2015年1月份气化岗位考试题
姓名：__________ 班组：__________ 成绩：__________
一、填空题30*1 共30分
1、请写出以下联锁报警值：33TI0025-32高报值为335℃高联锁为350℃；
V03307的液位低联锁为15%；C03601的液位低联锁为20；氧气与气化炉压差33PDY0007A/B/C低 L报警0.2Mpa，L联锁0.1Mpa；；V03305液位33LIRCSZA0004高联锁61.4%高报警54.6%低联锁21.1%；来自P03304A/B调和水流量33FISA0001低联锁32.4m3/h；039PIC0002低联锁4.6Mpa；
2、033XV－0103／0203／0303／0403每间隔15min打开一次，每次反吹15s，每小时1次循环。
3、开车之前激冷罐V03305液位控制在15%以下；湿洗塔液位C03601液位控
制在25%以下；柴油系统建立循环时压力33PI0026压力为5.0Mpa；大系统开始置换，投开工抽引器，分析系统氧含量＜0.5%，即为合格；
4、接氧气前，检查气化炉主控画面气化炉置换合格信号和气化炉备妥信号存在。
5、气化炉水汽系统加药的药品名称磷酸三钠；控制炉水PH值9.5-10.5；
6.2个煤烧嘴投用后，现场停止观火，关闭观火孔；
7.P03301额定电流为16.3A；P03401的额定电流156A；P03402的额定电流28.8A；P03601的额定电流279A；P03304的额定电流83.9A；
8.气化炉的充压速率0.025Mpa/min；泄压速率0.125Mpa/min；
三、判断题（正确的打√，错误的打×，共5*2分）
1.煤的工业分析包括水份、挥发份、灰份、固定碳（√）
2.离心泵的主要结构是由泵体、泵盖、叶轮、轴密封部件及轴承部件组成。（√）3．36XV-0006经过的介质是纯氮气。（√）
4.低压氮气中断时，可以通过V03901高压减为低压使用（×）
5．单位重量的煤完全燃烧所放出的热量称为煤的发热值（√）
四．简答题，共6*10分
1、如何判断气化炉操作温度的高低？
答：
①看氧煤比的高低，氧煤比越高，操作温度越高。
②膜式壁蒸汽产量越大，气化温度越高。
③看渣样。
④根据甲烷含量变化，炉温升高，甲烷含量下降。
⑤根据二氧化碳含量变化，炉温升高，二氧化碳含量升高。
2、如何判断开工烧嘴是否损坏？
答：
①开工烧嘴通量明显增大
②开工烧嘴退出后柴油管线或33XV0020/21间有水。
③开工烧嘴退出后33PI0035压力高于吹扫氮气压力。
3、气化炉如何加减负荷？
答：
①气化炉加减负荷时应向调度汇报；
②在加负荷时应先加煤后加氧气，在减负荷时应先减氧气后减煤；
③无论加减负荷都要坚持少量多次的原则，而且要时刻注意氧煤比的变化，严防超温、超压；
④加减负荷时严禁顺序颠倒，幅度过大，以免烧坏气化炉
4、34系统影响装置的跳车连锁有哪些？
答：34系统影响装置的跳车连锁主要有：
①渣池液位HH 或LL。
②落渣管温度HH 120℃
③激冷水的温度HH 135℃
④激冷水流量LL 150m3/h。
5、煤粉管线第一块速度计失真后如何操作？
答：
①将煤粉管线由自动或串级更改为手动控制
②将该烧嘴氧气控制由串级更改为自动控制
③缓慢将煤角阀调节至失真之前开度
④通过密度计、速度计、固含量、气化炉温度等其它条件判断炉温并调整煤角阀开度
6、氧煤比增大，气化工况将如何变化？
答：氧煤比增大较快表现：
①合成气中CO2含量升高；
②气化炉膜式水冷壁的蒸汽总产量和汽包小室蒸汽产量增大（由于气化温度增高）；
③33DI-7002/7003降低；
④合成气CH4含量降低；
⑤气化炉和合成气冷却器进、出口温度升高；
⑥炉渣“丝状物”增多；
Shell粉煤气化装置运行情况总结 胡益民（岳阳中石化壳牌煤气化公司，湖南岳阳 414003） 1 装置简介 空分装置：采纳林德公司的空分技术和进口[wiki]设备[/wiki]，氧气产量48000 m3／h，同时生产超高压氮气28360 m3/h，中压氮气27530 m3／h和低压氮气32500 m3/h。装置要紧由空气压缩和预冷系统、分子筛、氮气循环压缩机、制冷系统、精馏系统、液氧内压缩系统、氮气产品压缩机系统和液氮后备系统。要紧设备为主空压机和氮气循环压缩机并由1台汽轮机驱动、分子筛装置、空冷塔、冷箱、膨胀机、液氧泵、氮气压缩机等。 磨煤装置：由中国华电集团设计，采纳中速磨磨煤，粉煤在氮气气氛中输送和干燥，氧含量小于8％，粉煤粒径大于5 μm而小于90 μm的占80％，小于5 μm的和大于90 μm 的各占10％。该装置共有3条独立的磨煤能力为43 t／h的磨煤干燥系列，2开1备运行，其中2条线制粉煤能力能满足气化炉100％负荷要求。装置要紧由原煤仓、称重给磨煤机、循环风机、密封风机、惰性气体发生炉、燃烧风机、螺旋输送机、粉煤罐、石灰石卸料、储存和加入系统、过滤器、皮带等组成。 粉煤气化装置：采纳壳牌粉煤加压气化技术，特点是采纳较高的气化温度（1400～1600 ℃），转化率高、残碳含量低、煤的使用范畴较宽（但要求在相对时刻内煤的组成稳固）。装置设计处理煤（灰分含量17.6％）2000 t／d，最大设计处理煤（灰分含量25％）2500 t／d，粗合成气产量142000 m3/h［以100％（CO＋H2）计］，粗合成气中有效气组成89％（CO＋H2）。该装置共有7个单元，即粉煤加压和给料系统、气化系统、渣系统、飞灰系统、湿洗涤系统、废水汽提和澄清系统以及公用工程系统（氮气、液化气、冷却水、工艺水、蒸汽／冷凝液、外表空气／工厂空气、酸碱系统）。