300℃以下(但不可过低)，原料煤中的灰份含量不得高于12％～15％(越低越好)。为防止气化炉渣堵，并充分考虑到运行的经济性，我们采用精煤掺配技术。
所选用的精煤品种均符合指标，并对采购煤种严格把关，特别控制煤种的灰份含量绝对要小于10％。通过采用——定的掺配比例达到降低入炉煤的灰熔点、改变煤灰渣的组份，以减缓对耐火砖的损蚀，改善熔渣的形成状态，最大限度地减少疤渣、砖渣的生成，从而尽可能地防止气化炉渣堵现象的发生。
6.3.2 把好耐火砖的质量
耐火砖要严格按照其理化性能标准选用，严把质量关。还应加强砌筑质量管理，严格执行筑炉技术要求：控制横向灰缝≤1 mm、纵向灰缝≤1.8 mm，灰缝耐火泥浆要饱满，垂直度偏差±5 mm／m，水平度偏差为±4mm／m，最大同心度为±5mm。另外，严格按照烘炉曲线烘炉升温，控制升温速率为25℃/h。
6.3.3 严格控制操作温度
(1)正常运行时，要严格执行工艺指标，控制炉温在1 350℃以下，这对防止气化炉的渣堵十分重要。若高温热电偶烧坏后，可根据在线质谱仪测得的气体成份含量及甲烷含量综合判断炉温的高低，严禁超温操作。并且采用氧煤比自动跟踪技术，可以避免炉温的大幅度波动。采用新的高温热电偶装配技术，延长高温热电偶的使用寿命，对稳定炉温同样重要。
(2)投料时炉温不可过高。投料是系统一个突变的过程，炉温会瞬间猛升，加快耐火砖的损蚀，加速疤渣、砖渣形成，易造成气化炉的渣堵。因而在投料时，要将投料的氧煤比调低，控制炉温在合适的范围内。
(3)加强入炉煤浆灰熔点的检测，每天都应准时、快速地将灰熔点(T3)检测出来并将结果报给控制室，由操作人员参照灰渣的粘温特性变化情况，随时调整气化炉的操作温度。
(4)通常以灰渣流动时其粘度在25～35Pa·s时的温度作为气化炉的操作温度，此时气化炉的排渣较为顺利。
6.3.4 稳定气化炉运行，加强气化炉安全生产管理
(1)对德士古气化炉的安全联锁系统及高压
通过B炉与未拆除破渣机的A炉的对比试验后，决定于2001年11月回装破渣机，以消除严重渣堵的影响。、
结语：
德士古水煤浆气化工艺是具有代表性的第二代煤气化工艺,经过各国的逐步完善,其技术趋于成熟。我国引进德士古煤气化技术不仅提高了我国煤气化的技术水平,也带动了相关技术的研究和发展,如工艺烧嘴、耐火材料、相关仪表、阀门等在国内均有制造商可以生产,并有较好的业绩。德士古工艺也存在着一些突出问题,若这些问题得以解决并且大量采用国产设备,德士古工艺在我国将会成为节能、低耗、低投入的主流煤气。
化技术
参考文献：
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目录 1、岗位任务..................... - 1 - 2、工艺描述..................... - 1 - 3、联锁系统（根据现有联锁逻辑图编写） ............................... - 5 - 4、工艺指标.................... - 20 - 5、主要设备一览表：见附表...... - 21 - 6、开车 ....................... - 21 - 7、停车 ....................... - 42 - 8、倒系统（A为运行炉，B为备用炉）. - 50 - 9、正常操作要点................ - 50 - 10、不正常现象及事故处理....... - 52 - 11、巡回检查制度............... - 62 - 12、基本操作................... - 63 -
1、岗位任务 磨煤工序生产的合格水煤浆与空分生产的氧气在一定的工艺条件下进入气化炉内进行部分氧化反应，产生以CO、H2、CO2为主要成分的合成气，经增湿、降温、除尘后送入下游变换工序；同时，将系统中产生的黑水送入闪蒸、沉降系统，以达到回收热量及灰水再生、循环使用的目的，粗渣及细渣送出界外。 2、工艺描述 （1）制浆系统： 由煤贮运系统来的小于10mm的碎煤进入煤贮斗（V1001）后，经煤称量给料机（W1001）称量送入磨机（M1001)。粉末状的添加剂由人工送至添加剂溶解槽(V1005)中溶解成一定浓度的水溶液，由添加剂溶解槽泵(P1004)送至添加剂槽(V1004)中贮存。并由添加剂计量泵(P1002A/B)送至磨机(M1001)中。添加剂槽可以贮存使用若干天的添加剂。在添加剂槽(V1004)底部设有蒸汽盘管,在冬季维持添加剂温度在20--30℃，以防止冻结。 甲醇废水、低温变换冷凝液、循环上水和灰水送入研磨水槽(V1006)，正常用灰水来控制研磨水槽液位，当灰水不能维持研磨水槽(V1006)液位时，才用循环上水来补充。工艺水由研磨水泵(P1003A/B)加压经磨机给水阀（FV1005）来控制水量送至磨机。煤、工艺水和添加剂一同送入磨机（M1001）中研磨成一定粒度分布的浓度约60~65%合格的水煤浆。水煤浆经滚筒筛（S1001）滤去3mm以上的大颗粒后溢流至磨机出料槽(V1003)中，由磨机出料槽泵（P1001）经分流器（V1104）送至煤浆槽（V1101A/B）。磨机出料槽(V1003)和煤浆槽（V1101A/B）均设有搅拌器(X1001、X1101A/B)，使煤浆始终处于均匀悬浮状态。 （2）气化炉系统： 来自煤浆槽（V1101A/B）浓度为60~65%的煤浆，由煤浆给料泵（P1101A/B/C）加压，投料前经煤浆循环阀(XV1203A/B/C)循环至煤浆槽（V1101A/B）。投料后经煤浆切断阀(XV1202A/B/C)送至德士古烧嘴的内环隙。 空分装置送来的纯度为%的氧气经氧气缓冲罐(V1210)贮存，由氧气总管放空控制阀(FV1214)控制氧气压力为~，在投料前打开氧气手动阀(HV1240A/B/C)，用氧气调节阀(FV1205A/B/C)控制氧气流量（FIA1204/05/06A/B/C），经氧气放空阀(XV1207A/B/C)送至氧气消音器(X1201)放空。投料后由氧气调节阀(FV1205A/B/C)控制氧气流量经氧气上、下游切断
