两种水煤浆气化炉运行工艺比较(四喷嘴对德士古)

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，由于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）由于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。

多类水煤浆气化炉的基本概况比较一、Texaco水煤浆气化1945 年美国德士古公司在洛杉矶蒙特贝洛建成第一套中试装置，20 世纪70 年代开发并推出具有代表性的第二代加压水煤浆气化技术，80 年代投入工业化生产。

该水煤浆气化炉采用单喷嘴下喷式的进料方式，壁炉为耐火砖，采用水激冷流程净化除尘，在发电项目中采用废锅流程回收热量。

单炉目前最大日投煤量可达2000t 操作压力有4Mpa 、6.5Mpa 和8.4Mpa ，操作温度为1350 左右，有效气体成分（CO+H2 ）含量为82%左右，它的主要优点流程简单、煤种适应性广、压力较高、气化强度高、有利于环保、技术成熟、投资较低（但专利转让费用高15.9 元/kNm3）。

我国最早引进该技术的是山东鲁南化肥厂，于1993 年投产，现在为多家企业所使用。

不足之处是该技术对煤质有较严格的限制（灰熔点<1250℃）、气化效率和碳转化率相对较低、比氧耗高、总能耗略高、耐火砖寿命短不足两年、喷嘴运行一般为50 天左右，不足三个月要维护或更换，黑水管线易堵塞、结垢、磨蚀，激冷环、激冷室易出问题等。

为了提高经济性，得到较高的气化效率及较好的合成气组分，要求水煤浆浓度（58%—65%）且稳定性和流动性（黏度<1200mpa.s）较好。

2.7—6.5Mpa1300— 1500℃ 60%以上，粒度分布 70%以上大于610（kg/kNm3 有效气） 400（Nm3/kNm3 有效气） 95%—99% 72% 有效成分（ CO+H2 ）78%—82% 大于 25MJ/kg 小于 15%，最好小于 12% 大于 25% 内水≤ 8% 1300℃以下，最好小于 1250℃ 、多喷嘴对置式水煤浆气化多喷嘴对置式水煤浆气化技术是华东理工大学研究开发， 是对 Texaco 气化炉技术的改进，通过四个对称布置在气化炉中上 部同一水平的工艺喷嘴将煤浆与氧气混合喷入炉内， 使颗粒产生 湍流弥散、震荡运动、对流加热、辐射加热、煤浆蒸发、颗粒中 挥发物的析出、气相反应、灰渣的形成等过程。

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。

SHELL煤气化工艺与TEXACO水煤浆气化工艺的比较shell煤气化工艺与texaco水煤浆气化工艺，是当前先而又成熟的两种煤气化技术，已成功地在工业规模上应用多年。

现将两种气化工艺对比分析如下：（1）原料适应性shell煤气化是洁净的煤气化工艺，可以使用褐煤、次烟煤、烟煤、无烟煤等煤种以及石油焦为原料，也可使用两种煤掺合的混煤。