要紧设备有气化炉、合成气冷却器、陶瓷过滤器、粉末放料罐和给料罐、渣收集罐、洗涤塔、捞渣机、汽提塔、澄清池、各类容器、机泵、管道、[wiki]阀门[/wiki]、外表、电气设备等。 整个工厂于2003年10月动工兴建，2006年1月开始试车，当年12月19日投产试运行。 2 装置试车差不多情形 2.1 空分装置 1）试车通过 2006年3月9日至3月12日，通过改变升速曲线和解决齿轮箱漏油问题后，12日10：50汽轮机开始升温顺管，当天共进行3次脱扣试车。第一次转速800 r／min跳车以检验逻辑的可靠性，第二次转速2000 r／min跳车检验其重复性，第三次升速到设计的跳车转速5065 r／min联锁停机，汽轮机试车完成。3月20日9：00开始，主空压机完成4次防喘振测试，空压机试车终止。3月22日开始空冷塔和分子筛装填料，4月3日液氧泵（P2466A ／B，P2467A／B）运行正常。 2006年4月30日21：00，氮气循环压缩机完成2次防喘振测试；5月3日15：00
第28卷第4期2012年2月 甘肃科技 Gansu Science and Technology Vol . 28No . 4Feb . 2012 粉煤气化装置危险危害性分析及预防措施 李 毅 （北京石油化工工程有限公司西安分公司，陕西西安710075） 摘 要：以粉煤气化装置为研究对象，分析了气化装置中存在的介质毒性及燃爆危险性等，并提出生产运行过程中 应采取的预防措施。 关键词：毒性；火灾和爆炸危险性；粉煤气化中图分类号：TQ545 由于粉煤气化装置在生产过程中使用的原料、 燃料、辅助材料及产生的中间产品、最终产品均具有不同程度的毒性和燃爆危险性，因此在生产中如何预防和避免事故的发生，是装置长周期运转的保障。针对粉煤气化装置的特点，对装置中的主要危险、危害做了分析并提出相应的防范措施，为气化装置的工程设计、生产管理提供参考。 1主要物料的危险危害性分类
气化装置在生产过程中所使用的原料、燃料、辅助材料及产生的中间产品、最终产品中主要危险物料有：粉煤、一氧化碳、氢气、硫化氢、氨、柴油、石油液化气、氢氧化钠、盐酸等，根据GB5044－85《职业性接触毒物危害程度分级》和GB50160－2008《石油化工企业设计防火规范》及其他相关规范的规定，对以上物料的危险、危害性的分析见表1。 2主要危险因素分析 煤粉制备系统一般包括原煤储存、粉磨系统、收尘系统、热风炉、公用管道及润滑、辅助设备等，通过以上系统完成粉煤的制备、干燥、氮气加压储存及输送，其特点是煤粉挥发份高、粒度细、水分低，与普通煤粉相比，其粉尘层和粉尘云的引燃温度低、点火能量小、爆炸下限浓度低，同时最大爆炸压力及爆炸压力上升速率大，发生爆炸后破坏力强等特性。2. 1粉煤制备系统的主要危险因素 粉煤制备系统的火灾危险主要为自燃和煤粉尘爆炸， 而煤粉尘爆炸往往又是煤自燃引起的，其主要危险因素有以下几点：1）原煤仓、旋转分离器、磨煤机等停运后，热风门关闭不严， 内部积聚粉尘，如遇明火或其他火源，可引起煤粉燃烧或爆炸；另外，粗粒分离器和细粒分 离器若不及时清理， 当系统重新启动后就有可能发生爆炸。 2）输送设备发生故障，磨煤机断煤内部钢件摩擦发热，可引起煤粉过热而爆炸。3）系统启闭频繁导致热风门磨损。热风内漏使磨机入口温度达到100? 时，导致磨机内存煤燃烧爆炸。 4）煤粉泄漏。因煤粉比表面积很大，与空气接触后易氧化和自燃，
碎煤加压气化炉夹套内壁腐蚀整改措施 大唐克旗煤制天然气公司张一 气化炉投运情况及存在问题 以褐煤为原料、4.0MPa操作压力的碎煤加压气化炉为世界首例，在此条件下的所生成的气、液相物质对系统、管线、设备等的适用性及腐蚀和危害的研究、预防、检查、完善和优化体系的建立，是目前摆在我们面前的重要课题。 经过一年半的试运行，在不断发现和解决问题以及逐步积累经验的前提下，克旗公司气化炉最长累计运行时间已达8000小时（228#炉），最长连续运行时间达163天（225#）。小结4.0Mpa碎煤加压气化炉（鲁奇炉）体系运行中暴露和发现的较突出问题有以下几个： 1、夹套内壁下部快速腐蚀减薄，直至泄露； 2、灰锁运行温度太高，严重影响灰锁及附件正常运行； 3、炉篦大轴密封填料频繁泄露造成停炉； 4、原料煤（褐煤）燃烧时间短，煤锁加煤频率高造成满 负荷运行困难； 5、灰锁上、下阀使用周期较短； 其中最为特殊的是：夹套内壁下部快速腐蚀减薄泄露问题气化炉内夹套是气化炉炉体（三类压力容器）的主要组成部分，外壳与夹套间隙为100mm，运行时充满锅炉水既保护外壳体又副产中压蒸汽，内夹套钢板为20R，厚度为30mm。 2014年1月，221#气化炉运行过程中发现灰锁温度持续降低，夹套耗水量增加，怀疑夹套漏水，进行停车检查。发现气化炉夹套内壁
下部出现严重减薄并已经出现局部泄漏情况。随即将运行炉全部停炉进行逐台检查，情况已经相当严重，所有投运炉的夹套内壁均不同程度出现上述现象，其中有3台炉已经发生泄露。计算腐蚀速率达1mm/d。 发现问题后，公司立即组织科研院所、设计单位、制造厂商等召开气化炉夹套减薄分析及处置措施专题会，会议对夹套减薄原因进行了分析，最后经讨论形成意见为：克旗公司气化用煤中K2O及Na2O、F-，Cl-，钒等含量高，可能是导致夹套内壁腐蚀减薄的主要原因。同时可能存在气化剂布气不均，局部出现煤灰流化磨蚀导致减薄。 经过多次反复论证，确定了夹套修复的方案并组织实施。对腐蚀减薄严重的炉子底部夹套钢板进行详细测量，厚度不达25mm的地方进行挖补或者堆焊，达到28mm以上厚度之后表面自动堆焊4mm左右的inconel 625材料，每台炉堆焊面积约76平米。经过约两个月组织突击，完成了两个单元全部16台气化炉的抢修，并从2014年3月25日开始陆续投运开车。 气化炉重新投运后，我们分别于2014年4月，6月和2015年5月，7月对重新投运的气化炉多次进行检查，结果如下： 目测堆焊层无鼓泡、裂纹、脱落现象。 目测堆焊层表面成型无变化，判断无腐蚀。 定点进行光谱检验，根据光谱数据，判断无腐蚀，减薄现象。 进行超声波测厚无减薄现象。 检查内夹套无鼓包、变形。