德士古气化炉 Texaco(德士古)气化炉 德士古气化炉是一种以水煤气为进料的加压气流床气化工艺。德士古气化炉由美国德士古石油公司所属的德士古开发公司在1946年研制成功的，1953年第一台德士古重油气化工业装置投产。在此基础上，1956年开始开发煤的气化。本世纪70年代初期发生世界性危机，美国能源部制定了煤液化开发计划，于是，德士古公司据此在加利福尼亚州蒙特贝洛(Montebello)研究所建设了日处理15t的德士古气化装置，用于烧制煤和煤液化残渣。目前国内大化肥装置较多采用德士古气化炉，并且世界范围内IGCC电站多采用德士古式气化炉。 典型代表产品我厂制造过的德士古气化炉典型的产品有:渭河气化炉、恒升气化炉、神木气化炉、神华气化炉等。1992年为渭河研制的德士古气化炉是国际80年代的新技术，制造技术为国内先例，该气化炉获1995年度国家级新产品奖。它的研制成功为化工设备实现国产化，替代进口做出了重要贡献。德士古气化炉是所以第二代气化炉中发展最迅速、开发最成功的一个，并已实现工业化。 一、德士古气化的基本原理 德士古水煤浆加压气化过程属于气化床疏相并流反应，水煤浆通过
喷嘴在高速氧气流的作用下，破碎、雾化喷入气化炉。氧气和雾状水煤浆在炉内受到耐火砖里的高温辐射作用，迅速经历预热、水分蒸发、煤的干馏、挥发物的裂解燃烧以及碳的气化等一系列复杂的物理、化学过程，最后生成一氧化碳，氢气二氧化碳和水蒸气为主要成分的湿煤气，熔渣和未反应的碳，一起同向流下，离开反应区，进入炉子底部激冷室水浴，熔渣经淬冷、固化后被截流在水中，落入渣罐，经排渣系统定时排放。煤气和饱和蒸汽进入煤气冷却系统。 水煤浆是一种最现实的煤基流体燃料,燃烧效率达96~99%或更高,锅炉效率在90%左右,达到燃油等同水平。也是一种制备相对简单,便于输送储存,安全可靠,低污染的新型清洁燃料[1]。具有较好的发展与应用前景。水煤浆的气化是将一定粒度的煤颗粒及少量的添加剂在磨机中磨成可以泵送的非牛顿型流体,与氧气在加压及高温条件下不完全燃烧,制得高温合成气的技术,以其合成气质量好、碳转化率高、单炉产气能力大、三废排放少的优点一直受到国际社会的关注,我国也将水煤浆气化技术列为“六五”、“七五”、“八五”、“九五”的科技攻关项目。本文基于目前我国水煤浆气化技术的现状,以Texaco气化炉为研究对象,根据对气化炉内流动、燃烧和气化反应的特性分析,将Texaco气化炉膛分成三个模拟区域,即燃烧区、回流区和管流区,分别对各区运用质量守恒和能量守恒方程,建立了过程仿
13种煤气化工艺的优缺点及比较 我国是一个缺油、少气、煤炭资源相对而言比较丰富的国家，如何利用我国煤炭资源相对比较丰富的优势发展煤化工已成为大家关心的问题。近年来，我国掀起了煤制甲醇热、煤制油热、煤制烯烃热、煤制二甲醚热、煤制天然气热。有煤炭资源的地方都在规划以煤炭为原料的建设项目，这些项目都碰到亟待解决原料选择问题和煤气化制合成气工艺技术方案的选择问题。现就适合于大型煤化工的比较成熟的几种煤加压气化技术作评述，供大家参考。 1、常压固定层间歇式无烟煤（或焦炭）气化技术 这是目前我国生产氮肥的主力军之一，其特点是采用常压固定层空气、蒸汽间歇制气，要求原料为25-75mm的块状无烟煤或焦炭，进厂原料利用率低，单耗高、操作繁杂、单炉发气量低、吹风气放空对大气污染严重。从发展看，属于将逐步淘汰的工艺。 2、常压固定层间歇式无烟煤（或焦炭）富氧连续气化技术 这是从间歇式气化技术发展过来的，其特点是采用富氧为气化剂，原料可采用8-10mm 粒度的无烟煤或焦炭，提高了进厂原料利用率，对大气无污染、设备维修工作量小、维修费用低，适合于有无烟煤的地方，对已有常压固定层间歇式气化技术的改进。 3、鲁奇固定层煤加压气化技术 主要用于气化褐煤、不粘结性或弱粘结性的煤，要求原料煤热稳定性高、化学活性好、灰熔点高、机械强度高、不粘结性或弱粘结性，适用于生产城市煤气和燃料气，不推荐用以生产合成气。 4、灰熔聚流化床粉煤气化技术 中科院山西煤炭化学研究所的技术，2001年单炉配套20kt/a合成氨工业性示范装置成功运行，实现了工业化，其特点是煤种适应性宽，可以用6-8mm以下的碎煤，属流化床气化炉，床层温度达1100℃左右，中心局部高温区达到1200-1300℃，煤灰不发生熔融，而只是使灰渣熔聚成球状或块状排出。床层温度比恩德气化炉高100-200℃，所以可以气化褐煤、低化学活性的烟煤和无烟煤，以及石油焦，投资比较少，生产成本低。缺点是气化压力为常
德士古气化炉 TeXaCo(德士古）气化炉 德士古气化炉是一种以水煤气为进料的加压气流床气化工艺。德士古气化炉由美国德士古石油公司所属的德士古开发公司在1946 年研制成功的， 1953年第一台 德士古重油气化工业装置投产。在此基础上， 1956 年开始开发煤的气化。本世纪 70 年代初期发生世界性危机,美国能源部制定了煤液化开发计划，于是，德士古公司据此在加利福尼亚州蒙特贝洛 (Montebello) 研究所建设了日处理 15t 的德士古气化装置，用于烧制煤和煤液化残渣. 目前国内大化肥装置较多采用德士古气化炉，并且世界范围内IGCC电站多采用德士古式气化炉. 典型代表产品我厂制造过的德士古气化炉典型的产品有 : 渭河气化炉、恒升气化炉、神木气化炉、神华气化炉等。 1992 年为渭河研制的德士古气化炉是国际 80 年代的新技术，制造技术为国内先例，该气化炉获1995年度国家级新产品奖。它 的研制成功为化工设备实现国产化，替代进口做出了重要贡献。德士古气化炉是所以第二代气化炉中发展最迅速、开发最成功的一个,并已实现工业化。 一、德士古气化的基本原理 德士古水煤浆加压气化过程属于气化床疏相并流反应，水煤浆通过
喷嘴在高速氧气流的作用下，破碎、雾化喷入气化炉。氧气和雾状水煤浆在炉 内受到耐火砖里的高温辐射作用，迅速经历预热、水分蒸发、煤的干馏、挥发物的 裂解燃烧以及碳的气化等一系列复杂的物理、化学过程，最后生成一氧化碳，氢气 二氧化碳和水蒸气为主要成分的湿煤气，熔渣和未反应的碳,一起同向流下，离开 反应区，进入炉子底部激冷室水浴，熔渣经淬冷、固化后被截流在水中，落入渣 罐，经排渣系统定时排放.煤气和饱和蒸汽进入煤气冷却系统。 水煤浆是一种最现实的煤基流体燃料，燃烧效率达96～99%或更高，锅炉效率在 90％左右,达到燃油等同水平。也是一种制备相对简单,便于输送储存,安全可靠，低 污染的新型清洁燃料［1］.具有较好的发展与应用前景。水煤浆的气化是将一定粒 度的煤颗粒及少量的添加剂在磨机中磨成可以泵送的非牛顿型流体 ，与氧气在加压 及高温条件下不完全燃烧，制得高温合成气的技术,以其合成气质量好、碳转化率 高、单炉产气能力大、三废排放少的优点一直受到国际社会的关注 ，我国也将水煤 浆气化技术列为“六五"、“七五”、“八五"、“九五”的科技攻关项目。 本 文基于目前我国水煤浆气化技术的现状,以TeXaCo 气化炉为研究对象,根据对气化 炉内流动、燃烧和气化反应的特性分析,将TeXaCO 气化炉膛分成三个模拟区域，即 燃烧区、回流区和管流区,分别对各区运用质量守恒和能量守恒方程,建立了过程仿 真模型.该模型 德 士 古气 化 炉
德士古煤气化工艺和炉型的选择 2008-02-24 09:27 以合成氨为例，使用人然气为原料的合成氨产量约占世界总产量的700}0。美国和前苏联两大人然气生产国以人然气为原料的合成氨和甲醇约占其木国总产量的90%以上，我国与世界情祝略有不同，人然气价格高，比中东高出4- 8倍，药为美国的1. 2- 1. 5倍，而其产量仅为美国的1/20，原苏联的1/ 30。因此，在利用和开采上都受到一定限制。我国煤炭资源丰富，日‘煤炭产地价格便宜，如山西、内蒙占、陕西几大煤炭产地，同等热值的煤价仅为世界煤价的2/ 3。以煤为原料民合成气生产己有150年的历史，选择适宜煤炭气化技术，不仅是有效地利用煤炭资源的重要途径，也是其工艺是否经济合理的关键环节。 1煤气化工艺的选择 以煤为原料制取合成氨原料气的技术主要有4种:德士占水煤浆气化、谢尔粉煤气化、鲁奇碎煤气化和 U G1常压气化。 U Gl常压气化技术成熟，工艺可靠，但必须使用无烟块煤，设备能力低，二废量大等缺点，不能满足大型化的要求。鲁奇气化技术虽然技术成，在我国已有大型化装置运转，但其最大缺点是气化温度低，产生的苯、酚、焦汕、废水等有害物质难以处理，污染大，原料可利用率低，粗合成气中甲烷含量高， 只适于作城市煤气，不宜作合成气。 谢尔干粉煤气化技术，虽然炭转化率高，有效气体成分高，水冷壁寿命为25年，喷嘴设计寿命为1年;但山于是干粉进料，气化压力不能太高，操作有一定难度，目前世界上工业装置只有1套生产粗煤气用于联合循环发电，另外该技术全而依赖进口，关键设备}+}内不能制造，技术支撑率较低， 用于生产合成气风险较大。 德士占水煤浆气化技术除氧耗高外，有如卜特点:①中一台炉处理煤量大，生产能力高;C气化压力高，合成气压缩功耗省，合成氨能耗低;C有效气(co+ Hz)含量高，适于作合成气;}k的适应性宽，可利用粉煤，原料利用率高;墓艺废量小，污染环境轻，废渣可做水泥原料;⑧国内已有4套装置运行，可借鉴的生产管理经验多;7科研部门已掌握了该技术，技术支撑率高，大部分设备国内能制造，设备能国产化。德士占 的最大缺点是，烧 嘴寿命短为45 d，但国内史换时间仅为4h，耐火砖每年需史换1次，史换时间为45 d,在两台气化炉生产，不考虑备用炉卜检修期内基木上能保持生产的进行。 鉴于德士占有以上特点，新建大型合成氨国产化工程气化部分采用德士占水煤浆气化技术。 2气化压力的选择 对于德士占水煤浆技术采用4. OMYa和6. 5 MYa两种工艺，气化消耗、采用6. 5 MYa气化具有 以卜优点: 1)气化压力高，煤气中有效气量略有卜降，氧气用量、原料煤消耗略有增加，增减幅度小于0. 20}0 ,影响甚微。但气化反应是体积增大的反应，压缩1. 0m3的氧气，相当于压缩3. 1 m3的煤气效果，可见提高操作压力可节省压缩功，还可缩小设备体积，使布置史为紧凑。 2) 6. 5 MPa气化时气化炉为2台，而4. OMPa气化为3台，后者设备增加17台，不仅增加了设备 投资，而I I.增加了日常维护管理的作业量。
614操作规程 一、岗位任务： 本岗位对气化炉排出的黑水进行闪蒸，回收灰水和热量。 二、管辖范围： 工段的管辖范围是，V1401—V1408、E1401—E1404、P1411E、P1401、P1402、P1406、P1411、P1412、Q1401、渣池及上述设备相关的管道、阀门、调节阀仪表、电动机和其它各种设备所属附件。 三、开车： 大检修后开车： 系统机电仪安装检修完毕，吹扫或清洗干净，气密实验、单体试车及全部仪表调试合格后准备开车。 1．启动真空闪蒸系统： 在气化炉投料前，启动真空闪蒸系统： a．向E1402、E1403、E1404和P1411E供CW；打开换热器CW进出口阀、排气后关闭排气阀； b．打开DW到V1406的截止阀，向V1406供脱盐水； c．当V 1406液位达到50%时，按泵运行规程启动P1412，LICA1408稳定后投自动； d．