二、常压气流床粉煤气化(K-T炉) K-T法是柯柏斯托切克(Koppers—Totzek)的简称，1936年由德国柯柏斯（Koppers）公司的托切克（Totzek）工程师提出了常压粉煤部分氧化的原理并进行了初步试验，因而取名为柯柏斯－托切克（Koppers－Totzek）炉，简称K－T炉。1948年由联邦德国Koppers 公司、美国Koppers公司和美国矿务局共同在美国密苏里州进行中试，中试规模为36t／d 干煤粉，用以生产“费－托”合成气。第一台工业化装置于1952年建于芬兰，以后在西班牙、日本、比利时、葡萄牙、希腊、埃及、泰国、前民主德国、土耳其、赞比亚、南非、印度、波兰等17个国家20家工厂先后建设了77台炉子，主要用于生产合成氨和燃料气。经过工业化验证，是一种十分成熟常压粉煤气化制合成气的气化技术。 1、K-T炉 气化炉有双头和四头两种结构。双头K-T气化炉如图4-42所示。炉身是一圆筒体，用锅炉钢板焊成双壁外壳，通常衬有耐火材料。在内外壳的环隙间产生的低压蒸汽，同时把内壁冷到灰熔点以下，使内壁挂渣而起到一定的保护作用。 粉煤、氧气、蒸汽在炉头进行燃烧反应，火焰中心温度高达2000℃，在炉上部出口处约1400～1600℃，约有50％至60％的液态渣被气流带出，在缓慢冷却过程中，灰渣会黏附于废热锅炉表面，甚至结成大块渣瘤，破坏炉子的正常操作。为避免炉出口或废热锅炉结渣，必须在高温煤气中喷水，使气流温度在瞬间降至灰的软化温度（ST）以下，并使液渣固化以防粘壁。 在高温气化环境条件下，炉子的防护除了用挂渣来起一定的作用外，更重要的是耐火材料的选择。最初采用硅砖砌筑，经常发生故障，后改用含铬的混凝土。后来用的加压喷涂含铬耐火喷涂材料，涂层厚达70mm，寿命可达3～5年。采用以氧化铝为主体的塑性捣实材料，效果也较好。 图4-42 K-T气化炉
第1期(总第90期)煤 化 工No.1(Tota l No.90) 2000年2月 Coa l Che m ica l I ndustry Feb.2000 干法粉煤加压气化技术的开发现状和应用前景 门长贵 西北化工研究院 710600 摘 要 干法粉煤加压气化是一种高效低污染的先进煤气化方法。本文简要介绍了干法粉煤加压气化的工艺原理、技术特点及开发现状,并指出了这种煤气化工艺技术在联合循环发电和煤化工等领域内的应用前景。 关键词 干法粉煤气化 技术特点 开发现状 应用前景 引 言 目前我国一次能源消费中煤炭约占75%,在今后相当长的一段时间内煤炭仍是我国的主要能源,国家已把煤的高效、洁净利用技术列入21世纪的发展计划,因此发展先进的煤气化技术是当前的重要课题。 近年来,为了减少环境污染,提高煤炭的利用率,增加装置的生产能力,降低氧耗和煤耗,拓宽原料煤种的使用范围,充分利用煤炭资源,先后成功地开发出了新一代先进的煤气化工艺技术,有代表性的主要为鲁奇公司的碎煤移动床熔渣气化(B GL)工艺,水煤浆进料的T exaco气化工艺,干法粉煤进料的SCGP(Shell)气化工艺和P renflo、GSP工艺。上述几种煤气化工艺中,干法粉煤进料的加压气化工艺因其技术经济性具有明显的优势和较强的竞争力,预计它是今后煤气化工艺技术的发展方向。 1 干法气化的原理及技术特点 原料煤经破碎后在热风干燥的磨机内磨制成< 100Λm(90%)的煤粉,由常压料斗进入加压料斗,再由高压惰性载气送至气化炉喷嘴,来自空分的高压氧气预热后与过热蒸汽混合送入喷嘴。煤粉、氧气和蒸汽在气化炉高温高压的条件下发生碳的部分氧化反应,生成CO与H2总含量大于90%的高温煤气,经废热回收、除尘洗涤后的粗合成气送后序工段。 干法气化工艺具有如下技术特点: (1)对原料煤的适应性广,可气化褐煤、烟煤、无烟煤及石油焦。对煤的反应活性几乎没有要求,对高灰熔点、高灰分、高水分、高含硫量的煤种同样也适应。 (2)氧耗和煤耗低,与湿法进料的水煤浆气化工艺相比较,氧气消耗降低15%～25%,原料煤消耗降低10%～15%。 (3)单位重量的原料煤可以多产生10%的合成气,合成气中的有效气体成分(CO+H2)高达94%左右。 (4)原料煤能量的83%转换在合成气中(水煤浆气化工艺只有70%～76%),约15%的能量被回收为蒸汽。由此可见干法气化的热效率高。 (5)干法气化工艺的气化炉一般采用水冷壁结构,以渣抗渣,无昂贵的耐火砖衬里,水煤浆气化工艺气化炉耐火砖的费用约为10美元 tN H3,因多喷嘴操作,干法工艺气化炉运行安全可靠。 (6)单台气化炉生产能力大,目前已投入运行的气化炉操作压力3.0M Pa,日处理煤量2000t。如Shell干法进料气化工艺可采用多喷嘴加料(4只～8只),喷嘴的设计寿命可保证达到8000h,气化装置可以长周期运行。 (7)碳转化率高,可达99%,气化炉排出的熔渣为玻璃状的颗粒,对环境没有污染。气化污水中不含酚、氰、焦油等有害物质,容易处理,可做到零排放。 (8)工艺操作采用先进的控制系统,自动化程度高,利用专有的计算机控制技术可使工艺操作处于最佳状态下运行。 2 干法气化技术的现状 第一代干法粉煤气化技术是K2T炉,目前在南非和印度等国仍有部分装置在运行,该炉型为常压气化,已基本停止发展。我国80年代由西北化工研究院在临潼完成了K2T炉的中间试验,后在山东黄