打开P1411密封水阀、FI14102前阀、打开LV1409前后截止阀，LICA1409投自动，当液位稳定后，停DW； e．由P1401-3/4向V1404送水；打开P1401出口到V1404截止阀，关闭到S1401的截止阀，建立V1404的上塔液位； f．打开LV1404，当上塔液位达到50%时，打开LV1406； g．V1404下塔液位达到50%时，按运行规程启动P1402，打开LV1407前后阀，关闭导淋阀，打开P1402到S1401的截止阀，手动打开LV1407； f．当V1404上塔液位达到50%且上、下塔液位均稳定后，LICA1406、LICA1407投自动； h．按运行规程启动P1411； i．投用PIC1404/PIC1406，打开PV1404前后截止阀，关闭旁路阀，打开PV1406截止阀，逐渐降PICA1406、PICA1404的设定值，直到 PICA1404 -64，24KPa PICA1406 -91，50KPa 如果PICA1404压力不正常，通过N3管线上的放空阀吸入空气；或检查LV1405阀位。V1405液位达到50%时，打开LV1411前后截止阀，LI1411投自动； 当V1404上塔压力稳定后，停止吸入空气，关闭第二道给气阀后，关闭排气阀； 打开LV1408前后截止阀，关闭旁路阀，LICA1408投自动设定50%； j．确认P1402泵送水S1401后，启动P1409加絮凝剂（开车前溶好物料）； k．确认P1406向气化炉供水后，启动P1410给P1406入口管线加分散剂； l．打开P1502给V1408供水截止阀（两道阀，第一道位于P1502出口，第二道位于614框架E1401东北侧）； 2．接通黑回管线
组主要气化工艺及种典型气化炉图文详解 中国耐火材料网 一、气化简介 气化是指含碳固体或液体物质向主要成分为和的气体的转换。所产生的气体可用作燃料或作为生产诸如或甲醇类产品的化学原料。 气化的限定化学特性是使给料部分氧化；在燃烧中，给料完全氧化，而在热解中，给料在缺少的情况下经过热降解。 气化的氧化剂是或空气和，一般为蒸汽。蒸汽有助于作为一种温度调节剂作用；因为蒸汽与给料中的碳的反应是吸热反应（即吸收热）。空气或纯的选择依几个因素而定，如给料的反应性、所产生的气体用途和气化炉的类型。 气化最初的主要应用是将煤转化成燃料气，用于民用照明和供暖。虽然在中国（及东欧）气化仍有上述用途，但在大多数地区，由于可利用天然气，这种应用已逐渐消亡。最近几十年中，气化主要用于石化工业，将各种碳氢化合物流转换成"合成气"，如为制造甲醇，为生产提供或为石油流氢化脱硫或氢化裂解提供。另外，气化更为专门的用途还包括煤转换为合成汽车燃料（在南非应用）和生产代用天然气（）（至今未有商业化应用，但在年代末和年代初已受到重视）。 二、气化工艺的种类 有多种不同的气化工艺。这些工艺在某些方面差别很大，例如，技术设计、规模、参考经验和燃料处理。最实用的分类方法是按流动方式分，即按燃料和氧化剂经气化炉的流动方式分类。 正像传统固体燃料锅炉可以划分成三种基本类型（称为粉煤燃烧、流化床和层燃），气化炉分为三组：气流床、流化床和移动床（有时被误称为固动床）。流化床气化炉完全类似于流化床燃烧器；气流床气化炉的原理与粉煤燃烧类似，而移动床气化炉与层燃类似。每种类型的特性比较见表。
* 如果在气化炉容器内有淬冷段，则温度将较低。 .气流床气化炉 在一台气流床气化炉内，粉煤或雾化油流与氧化剂（典型的氧化剂是氧）一起汇流。气流床气化炉的主要特性是其温度非常高，且均匀（一般高于℃），气化炉内的燃料滞留时间非常短。由于这一原因，给进气化炉的固体必须被细分并均化，就是说气流床气化炉不适于用生物质或废物等类原料，这类原料不易粉化。气流床气化炉内的高温使煤中的灰溶解，并作为熔渣排出。气流床气化炉也适于气化液体，如今这种气化炉主要在炼油厂应用，气化石油原料。 现在，运营中的或在建的几乎所有煤气化发电厂和所有油气化发电厂都已选择气流床气化炉。气流床气化炉包括德士古气化炉、两种类型的谢尔气化炉（一种是以煤为原料，另一种以石油为原料）、气化炉和气化炉。其中，德士古气化炉和谢尔油气化炉在全世界已有部以上在运转。 .流化床气化炉 在一个流化床内，固体（如煤、灰）悬浮在一般向上流动的气流中。在流化床气化炉内，气体流包含氧化介质（一般是空气而非）。流化床气化炉的重要特点（像流化床燃烧器一样）是不能让燃料灰过热，以至熔化粘接在一起。假如燃料颗粒粘在一起，则流化床的流态化作用将停滞。空气作为氧化剂的作用是保持温度低于℃。这表示流化床气化炉最适合用比较易反应的燃料，如生物质燃料。 流化床气化炉的优点包括能接受宽范围的固体供料，包括家庭垃圾（经预先适当处理的）和生物质，如木柴，灰份非常高的煤也是受欢迎的供料，尤其是那些灰熔点高的煤，因为其他类型的气化炉（气流床和移动床）在熔化灰形成熔渣中损失大量能。 流化床气化炉包括高温温克勒（），该气化炉由英国煤炭公司开发，目前由能源有限公司（）销售，作为吹空气气化联合循环发电（）的一部分。在运转的大型流化床气化炉相对较少。流化床气化炉不适用液体供料。 .移动床气化炉 在移动动床气化炉里，氧化剂（蒸汽和）被吹入气化炉的底部。产生的粗燃料气通过固体燃料床向上移动，随着床底部的供料消耗，固体原料逐渐下移。因此移动床的限定特性是逆向流动。在粗燃料气流经床层时，被进来的给料冷却，而给料被干燥和脱去挥发分。因此在气化炉内上下温度显着不同，底部温度为℃或更高，顶部温度大约℃。燃料在气化过程中脱除挥发分意味着输出的燃料气含有大量煤焦油成分和甲烷。故粗燃料气在出口处用水洗来除去焦油。其结果是，燃料气不需要在合成气冷却器中来高温冷却，假如燃料气来自气流反应器，它就需冷却。移动床气化炉为气化煤而设计，但它也能接受其他固体燃料，比如废物。