科林粉煤气化技术(CCG)简介 德国科林工业集团 二零一零年七月 1. 公司简介 德国科林工业集团是全球著名的煤气化、煤干燥和生物质气化技术提供商。该集团是前东德燃料研究所 (DBI)和黑水泵工业联合体（Gaskombinat Schwarze Pumpe，简称GSP）气化厂最大的后裔公司。 科林（CHOREN）名称的由来是：“C-Carbon-碳H-Hydrogen-氢O-Oxygen- 氧REN-RENewable-可再生”。 科林集团总部位于德国弗莱贝格市，原东德燃料研究所旧址，著名的黑水泵气化厂就在附近。戴姆勒奔驰汽车公司、德国大众汽车公司为科林的战略投资者。
目前集团拥有近300名研发及工程技术人员，其中主要技术骨干为前徳燃所和黑水泵厂的员工。科林公司的发起人Wolf博士即为前东徳燃料研究所研发部部长，煤气化运行总监贡瓦先生是前黑水泵气化厂厂运行主任。 科林集团拥有40多年气流床气化技术研发、设计、设备制造、建设以及运行的经验，可以为客户提供粉煤气化技术（CCG）和生物质气化技术（Carbo-V®）从工艺包设计到关键设备制造和开车运行等一系列综合性服务。 此外，科林集团也是蒸汽流化床煤干燥技术的创始人和专利持有人，在全世界煤干燥领域，特别是褐煤干燥领域具有多年成功运行经验。 科林能化技术（北京）有限公司是科林集团的全资子公司，负责集团在亚太地区的业务。 2. 技术来源及技术开发背景 科林高压干粉煤气化炉简称为CCG炉(Choren Coal Gasifier),该技术起源于前东德黑水泵工业联合体（Gaskombinat Schwarze Pumpe，简称GSP）下属的燃料研究所，于上世纪70年代石油危机时期开始开发，目的是利用当地褐煤提供城市燃气。1979年在弗莱贝格市建立了一套3MW中试装置，完成了一系列的基础研究和工艺验证工作。试验煤种来至于德国、中国、前苏联、南非、西班牙、保加利亚、澳大利亚、捷克等国家。1984年在黑水泵市（SCHWARZ PUMPE）建立了一套130MW（日投煤量为720吨）的水冷壁煤气化炉工业化装置，气化当地褐煤用作城市燃气，有运行8年的工业化生产经验。之后改用工业废液废油作为进料，继续运行至今。燃料研究所和黑水泵工厂的技术骨干后来发起成立了科林的前身公司，继续致力于煤气化技术的研发,并把运行中出的问题进行了设计更改和完善，推出了一套完整优化的新气化技术 - CCG。 3. CCG技术介绍 （A）气化工艺 CCG气化工艺过程主要是由给料、气化与激冷系统组成。原料煤被碾磨为100%<200μ，90%<65μ的粒度后, 经过干燥, 通过浓相气流输入系统送至烧嘴，在 反应室内与工业氧气（年老煤种还需添加少量水蒸气）在高温高压的条件下反应，产生以一氧化碳和氢气为主的合成气。
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。
粉煤加压气化技术简介 一、背景 “九五”期间华东理工大学、兖矿鲁南化肥厂（水煤浆气化及煤化工国家工程研究中心）、中国天辰化学工程公司共同承担了国家“十五”科技攻关计划课题“粉煤加压气化制合成气新技术研究与开发”，建设具有自主知识产权的粉煤加压气化中试装置。装置处理能力为15～45吨煤/天，操作压力2.0～2.5Mpa，操作温度1300～1400℃。 该课题于2001年年底启动，2002年10月完成研究开发阶段中期评估，中试装置进入设计施工阶段。2004年7月装置正式投运，首次在国内展示了粉煤加压气化技术的运行结果，填补了国内空白，技术指标达到国际先进水平。中试装置于2004年12月6日至9日顺利通过科技部组织的现场72 小时运行专家考核，2004年12月21日于北京通过科技部主持的课题专家验收。同年，该成果入选2004年度煤炭工业十大科学技术成果。 二、装置流程与技术优势 1、整个工艺流程如图1，具体流程为：原煤除杂后送入磨煤机破碎，同时由经过加热的低压氮气将其干燥，制备出合格煤粉存于料仓中。加热用低压氮气大部分可循环使用。料仓中的煤粉先后在低压氮气和高压氮气的输送下，通过气化喷嘴进入气化炉。气化剂氧气、蒸汽也通过气化喷嘴进入气化炉，并在高温高压下与煤粉进行气化反应。出气化炉的高温合成气经激冷、洗涤后并入造气车间合成气管线。熔融灰渣在气化炉激冷室中被激冷固化，经锁斗收集，定期排放。洗涤塔出来的黑水经过二级闪蒸，水蒸汽及一部分溶解在黑水中的酸性气CO 2、H2S 等被迅速闪蒸出来，闪蒸气经冷凝、分离后与气化分厂生产系统的酸性气一并处理，闪蒸黑水经换热器冷却后排入地沟，送气化分厂生产装置的污水处理系统。
航天炉又名HT-L粉煤加压气化炉 长期以来，国内煤化工之所以不能大规模地发展，就是因为国内缺乏自主的粉煤加压气化技术。而进口的技术也不能完全满足国内煤化工的需求——如果选用德士古煤气化技术，无法实现原料煤的本地化；选用壳牌煤气化技术的投资又太大。所以，开发具有自主知识产权的高效、洁净、煤种适应性广的国内煤气化技术，一直是业界的梦想。 气化炉的核心部件是气化炉燃烧喷嘴，该喷嘴必须具有超强的耐高温特性，这个特性要实现起来难度较大。而与此类似，火箭上天时喷嘴所经受的温度也很高，而且比气化炉燃烧喷嘴要经受的温度高得多。如果把航天技术“嫁接”到煤化工产业，那就有点像杀鸡用上宰牛刀，技术难度上是没有问题的。 航天炉的主要特点是具有较高的热效率（可达95%）和碳转化率（可达99%）；气化炉为水冷壁结构，能承受1500℃至1700℃的高温；对煤种要求低，可实现原料的本地化；拥有完全自主知识产权，专利费用低；关键设备已经全部国产化，投资少，生产成本低。