各种煤气化工艺的优缺点 1、常压固定层间歇式无烟煤（或焦炭）气化技术 这是目前我国生产氮肥的主力军之一，其特点是采用常压固定层空气、蒸汽间歇制气，要求原料为25-75mm的块状无烟煤或焦炭，进厂原料利用率低，单耗高、操作繁杂、单炉发气量低、吹风气放空对大气污染严重。从发展看，属于将逐步淘汰的工艺。 2、常压固定层间歇式无烟煤（或焦炭）富氧连续气化技术 这是从间歇式气化技术发展过来的，其特点是采用富氧为气化剂，原料可采用8-10mm粒度的无烟煤或焦炭，提高了进厂原料利用率，对大气无污染、设备维修工作量小、维修费用低，适合于有无烟煤的地方，对已有常压固定层间歇式气化技术的改进。 3、鲁奇固定层煤加压气化技术 主要用于气化褐煤、不粘结性或弱粘结性的煤，要求原料煤热稳定性高、化学活性好、灰熔点高、机械强度高、不粘结性或弱粘结性，适用于生产城市煤气和燃料气，不推荐用以生产合成气。 4、灰熔聚流化床粉煤气化技术 中科院山西煤炭化学研究所的技术，2001 年单炉配套20kt/a 合成氨工业性示范装置成功运 行，实现了工业化，其特点是煤种适应性宽，可以用6-8mm以下的碎煤，属流化床气化炉， 床层温度达1100C左右，中心局部高温区达到1200-1300C,煤灰不发生熔融，而只是使灰渣熔聚成球状或块状排出。床层温度比恩德气化炉高100-200C，所以可以气化褐煤、低化 学活性的烟煤和无烟煤，以及石油焦，投资比较少，生产成本低。缺点是气化压力为常压，单炉气化能力较低，产品中CH4含量较高（1%-2%，环境污染及飞灰综合利用问题有待进 一步解决。此技术适用于中小氮肥厂利用就地或就近的煤炭资源改变原料路线。 5、恩德粉煤气化技术 恩德炉实际上属于改进后的温克勒沸腾层煤气化炉，适用于气化褐煤和长焰煤，要求
德士古气化炉 1.德士古气化炉概况 德士古水煤浆加压气化工艺简称TCGP ,是美国德士古石油公司TEXACO 在重油气化的基础上发展起来的。1945 年德士古公司在洛杉矶近郊蒙特贝洛建成第一套中试装置,并提出了水煤浆的概念,水煤浆采用柱塞隔膜泵输送,克服了煤粉输送困难及不安全的缺点,后经各国生产厂家及研究单位逐步完善,于80年代投入工业化生产,成为具有代表性的第二代煤气化技术。 国外已建成投产的装置有6套，15台气化炉；国内已建成投产的装置有8套，24台气化炉，正在建设、设计的装置还有4套，13台气化炉。已建成投产的装置最终产品有合成氨、甲醇、醋酸、醋酐、氢气、一氧化碳、燃料气、联合循环发电。 我国自鲁南化肥厂第一套水煤浆加压气化装置（2台气化炉）1993年建成投产以来，相继建成了上海焦化厂气化装置（4.0 MPa气化，4台气化炉，于1995年建成投产），渭河化肥厂气化装置（6.5 MPa气化，3台气化炉，于1996年建成投产），淮南化肥厂气化装置（4.0 MPa气化，3台气化炉，于2000年建成投产），金陵石化公司化肥厂气化装置（4.0 MPa气化，3, , , , 台气化炉,于2005年建成投产），浩良河化肥厂气化装置（3.0～4.0 MPa气化，3台气化炉，于2005年建成投产），南化公司气化装置（8.5 MPa气化，2006年建成投产），南京惠生气化装置（6.5 MPa气化，2007年建成投产）等装置。由于我国有关生产厂的精心消化吸收，已掌握了丰富的连续稳定运转经验，新装置一般都能顺利投产，短期内便能连续稳定、高产、长周期运行。并且掌握了以石油焦为原料的气化工艺技术。
几种煤气化技术介绍 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，因为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）因为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。
德士古气化炉的优缺点 淮化“”工程是于年建成投产的一套年产万吨合成氨并加工成万吨尿素的生产装置, 它由空分、气化、净化、合成、尿素等几个工序组成, 其中气化是制备合格煤气的工序, 采用的是最新一代德士古水煤浆加压气艺技术。该是美国德士古石油公司受重油气化的启发, 于年首先开发的煤气化工艺, 后经前西德鲁尔煤鲁尔化学公司在磨煤、热回收方面的进一步改进, 以及日本对系统关键进行合理改造后, 逐步形成比较完善的煤气化工艺。相继在美国、德国、日本等地建成了多套工业性示范及工业化生产装置, 其系统工艺技术已基本成熟。淮化公司的气化装置由磨煤、低压煤浆、煤浆槽、高压煤浆泵、气化炉、收排渣系统、洗气系统及渣水系统组成。投产年来, 总体运行情况良好, 同时也暴露出一些。在此之前, 国内的上海焦化厂、山东鲁南化肥厂、陕西渭河化肥厂等企业都先后建成投产了多套类似的煤气化装置。虽然在煤浆制备、操作压力及装置能力等方面存在小的差异, 但核心技术基本相同。根据公司六年来的使用实践, 结合国内其它兄弟单位的使用经验以及国外的相关资料, 总结出德士古水煤浆加压气化工艺技术相对于传统的固定床、流化床等气化工艺, 具有如下优点: ( ) 煤种适应性广。德士古气化工艺可以利用次烟煤、烟煤、石油焦、煤加氢液化残渣等。不受灰熔点限制( 灰熔点高可加助熔剂) , 同时因煤最终要磨制成水煤浆,故不受煤的块度大小限制。原设计为河南义马煤, 但在近几年煤炭市场紧俏的情况下, 我们经常掺烧山东、陕西等地的煤种, 经过局部的工艺调节, 同样能够平稳运行。 ( ) 连续生产性强。气化炉的原料———煤浆、氧气的生产是连续的, 因此也就能够连续不断地进入气化炉。排渣经排渣系统固定程序控制, 不需停车, 气化开停少, 系统操作稳定。迄今单炉连续稳定运行最长已达天。 ( ) 气化压力高。气化炉内的高压, 首先是相同质量的产品气大幅度