据专家测算，应用航天炉建设年处理原煤25万吨的气化工业装置，一次性投资可比壳牌气化炉少3亿元，比德士古气化炉少5440万元；每年的运行和维修费用比壳牌气化炉少2500 万元，比德士古气化炉少500万元。 它与壳牌、德士古等国际同类装置相比，有三大优势：一是投资少，比同等规模投资节省三分之一；二是工期短，比壳牌炉建设时间缩短三分之一；三是操作程序简便，适应中国煤化工产业的实际，易于大面积推广。 HT-L粉煤气化煤质要求 HT-L粉煤气化工艺对煤种的适应性广泛，从较差的褐煤、次烟煤、烟煤到石油焦均可作为气化的原料。即使是高灰分、高水份、高硫的煤种也能使用。但从经济运行角度考虑，并非所有煤种都能够获得好的经济效益。因此，使用者应该认真细致地选择合适的煤种，在满足设计要求的前提下，保证装置的稳定运行。 HT-L粉煤气化装置对煤种的一般要求 煤种分析项目数据范围 总水（AR；%） 4.5~30.7
目录 引言 (1) 1碎煤加压气化装置 (2) 1.1装置概况 (2) 1.2岗位任务 (2) 1.3原料 (2) 2工艺原理 (3) 2.1加压气化流程简述 (4) 2.2产品规格（粗煤气） (8) 3影响加压企划的因素 (9) 3.1煤质对气化的影响 (9) 3.2水分含量对气化的影响 (9) 3.3灰分含量对气化的影响 (i10) 3.4挥发份对气化的影响 (10) 3.5硫分对气化的影响 (11) 3.6粒度对气化的影响 (11) 3.7煤的灰熔点和结渣性对气化的影响 (12) 3.8煤的粘结性对气化的影响 (12) 3.9煤的化学反应性的影响 (12) 3.10煤的机械强度和热稳定性对气化的影响 (12) 3.11灰熔点对气化的影响 (13) 3.12灰样对气化操作的指导意义 (13) 3.13入炉矸石含量增多，对气化炉的生产会带来有害的影响 (13) 4碎煤加压气化技术特点 (14) 5碎煤加压气化的优缺点： (14) 6煤气化主要反应的反应机理 (15) 6. 1、碳的氧化机理 (15) 6.2、二氧化碳还原机理 (15) 7与气化工艺有关的指标 (15) 7.1：气化强度： (15) 7.2：气化能力 (16) 参考文献 (17) 致 (18)
引言 论是从煤的深加工过程还是环保控制等诸多方面都要求对原煤加工过程都要求提高煤的利用率。气化原理：在本质上是将煤由高煤的分子固态物质转变为低分子气态物质。煤是一种固体化石燃料，与一般燃料比较，其元素组成中C、H比较高，将煤由固态转变为气态过程，也就是改变燃料C、H比结构的过程。影响加压气化的因素很多如：水分含量对气化的影响；灰分含量对气化的影响；挥发份对气化的影；响硫分对气化的影响；粒度对气化的影响；煤的灰熔点和结渣性对气化的影响；煤的粘结性对气化的影响煤的化学反应性的影响煤的机械强度和热稳定性对气化的影响；灰熔点对气化的影响等。控制好各种对加压气化有影响的因素的指标能更好地利用煤的价值更有利于保护环境,降低污染和充分利用资源。 这篇文章就是针对影响碎煤加压气化的因素的进行控制使其更高效的生产。
煤气化技术是现代煤化工的基础，是通过煤直接液化制取油品或在高温下气化制得合成气，再以合成气为原料制取甲醇、合成油、天然气等一级产品及以甲醇为原料制得乙烯、丙烯等二级化工产品的核心技术。作为煤化工产业链中的“龙头”装置，煤气化装置具有投入大、可靠性要求高、对整个产业链经济效益影响大等特点。目前国内外气化技术众多，各种技术都有其特点和特定的适用场合，它们的工业化应用程度及可靠性不同，选择与煤种及下游产品相适宜的煤气化工艺技术是煤化工产业发展中的重要决策。 工业上以煤为原料生产合成气的历史已有百余年。根据发展进程分析，煤气化技术可分为三代。第一代气化技术为固定床、移动床气化技术，多以块煤和小颗粒煤为原料制取合成气，装置规模、原料、能耗及环保的局限性较大；第二代气化技术是现阶段最具有代表性的改进型流化床和气流床技术，其特征是连续进料及高温液态排渣；第三代气化技术尚处于小试或中试阶段，如煤的催化气化、煤的加氢气化、煤的地下气化、煤的等离子体气化、煤的太阳能气化和煤的核能余热气化等。 本文综述了近年来国内外煤气化技术开发及应用的进展情况，论述了固定床、流化床、气流床及煤催化气化等煤气化技术的现状及发展趋势。 1．国内外煤气化技术的发展现状 在世界能源储量中，煤炭约占79%，石油与天然气约占12%。煤炭利用技术的研究和开发是能源战略的重要内容之一。世界煤化工的发展经历了起步阶段、发展阶段、停滞阶段和复兴阶段。20世纪初，煤炭炼焦工业的兴起标志着世界煤化工发展的起步。此后世界煤化工迅速发展，直到20世纪中叶，煤一直是世界有机化学工业的主要原料。随着石油化学工业的兴起与发展，煤在化工原料中所占的比例不断下降并逐渐被石油和天然气替代，世界煤化工技术及产业的发展一度停滞。直到20世纪70年代末，由于石油价格大幅攀升，影响了世界石油化学工业的发展，同时煤化工在煤气化、煤液化等方面取得了显著的进展。特别是20世纪90年代后，世界石油价格长期在高位运行，且呈现不断上升趋势，这就更加促进了煤化工技术的发展，煤化工重新受到了人们的重视。 中国的煤气化工艺由老式的UGI炉块煤间歇气化迅速向世界最先进的粉煤加压气化工艺过渡，同时国内自主创新的新型煤气化技术也得到快速发展。据初步统计，采用国内外先进大型洁净煤气化技术已投产和正在建设的装置有80多套，50%以上的煤气化装置已投产运行，其中采用水煤浆气化技术的装置包括GE煤气化27套（已投产16套），四喷嘴33套（已投产13套），分级气化、多元料浆气化等多套；采用干煤粉气化技术的装置包括Shell煤气化18套（已投产11套）、GSP2套，还有正在工业化示范的LurgiBGL技术、航天粉煤加压气化（HT-L）技术、单喷嘴干粉气化技术和两段式干煤粉加压气化（TPRI）技术等。
碎煤加压气化运行问题及对策 发表时间：2019-04-25T11:51:05.937Z 来源：《基层建设》2019年第2期作者：和霞[导读] 摘要：在碎煤加压气化炉的开车过程中，利用原料煤与气化剂在碎煤加压气化炉内逆流接触，加压状态下发生气化反应产生粗煤气，气化炉出口粗煤气经过洗涤冷却器洗涤降温，再进入废热锅炉进一步换热，回收热量并产生副产低压蒸汽。 克什克腾旗大唐煤制天然气有限责任公司内蒙古赤峰 025350摘要：在碎煤加压气化炉的开车过程中，利用原料煤与气化剂在碎煤加压气化炉内逆流接触，加压状态下发生气化反应产生粗煤气，气化炉出口粗煤气经过洗涤冷却器洗涤降温，再进入废热锅炉进一步换热，回收热量并产生副产低压蒸汽。装置采用合理的空气点火开车步骤，提高了气化炉点火成功率，并由此总结了气化炉空气点火的注意事项与操作方式。 关键词：碎煤加压；气化运行；问题；对策引言 在中国粉煤加压气化技术已经有了很大程度的发展，但我国的壳牌粉煤加压气化装置在运行过程中由于受到各方面因素的影响，很容易出现问题，其不仅会影响壳牌粉煤加压气化装置的运行效率，而且还有可能危及人们的生命安全。因此，需要对鲁奇碎煤加压气化装置运行阶段常见的问题进行分析，并提出有效的解决对策，以更好地提高气气化装置运行效率。 1、碎煤加压气化运行问题 1.1、煤溜槽卡煤问题 煤溜槽卡煤主要是因煤质引起的。原料煤煤质对气化炉运行的影响主要体现在几个方面，主要体现在煤粒度较小、末煤占比较大，容易堵塞气化炉煤溜槽；另一种情况是冬季冻煤，公司现场气温低，冬季极限气温低于零下40℃。在气化炉进煤的设备中，煤溜槽通道狭窄，容易发生冻堵情况；另外，原料煤中的有可能夹带大块、杂物等，堵塞煤溜槽。 1.2、气化炉设计运行负荷达不到设计值 对于气化炉的设计来说，负荷值的设定以及对于到达负荷值的时间预估都是有一定问题的，这样来说我们在开车过程中就会出现许多的问题，由于到达百分之百的时间过于短暂，仪器的负荷温度会在极端的时间内达到5００℃的高温，这样就会增加冷却器的工作负担，很容易出现积灰的问题，这样对于气化炉的长期运行来说是有巨大问题的，这也是设备最容易发生问题的部分。 1.3、废热锅炉集水槽堵塞 气化炉出口煤气中，成分非常复杂，有夹带煤粉、焦油、酚等，在气化炉入炉煤粉煤量过大时，容易造成废热锅炉集水槽堵塞。尽管废热锅炉集水槽设置了反冲洗管线，当堵塞严重时，反冲洗起不到应有的效果。集水槽堵塞一方面会造成气化炉的减负荷甚至停车，另一方面，集水槽堵塞后，煤气废水经过开车煤气水系统进入煤气水分离系统，开车煤气水系统未经过换热器直接进入膨胀气系统，造成煤气水分离系统超温，影响处理效果。 1.4、气化炉渣沟盖板掀翻 气化炉运行过程中，发生过气化炉盖板掀翻情况。原因一是泄爆口设置较少，渣沟超压时不能及时卸出；二是灰渣进入渣沟，与水产生蒸汽，当进入渣沟灰渣量较大时，就会造成热量瞬间积聚较多；三是冲灰水量控制不合理，灰渣热量不能及时被带走；四是竖灰管排灰过程中可能会发生挂壁情况，无法排灰后，工艺人员只能通过敲击竖灰管保证排灰，在此过程中，短时间有大量灰进入渣沟。这种情况对巡检人员和检修人员，都存在安全隐患。 1.5、废热锅炉管束泄漏问题 在气化炉运行过程中，废热锅炉逐渐出现管束泄漏情况，泄漏后果导致粗煤气直接进入低压蒸汽管网。废锅泄漏主要危害如下：一是粗煤气压力4.0MPa，而低压蒸汽的正常压力只有0.5MPa左右，管线设备设计承压能力较低。如果粗煤气大量串入低压蒸汽，将会损害与低压蒸汽相连的设备、管线；二是粗煤气中带有酸性气体、酚、焦油等物质，会污染低压蒸汽、蒸汽冷凝液、锅炉给水管网，不仅会造成停车影响产量，还会腐蚀或堵塞管线、阀门、设备；三是低压蒸汽以及冷凝液系统以及相应的界区和厂房，都会存在有毒、有害气体泄漏风险，存在极大的安全隐患。 2、解决措施 2.1、煤溜槽卡煤问题解决措施 一是做好煤场存储量控制，因褐煤水分高，如果储存时间过长，就会因为失去水分粉化，因此在保证安全生产的情况下尽可能降低煤的库存量；二是加强原料煤筛分的控制，筛分装置在气化炉入炉煤控制方面，起着至关重要的作用，在原料煤末、煤量较大时或者长期储存煤时，通过增开弛张筛等措施加强筛分；三是通过增加厂房暖气，或者在煤溜槽出口增加蒸汽吹扫接口等方式，解决冬季冻煤问题；四是加强煤质控制，加强从采购合同、煤场储存、筛分、运输的过程管理，尽可能减少杂物大块进入气化炉。 2.2、煤种适应性问题的应对措施 在进行分析后我们可以发现，对于煤种的采用是极其关键的，由于不同来源的煤种对于仪器的影响的不同，如果在实际的生产过程中不能够将煤种的采用确定下来，就会出现灰渣较多的问题，甚至会出现气化炉负荷达不到指定值的现象，但是对于渣灰的处理要求却在超设计值的运行的范围内运行着，这样来说就会造成巨大的问题，就会导致后续的运行和处理让我们束手无策。另外由于对于壳牌气化装置的不足会出现将原料煤当做燃料煤的问题，这样会导致气化装置的不稳定，增加问题出现的几率。甚至会因为煤质均匀性的问题和石灰石使用错误等问题对气化炉的稳定运行不能做到详细的控制和掌握，这样来说，如果问题严重可能会出现停车的问题，那么开车就会出现严重的损害［２］。处理措施在最初的过程中就是应当将煤质进行良好的控制，保证入炉的煤的均一性，对于原料煤的水分、挥发分、灰分等各种数据都做好控制。同样，在炉温的控制上也要详细考虑各种参数，对于温度的处理也要进行控制，寻找合适的煤种，为后续的持续发展做出努力。 2.3、废热锅炉集水槽堵塞解决措施 一是非紧急停车情况尽可能将气化炉烧空仓，因为停车后如果气化炉炉膛内有煤，就会逐渐粉化，再次开车过程中，煤粉就会随着粗煤气进入废热锅炉，造成集水槽堵塞；二是通过加强筛分等手段，控制气化入炉煤末煤量；三是进行技术改造，将废热锅炉集水槽底部阀门改成黑水阀，防止阀门堵塞。