德士古气化炉闭式升温烧嘴（Z1302A/B/C）系统 一、总则 本方案规范阐述了预热烧嘴的作用、形式以及工艺条件。 预热烧嘴的加工方法以及管道、管件的使用压力等级和材料选用，均需依据有关压力容器制造规范。 二、流程说明 在开车时，气化炉升温阶段用预热烧嘴（Z1302A/B/ C）临时替换工艺烧嘴（Z1301A/B/C），用石油液化气作燃料，空气辅助燃烧，对气化炉进行升温。用蒸汽驱动开工抽引器（J1301A/B/C）,使气化炉内形成微负压，蒸汽和燃烧后的尾气经过开工抽引器（J1301A/B/C）后排入大气。 气化炉投料时要求的最低炉温为1000℃。如果气化炉投料前炉温降至1000℃以下进行，气化炉投料会对气化炉耐火材料造成过度“热震击”，避免出现投料不成功的情况，气化炉炉温在1000℃以上时投料。 三、设备、工艺条件数据表 INCONEL-600产品产地：/德国/日本 主要成分：77Ni-16Cr -6Fe INCONEL 600的高镍成分使合金具有非常强的抗氯化物应力裂变腐蚀能力，以及在还原状态下可维持其高耐蚀性及在碱溶液中亦具有很强的耐腐蚀能力。同时因含铬，所以在氧化性环境下耐腐蚀性更胜纯镍。 INCONEL600是一种镍基合金，是Ni-Cr-Fe合金系列的代表性材料，其成分大致为Ni75%，Cr16%，Fe8%。Inconel 600的力学性能与普通奥氏体304相近 镍合金:又称蒙乃尔合金，是一种以金属镍为基体添加铜、铁、锰等其它元素而成的合金。蒙乃尔合金耐腐蚀性好,呈银白色,适合作边丝材料。蒙乃尔合金的用途蒙乃尔400合金的组织为高强度的单相固溶体,它是一种用量最大、用途最广、综合性能极佳的耐蚀合金。 一、工艺烧嘴（Z0402） ① 结构说明 a．所有与氧气接触的部件材质选用Inconel600不锈钢。 b．烧嘴加工方法以及管道和管件主要使用压力等级，依据有关压力容器制造规范。 c．所有螺栓孔跨在中心线上。 d．烧嘴装运前，烧嘴所有表面用三氯乙烷进行彻底脱脂。 e．烧嘴水压试验依据施工规范。 f．所有焊缝依据施工规范进行测试。 g．所有配管及管件采用无缝管。 h．装配法兰下方的烧嘴部件必须能够放入内径为320mm的耐火材料炉颈部。 1文档收集于互联网，如有不妥请联系删除.
毕业设计（论文） 题目德士古水煤浆气化技术概况与发展 专业 学生姓名 学号 小组成员 指导教师 完成日期 新疆石油学院 1、论文（设计）题目：德士古水煤浆气化技术概况与发展
2、论文（设计）要求： 3、论文（设计）日期：任务下达日期 完成日期 4、系部负责人审核（签名）： 新疆石油学院 毕业论文（设计）成绩评定 1、论文（设计）题目：德士古水煤浆气化技术概况与发展 2、论文（设计）评阅人:姓名职称 3、论文（设计）评定意见：
成绩：5、论文（设计）评阅人（签名）： 日期：
德士古气化技术概况与发展 摘要本文简要介绍了德士古气化技术现状、原理、工艺流程，以及一些存在的问题。 煤气化，即在一定温度、压力条件下利用气化剂(O2、H2O或CO2)与煤炭反应生成洁净合成气(CO、H2的混合物)，是对煤炭进行化学加工的一个重要方法，是实现煤炭洁净利用的关键。1984年我国建设了我国第一套Texaco水煤浆气化装置，气化炉是水煤浆加压气化技术的关键设备之一。目前，国内外最常用的水煤浆气化炉是德士古气化炉。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30 m ／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。 最后是对德士古气化技术的展望，还有新型煤气化技术发展前景，及发展重要意义。从我国经济发展全局出发，结合我国的能源资源结构和分布，寻求行之有效的替代石油技术，以缓解我国石油进口的压力．水煤浆代替燃油技术在国内外已经成熟，用水煤浆代替原油对我国国民经济发展具有重要的战略意义． 关键词德士古煤气化，水煤浆，气化炉，工艺烧嘴
气化炉维护检修规程 1总则 1.1适用范围 本规程适用于山东华鲁恒升化工股份有限公司 A气化炉及B/C气化炉的维护检修。 1.2设备概述 气化炉为华鲁恒升大氮肥国产化装置中核心设备之一，用于水煤浆的加压气化，为合成氨或甲醇生产提供粗原料气。我公司采用的气化炉分为两种类型：一种为西北化工研究院的专有技术（B/C气化炉，类似于德士古气化炉）；另一种为华东理工大学的专有技术（A气化炉，为四烧嘴对撞式，具有自主知识产权）。 1.3设备结构与技术性能简介 1.3.1设备结构 A气化炉和B/C气化炉均由燃烧室和激冷室组成。 燃烧室内衬耐火材料，就燃烧室筒体来说，从内到外依次为热面砖、背衬砖、隔热砖和可压缩层（膨胀材料）。衬里材料结构为：炉膛基本为竖向直筒；上面为球形拱顶；下面为收缩的渣口结构，即锥底。在使用中蚀损最严重的部位是向火面砖。 A气化炉和B/C气化炉在结构上的主要区别有： a）A气化炉安四个烧嘴，在炉子侧面即燃烧室筒体上水平对置安装， A 气化炉开车时在炉子顶部安装预热烧嘴，正常生产时炉子顶部用堵头堵死； B/C气化炉只一个烧嘴，在炉子顶部朝下安装，开车时预热烧嘴也安装在 此。 b）A气化炉在激冷室只有下降管没有上升管，而设置了气泡分离器；B/C 气化炉既有下降管也有上升管，没有设置气泡分离器。 1.3.2技术参数与性能 A气化炉和B/C气化炉的介质均为02、H2、CO、C02、H2O、H2S、N2和炉渣，工作压力均为6.5MPa,燃烧室工作温度均为1450C，激冷室工作温度均为252°C。 单炉日处理煤量A气化炉比B/C气化炉略高。另外，A气化炉产生的气化气中有效气体成分（CO+ H2）含量高。 1.4设备完好标准
煤气化工艺流程（德士古气化炉）
煤气化工艺流程 一、 制浆系统 1、系统图 2、工艺叙述 由煤贮运系统来的小于 10mm 的碎煤进入煤贮斗后， 经煤称量给料机称量送入磨 机。 30%的添加剂由人工送至添加剂溶解槽中溶解成 3%的水溶液， 由添加剂溶解槽 泵送至添加剂槽中贮存。 并由添加剂计量泵送至磨机中。在添加剂槽底部设有蒸汽盘 管,在冬季维持添加剂温度在 20--30?，以防止冻结。
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工艺水由研磨水泵经磨机给水阀来控制送至磨机。煤、工艺水和添加剂一同送入 磨机中研磨成一定粒度分布的浓度约 59%-62%合格的水煤浆。水煤浆经滚筒筛滤去 3mm 以上的大颗粒后溢流至磨机出料槽中，由磨机出料槽泵送至煤浆槽。磨机出料槽和煤 浆槽均设有搅拌器，使煤浆始终处于均匀悬浮状态。 二、气化炉系统 1、系统图 2、工艺叙述 来自煤浆槽浓度为 59%-62%的煤浆，由煤浆给料泵加压，投料前经煤浆循环阀循 环至煤浆槽。投料后经煤浆切断阀送至德士古烧嘴的内环隙。
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空分装置送来的纯度为 99.6%的氧气经氧气缓冲罐，控制氧气压力为 6.0~6.2MPa，在准备投料前打开氧气手动阀，由氧气调节阀控制氧气流量经氧气放空 阀送至氧气消音器放空。投料后由氧气调节阀控制氧气经氧气上、下游切断阀送入德 士古烧嘴。
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水煤浆和氧气在德士古烧嘴中充分混合雾化后进入气化炉的燃烧室中，在约 4.0MPa、1300?条件下进行气化反应。生成以 CO 和 H 为有效成份的粗合成气。粗 25PCzVD7HxA 合成气和熔融态灰渣一起向下，经过均匀分布激冷水的激冷环沿下降管进入激冷 室的水浴中。大部分的熔渣经冷却固化后，落入激冷室底部。粗合成气从下降管和导 气管的环隙上升，出激冷室去洗涤塔。在激冷室合成气出口处设有工艺冷凝液冲洗 水，以防止灰渣在出口管累积堵塞，并增湿粗合成气。由冷凝液冲洗水调 jLBHrnAILg 3 节阀控制冲洗水量为 23m/h。 激冷水经激冷水过滤器滤去可能堵塞激冷环的大颗粒，送入位于下降管上部的激 冷环。激冷水呈螺旋状沿下降管壁流下进入激冷室。
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激冷室底部黑水，经黑水排放阀送入黑水处理系统，激冷室液位控制在 50--55%。在开车期间，黑水经黑水开工排放阀排向真空闪蒸罐。
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在气化炉预热期间，激冷室出口气体由开工抽引器排入大气。开工抽引器底部通 入蒸汽，通过调节预热烧嘴风门和抽引蒸汽量来控制气化炉的真空度，气化炉配备了 预热烧嘴。
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三、合成气洗涤系统 1、系统图 2、工艺叙述 从激冷水浴出来饱和了水汽的合成气进入文丘里洗涤器，在这里与激冷水泵 送出的黑水混合，使合成气夹带的固体颗粒完全湿润，以便在洗涤塔内能快速除 去。
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1.3.2技术参数与性能气化炉维护检修规程 1总则 1.1适用范围 本规程适用于德士古气化炉的检修周期与内容、检修与质量标准、试车与验收、维护与故障处理。 1.2设备概述 气化炉是我公司气化装置中核心设备之一，用于水煤浆的加压气化，为甲醇生产提供粗原料气。 1.3设备结构与技术性能简介 1.3.1设备结构 气化炉呈圆筒状，顶部有烧嘴安装口，底部连接破渣机，主要由燃烧室和激冷室组成，燃烧室为氧气和水煤浆的燃烧反应提供了空间，而激冷室则是对反应后的气体和熔渣进行了激冷和分离。 a)燃烧室壳体的主材为SA387Gr11CL2，内衬耐火砖，耐火砖从内到外 依次为向火面砖、背衬砖、隔热砖和可压缩层（膨胀材料）。炉膛顶部 为球形拱顶；中间为竖向直筒状；下部为收缩的渣口结构，即锥底。 壳体表面遍布测温点。 b)激冷室壳体主要采用SA387Gr11CL2+316L复合板卷制而成，内部主 要由激冷环、水环管和抽引管等组成。人孔开于下部。
总高mm20050净重t252 2检修周期和检修内容 2.1检修周期 检修周期可适当调整。中修主要根据气化炉实际运行状况，比如激冷水、炉砖情况或突发性状况等，而当筒体和拱顶向火面炉砖烧损至1/2厚度或壳体局部变形时，则必须安排大修。 2.2检修内容 2.2.1小修 a.处理日常检查中发现的不需要停车处理的问题，如消除漏点、检修或更换部分管路、阀门或仪表，加固管道支撑等； b.设备、管道的防腐、保温的修补； c.检查完善防静电接地。 2.2.2中修 a.包括小修内容； b.清理激冷水管路，包括外环管、弯管和激冷环等； c.检查耐火砖表面烧损情况，特别是渣口砖，有无剥落掉块等现象，必要时进行修补或更换； d.检查激冷环、水环管和抽引管等内件，有无穿孔、腐蚀、龟裂、变形等情况，若有则必须调正、修复、补焊甚至更换； e.激冷环与水环管的四周环隙是否均匀，有无异物堵塞，并疏通下降管平衡孔； f.检查抽引管的支撑、水环管的定位板是否牢靠，必要时进行修复； g.检查修复大法兰的密封面及高压螺栓、螺母或螺孔； h.检查、调校或更换测温热电偶、仪表联锁、自动调节装置及现场液位计，并冲洗流量计的导压管； i.进行压力容器年度检验。 2.2.3大修