水煤浆气化与粉煤气化的模拟评价 唐宏青(中国石化集团兰州设计院，甘肃兰州,730060) 2001-12-16 由于油价的上涨使以油为原料的化肥、甲醇企业面临困境，以渭河化肥厂为代表的大型水煤浆制氨厂却闪起生机，为洁净煤化工开辟了新的前景。现在，众多厂家又提出引进粉煤气化技术，进一步提高洁净煤化工的效益。但是外商及其代理人在提出这一新技术时，有过分夸大粉煤气化效益的倾向，最突出一点是：粉煤气化的有效气量(CO+H2)比水煤浆气化多10％～12％，氧耗量低 15％～25％。如此可贵的技术进步，引起国内学者的严肃思考，对其真实性存有疑问。许多人提出应该用高新技术对这个问题进行定量的评价，为投资决策者提供可靠的依据。 对这两个工艺进行评价，单纯依靠外商报价是无济于事的。用模拟技术对国外报价进行评价的办法，已在多项工程中得以应用。可以有信心地说，在研究模拟技术30年后的今天，做这一件事并不困难。毫无疑问，“模拟—评价”是化学工程的成熟技术。 1 客观评价的基础 建国至今，我国已经引进三十多套大型合成氨装置，可以博览世界氮肥新技术。不妨回忆引进的过程，每当引进签约时，都是国际先进水平，投产时就不一定了。因为随着时间的推移，技术在逐渐发展，国情也有一定的变化。历年来，国内的生产企业与设计院为这些企业进行技术改造。普遍的看法是，有百年历史的合成氨技术进步是渐进的，大幅度的技术进步是难以得到的。 为了正确地评价这两个工艺，应该建立一个“评价平台”。在这个平台上，尽量设置一个相对一致的初始和终止条件，输入两种工艺不同的数据，从而客观地评价这两个过程效果。无疑，这样的评价是比较公正的。 目前见到的对这两种工艺的评价，都是数字来自于资料的评价。这些评价片面地建立在只针对气化炉的基础上作出的，而且只是从气化炉出口组成的百分数出发的，忽略了气化炉出口干气绝对量的变化。这就是问题所在。 现在这两种炉子不仅仅打算用在制取合成气上，还打算用在制取甲醇、二甲醚、煤液化、合成油和氢气的工艺上。气化炉出来的粗水煤气的成分、数量、温度、压力将影响到它的后续工艺的指标。也就是说，只有在产物一致的前提下，才能比较这两种工艺的区别，可以让人看清各自的特点，成为投资者建厂的依据。 2 评价平台 2.1 工艺终点 两种煤气化工艺评价的终点，是合成氨工艺中可以设想为达到一致的地方。这无疑应该是液氨产品。但进行这样的模拟过分烦琐，不利于对比分析。两种煤气化工艺的评价流程分别见图1和图2。因此，可以将这一终点前移至中变入口点。在水煤浆制氨的工艺中，这一点是客观存在的，在粉煤气化制氨流程中，这一点是很接近的，不会失去粉煤气化流程的真实性。 这样的工艺评价终点是合理的，尽管这一评价终点的气体组成、温度、压力不尽相同，其后续工艺上也会稍有变化，但这一区别已经不影响评价的结果，可视为公平的评价终点。 上述工艺终点仅仅适合于合成氨，对于甲醇、二甲醚、合成油、制氢等工艺，还不能这样做。图 1和图2是合成氨流程从投煤到评价终点的工艺信息图。
灰熔聚流化床粉煤气化技术 摘要：煤气化是将固态煤转化为气态燃料或化工合成原料（CO+H2）的过程，由于煤炭的储量丰富，特别是中国等一些国家富煤少油贫气，煤气化技术就变的更加重要。研究开发煤气化工艺，就是要为产业界提供能适应更宽的原料范围、更高效、经济和清洁的气化过程。本文介绍由中国科学院山西煤炭化学研究所开发的灰熔聚流化床粉煤气化过程，指出它的优点、缺点、适用范围、技术现状和发展方向，供同行了解。 一、灰熔聚流化床粉煤气化技术的开发历程 针对我国能源以煤为主、煤种多、烟煤多、粉煤多、煤灰份高、灰熔点高(大部分商品煤灰含量>20%,灰熔点>1450 C)的特点,国家从“六五”计划开始投入大量人力、物力，研制开发先进煤气化技术（包括固定床、流化床、气流床）。经过二十余年的研究开发，中国科学院山西煤炭化学研究所开发成功了具有自主知识产权的灰熔聚流化床粉煤气化技术。该工艺具有气化温度适中(1000~1100℃)，干粉煤进料，氧耗量较低，煤种适应性宽，产品气不含焦油，气化炉耐火材料要求低等优点。目前已成功应用于合成氨造气工业(常压，100吨煤/日)，随着加压技术的进一步研究开发，该技术将在国内全面推广应用。 八十年代，在中国科学院（重点科技攻关项目专项）、国家科委(75-10-05)攻关计划支持下，在原有煤气化和流化床技术的基础上，先后建立了φ300mm（1吨煤/天）气化试验装置、φ1000mm冷态试验装置、φ1000mm（0.1～0.5 MPa 、24吨煤/天）中间试验装置、φ145mm实验室煤种评价试验装置。在理论研究、冷态模试、实验室小试和中试试验基础上，系统地研究了灰熔聚流化床粉煤气化过程中的理论和工程放大特性；通过对气化过程中煤化学、灰化学与气固流体力学的研究，研制了特殊结构的射流分布器，创造性地解决了强烈混合状态下煤灰团聚物与半焦选择性分离等重大技术难题；设计了独特的“飞灰”可控地址:中国山西省太原市桃园南路27号电话: (0351) 2021137 传真: (0351) 4048313，2021137，4041153 邮编：030001
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，要求原料为不粘结或弱粘结性、灰分小于25%-30%，灰熔点高（ST大于1250℃）、低温化学活性好的煤。至今在国内已建和在建的装置共有9套，14台气化炉。属流化床气化炉，床层温度在1000℃左右。目前最大的气化炉，用富氧气化，最大产气量为40000m3/h半水煤气。缺点是气化压力为常压，单炉气化能力还比较低，产品气中CH4含量高达1.5%-2.5%，飞灰量大、对环境的污染及飞灰综合利用问题有待解决。 6、GE德士古（Texaco)水煤浆加压气化技术 GE德士古（Texaco)水煤浆加压气化技术，属气流床加压气化技术，原料煤经磨制成水煤浆后用泵送进气化炉顶部单烧嘴下行制气，原料煤运输、制浆、泵送入系统比Shell和GSP等干粉煤加压气化要简单得多，安全可靠、投资省。单炉生产能力大，目前国际上最大的气化炉日投煤量为2000t，国内已投产的最大气化炉日投煤量为1000t。国内设计中的气化炉能力最大为1600t/d。该技术对原料煤适应性较广，气煤、烟煤、次烟煤、无烟煤、高硫煤及低灰熔点的劣质煤、石油焦等均能作气化原料。但要求原料煤含灰量较低，煤中含灰量由20%降至6%，可节省煤耗5%左右，氧耗10%左右。另外，要求煤的灰熔点低。由于耐火砖衬里受高温抗渣的限制，一般要求煤的灰熔点在还原性气氛下的T4＜1300 ℃，对于灰熔点稍高的煤，可以添加石灰石作助熔剂，降低灰熔点。还要求灰渣粘温特性好，粘温变化平稳，煤的成浆性能要好。气化压力从2.7、4.0、6.5到8.5 MPa 皆有工业性生产装置在稳定长周期运行，装置建成投产后即可正常稳定生产。气化系统的热利用有两种形式，一种是废热锅炉型，可回收煤气中的显热，副产高
2018年4月 第52卷第2期89 ?92 水冷壁式粉煤气化炉炉衬温度场数值模拟研究 李红霞韦祎杨文刚刘国齐马天飞秦红彬 中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司先进耐火材料国家重点实验室河南洛阳471039 摘要：为了使水冷壁式粉煤气化炉长周期、高效化运行，利用ANSYS有限元分析软件对粉煤气化工艺的水冷壁 式气化炉炉衬服役过程的温度场进行了数值模拟研究。结果表明：1)水冷壁式气化炉内挂渣层由固态层、熔融层 和流动层组成，提高耐火材料的热导率有利于挂渣层的形成。2)选用耐火材料的热导率为8?10 W.(m ?K K1，渣表面温度为1 290?1 310 °C时，炉壁挂渣状态较好。3)当炉内已实现正常挂渣厚度（15 mm以上）时，水冷管和 渣钉都会在安全温度下正常运行，在挂渣厚度较低的情况下（低于15 mm)，渣钉和水冷管有超温的风险。 关键词：分煤气化工艺；气化炉；水冷壁；温度场；数值模拟 中图分类号:TQ175 文献标识码:A 文章编号:1001 -1935(2018)02 -0089 -04 DOI ： 10. 3969/j. issn. 1001 - 1935.2018.02.002 近年来，水冷壁式粉煤气化炉发展迅速，典型代 表有Shell、GSP、航天炉、宁煤炉、东方炉等，此类气化 炉具有投资额小，单炉生产能力大、耗氧量低、碳转化 率高、环境污染小等优点[1_3]。水冷壁式粉煤气化工 艺的核心之一是“以渣抗渣”，即采用水冷壁+耐火材 料的结构，使熔融炉渣在气化炉内壁耐火材料上形成 固态-熔融态-流动态的复合渣层，通过固态渣将耐火 材料与高温熔渣隔离，实现对耐火材料的自保护，从 而保证水冷壁的长久高效运行。随着气化炉向炉型 大型化、运行高效化、煤种多元化的趋势发展，炉内的 操作温度变化更大，高温熔渣的侵蚀性更强，熔渣及 高速气体的冲刷更为严重[4_7]。因此，炉衬耐火材料 性能的优化，尤其是导热性能的适配，对构建稳定渣 层以及实现“以渣抗渣”而言非常重要。 目前，国内水冷壁式气化炉炉衬所用耐火材料多 为SiC-Al2〇3质复合材料[]。面对不同的炉型和工 况，现有炉衬的耐火材料已逐渐显现出设计的缺陷和 使用性能的不足，难以满足水冷壁式气化炉长周期、高效化运行的要求。为此，本工作中采用有限元分析 软件ANSYS 18. 2对水冷壁式粉煤气化炉炉衬材料的 选择进行了数值模拟研究，探索材料的热导率对渣层 结构、水冷系统的影响，以期为炉衬材料的设计和选 择提供参考。 1计算模型的选取 由于气化炉的结构和所受载荷均关于轴向中心对称，温度分布也是如此，可采用局部轴对称的二维 模型对其进行简化计算，如图1所示。 图1水冷壁式气化炉炉衬结构 Fig. 1Structure of water-cooled-wall gasifier lining 气化炉内工况复杂，温度多变，在模拟计算时对 实际工况做了简化及适当的假设，选取适当的参数： (1) 根据国内某气化厂实际应用的经验，选用热 导率为8 W ?(m ?K) _1的耐火材料时，渣层总厚度 约为20?25 mm。因此，计算中假设挂渣层厚度不 变，为 25mm。 (2) 合成气与炉壁的渣之间传热主要是辐射和对 流，文献[]中通过计算发现水冷壁气化炉渣表面温 * * NSFC-河南省联合基金重点支持项目（U1604252);中原学者项 目（132101510001)。 李红霞:女，165年生，博士，教授级高级工程师。 E-mail ：lihongx0622@ 126. com 收稿日期：2017-09-04 编辑:柴剑玲 2018/2 耐火材料/ R E F R A C T O R IE S89 http://www. nhcl. com. cn