德士古水煤浆气化工艺分析 摘要：近些年，水煤浆逐渐发展起来，已成为我国重点发展的环保类产品。德 士古水煤浆气化技术作为一种环保型煤气化技术，已在我国应用较长时间。笔者 就德士古水煤浆气化技术展开研究，从相关概述入手，随即对其工艺流程及工艺 原理进行分析，最后提出这一工艺的优、缺点，以期丰富学术上该项技术的研究 内容。 关键词：水煤浆；新型燃料；气化工艺 前言 所谓的水煤浆技术，实际上是使固态煤燃料转化为液态煤基燃料的过程，一 方面，该项技术会保留煤的燃烧特性，另一方面，又会使其拥有重油液态相类似 的特点。液态煤基燃料作为新型清洁燃料，具有制备简单、安全可靠以及便于运 输储存等特点，西方较为发达的国家已将其用到较多工程中，我国关于煤炭资源 较多，相对石油资源较少，在工业化进程不断发展的时代背景下，大力发展该项 技术对我国发展意义重大。 一、德士古水煤浆气化工艺概述 德士古水煤浆气化工艺作为从天然气及重油中生成合成气的工艺，由美国的 德士古公司研发[1]，在1948年，美国研究出了首套15吨煤的测试设备，进行 20种固体原料的测试，主要有：无烟煤、褐煤、石油焦、烟煤以及煤液化。又于1956年建立气化炉，运行压力为2.8MPa，每日的处理量达到了100吨。现今， 在不断发展下日投煤量已达到1600吨，该技术已成为二代气化技术中发展最迅速、最成熟的技术，其喷嘴位于气化炉顶部，由于它实际喷射速度较高，会发生 物料短路，还会出现碳转化率低等不良现象。该技术的关键在于气化炉，气化炉 的关键在于喷嘴，因此，关于这一技术的实际发展方向，应重点对新型喷嘴进行 研究，才是关键所在，我国在“九五”时期，对多喷嘴对置式水煤浆气化炉进行大 力研究，已在国际上领先，更是在“十五”期间，使其进入商业示范推广发展环节。我国研究出的这一技术作为一种新型技术，是经四喷嘴对置产生撞击流，从而进 一步强化混合效果，使热质传递效果更佳，最终提升气化反应效果，与传统的水 煤浆气化技术相比，成本更低、效果更好。不过存在寿命短、运行稳定性不佳以 及气化率不高等缺点，因此还应加大研究力度，将发展重点放在大型成套化发展上，以实现可持续发展清洁低碳的目的。 二、德士古水煤浆气化技术的流程及原理研究 1.工艺流程 在这一工艺技术中，主要由三部分组成，分别是水煤浆制备、气化以及灰水 处理。水煤浆制备环节，主要是将煤炭作为原料，再加入水及添加剂，进而对水 煤浆的流动特性做出改变，最终制成水煤浆，其流体为假塑性流体，是非牛顿型 流体中的一种形式，料浆各项性能均比较稳定、运输方便，通过煤浆泵，将其送 至气化工段[2]。气化环节，在水煤浆制备环节制备成的水煤浆及氧气会在气化炉 中进行气化反应，经过反应后会产生粗合成气，主要是由CO、、成分构成。灰 水处理环节，会对洗涤塔及气化炉产生的灰水进行处理，脱除酸性气体及灰尘， 处理后，灰水会经过换热回收高温煤气的热量，再将其送入洗涤塔，最终达到循 环利用目的。 2.工艺原理 氧气与水煤浆会由喷射形式经烧嘴到达气化炉中，温度到达1300℃。压力在
煤气化工艺流程（德士古气化炉） 煤气化工艺流程 一、制浆系统 1、系统图 二.、 ■-——一 1 ' — 輛”：牛 卜阳⑥乱一 一詡炸一小 s ------ 酬加| 2、工艺叙述 由煤贮运系统来的小于10mm 勺碎煤进入煤贮斗后， 经煤称量给料机称量送入 磨机。30%的添加剂由人工送至添加剂溶解槽中溶解成 3%勺水溶液， 由添加剂溶 解槽泵送至添加剂槽中贮存。 并由添加剂计量泵送至磨机中。在添加剂槽底部设 有蒸汽盘管，在冬季维持添加剂温度在20--30?，以防止冻结。 工艺水由研磨水泵经磨机给水阀来控制送至磨机。煤、工艺水和添加剂一同送 入磨机中研磨成一定粒度分布的浓度约 59%-62治格的水煤浆。水煤浆经滚筒筛滤 去3mm 以上的大颗粒后溢流至磨机出料槽中，由磨机出料槽泵送至煤浆槽。磨机出 料槽和煤浆槽均设有搅拌器，使煤浆始终处于均匀悬浮状态。 2、工艺叙述 来自煤浆槽浓度为59%-62%勺煤浆，由煤浆给料泵加压，投料前经煤浆循环阀 循环至煤浆槽。投料后经煤浆切断阀送至德士古烧嘴的内环隙 空分装置送来的纯度为99.6%的氧气经氧气缓冲罐，控制氧气压力为 6.0~6.2MPa ，在准 、气化炉系统 1、系统图 1滋冷重一
备投料前打开氧气手动阀，由氧气调节阀控制氧气流量经氧气放空阀送至氧气消音器放空。投料后由氧气调节阀控制氧气经氧气上、下游切断阀送入德士古烧嘴。 水煤浆和氧气在德士古烧嘴中充分混合雾化后进入气化炉的燃烧室中，在约 4.0MPa 1300?条件下进行气化反应。生成以CO和H为有效成份的粗合成气。粗2 合成气和熔融态灰渣一起向下，经过均匀分布激冷水的激冷环沿下降管进入激冷室的水浴中。大部分的熔渣经冷却固化后，落入激冷室底部。粗合成气从下降管和导气管的环隙上升，出激冷室去洗涤塔。在激冷室合成气出口处设有工艺冷凝液冲洗水，以防止灰渣在出口管累积堵塞，并增湿粗合成气。由冷凝液冲洗水调 3节阀控制冲洗水量为23m/h。 激冷水经激冷水过滤器滤去可能堵塞激冷环的大颗粒，送入位于下降管上部的激冷环。激冷水呈螺旋状沿下降管壁流下进入激冷室。 激冷室底部黑水，经黑水排放阀送入黑水处理系统，激冷室液位控制在50--55%在开车期间，黑水经黑水开工排放阀排向真空闪蒸罐。 在气化炉预热期间，激冷室出口气体由开工抽引器排入大气。开工抽引器底部通入蒸汽，通过调节预热烧嘴风门和抽引蒸汽量来控制气化炉的真空度，气化炉配备了预热烧嘴。 三、合成气洗涤系统 1、系统图 2、工艺叙述 从激冷水浴出来饱和了水汽的合成气进入文丘里洗涤器，在这里与激冷水泵 送出的黑水混合，使合成气夹带的固体颗粒完全湿润，以便在洗涤塔内能快速除去。 水蒸汽和合成气的混合物进入洗涤塔，沿下降管进入塔底的水浴中。合成气向上穿过水层，大部分固体颗粒沉降到塔底部与合成气分离。上升的合成气沿下降管和导气管的环隙向