猿晒φ亟高灰分（5.7～24.5%，最高35%）、高水分（4.5～30.7%）和高硫分的劣质煤种行气化。

对于原料煤和燃料煤价差较大地区有可能使其两者合一，既简化贮运系统可又降低生产成本。

对shell煤粉气化工艺，煤种选择已经不是气化技术的制约因素，而是经济因素。

可见该工艺在煤种选择上极具灵活性。

德士古水煤浆气化工艺也可使用多种煤，如烟煤、次烟煤、石油焦和煤液化残渣，因此对原料适应性广。

然而，在选择煤种时应考虑以下两点：1。

为满足制备高浓度水煤浆的需要，应选择含水量特别是内部含水量较低的煤种；2.应选择低灰熔点和适当灰粘度的煤。

灰熔点ft（T3）应低于1300℃，以控制合适的气化温度，延长炉内耐火砖的使用寿命，降低消耗和成本。

（2）入炉煤的准备原煤通常与粉末和颗粒混合，需要进行筛选、研磨和粉碎，以达到一定的粒度，以满足运输和气化操作的要求。

在shell煤气化工艺中，将煤研磨至气化合适粒度的同时，用惰性气体的热风行干燥。

出磨机时煤粉的粒度90%wt<100μ，对本项目煤种，煤粉含水量控制在5%（wt）左右，以满足气相输送干粉料的要求。

在德士古水煤浆气化工艺中，通常采用一段湿磨工艺。

煤粉小于10mm，同时向磨煤机中加入水和添加剂，筛分后制备高浓度水煤浆。

制浆要求煤粉的“粗”和“细”颗粒比例合理：一般420μ煤粉占90~95%，通过44μ25~35%为宜。

在磨矿作业中加入稳定剂后，煤浆浓度可提高1～2%，煤浆浓度可达到60～67%的工业应用水平。

由于德士古水煤浆气化技术对煤浆浓度的要求，其在高内水煤中的应用受到限制，而壳牌煤气化技术则没有这方面的缺点。

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。

关于对德士古气化工艺技术分析摘要：对于德士古水煤浆气化工艺在生产过程中所出现的问题，我们一直都在努力改善。

以下是我根据多年累积的经验针对德士古气化工艺技术所做的分析。

关键词：德士古气化工艺改造分析水煤浆一、气化工艺的特点（一）流程特点在德士古气化工艺中，气化炉是一个立式圆筒形的。

上面是气化室，内里衬有耐火材料。

水煤浆先和氧气进行混合，然后一起进到气化室。

在高温熔渣条件下，煤、蒸汽和氧气反应产生的煤气与熔渣一起流向下方，用水对其喷淋后进入辐射式冷却器中进行冷却操作。

煤气与熔渣分离后先对其降温然后出气化炉。

煤气去到净化工段，或者是出气化炉以后先去到对流式冷却器然后再进入净化工段。

而熔渣经过急冷操作后也从底部出气化器，在灰渣处理设备中被集中进行处理。

气化器下部的温度比上部低，所以下面没有耐火的衬里，由于不经过冷却因此会产生高压蒸汽。

通常，德士古气化炉的外径约为3m，高有4.5m，在4.5MPa 的操作压力下，每小时的煤处理量达80吨。

在净化系统中，粗煤气被水洗净化以后，出来的清洁煤气为中热值的合成气。

只需要进行脱硫不必除去二氧化碳就可以作为燃气使用。

之所以在燃烧以前就进行脱除硫化氢的操作是因为燃烧之前的脱硫工艺比较成熟，并且压力高、体积小，所得的副产品有更好的市场。

而实际上，在其他的煤气净化工艺中，都需要在脱除硫化氢的同时也对二氧化碳进行脱除操作，这是考虑到二氧化碳的存在对工艺的影响。

由于工艺的原料是水煤浆，因此还另有一套制备水煤浆的系统，此处就不再赘述了。

水煤浆进料与干粉进料相比，减小了系统的压力，系统的运行安全性更高。

（二）装置的特点在气化器的上面，温度高达1650摄氏度，比灰熔点还要高。

然后煤气在200到360摄氏度左右出气化炉。

对于装置的压力，用于中间试验的气化炉压力较小，在2.7MPa到8.3MPa之间，而一般的工业装置，在用煤气制取合成氨时气化时的压力都在8.3MPa到10MPa之间，合成甲醇的气化压力也在6MPa与7MPa之间。

多类水煤浆气化炉的基本概况比较一、Texaco水煤浆气化1945年美国德士古公司在洛杉矶蒙特贝洛建成第一套中试装置，20世纪70年代开发并推出具有代表性的第二代加压水煤浆气化技术，80年代投入工业化生产。

该水煤浆气化炉采用单喷嘴下喷式的进料方式，壁炉为耐火砖，采用水激冷流程净化除尘，在发电项目中采用废锅流程回收热量。

单炉目前最大日投煤量可达2000t操作压力有4Mpa、6.5Mpa和8.4Mpa，操作温度为1350左右，有效气体成分（CO+H2）含量为82%左右，它的主要优点流程简单、煤种适应性广、压力较高、气化强度高、有利于环保、技术成熟、投资较低（但专利转让费用高15.9元/kNm3）。

我国最早引进该技术的是山东鲁南化肥厂，于1993年投产，现在为多家企业所使用。

不足之处是该技术对煤质有较严格的限制（灰熔点<1250℃）、气化效率和碳转化率相对较低、比氧耗高、总能耗略高、耐火砖寿命短不足两年、喷嘴运行一般为50天左右，不足三个月要维护或更换，黑水管线易堵塞、结垢、磨蚀，激冷环、激冷室易出问题等。

为了提高经济性，得到较高的气化效率及较好的合成气组分，要求水煤浆浓度（58%—65%）且稳定性和流动性（黏度<1200mpa.s）较好。

1、典型的工艺技术数据：（1）气化压力： 2.7—6.5Mpa（2）气化温度：1300—1500℃（3）煤浆浓度：60%以上，粒度分布70%以上大于200目(4) 原料煤消耗：610（kg/kNm3有效气）(5) 氧耗：400（Nm3/kNm3有效气）(6) 碳转化率：95%—99%(7) 冷煤气效率：72%(8) 煤气组分：有效成分（CO+H2）78%—82%2、煤炭质量要求：（1）发热量：大于25MJ/kg（2）灰分：小于15%，最好小于12%（3）挥发分：大于25%（4）水分：内水≤8%（5）灰熔点：1300℃以下，最好小于1250℃（6）可磨性要好二、多喷嘴对置式水煤浆气化多喷嘴对置式水煤浆气化技术是华东理工大学研究开发，是对Texaco气化炉技术的改进，通过四个对称布置在气化炉中上部同一水平的工艺喷嘴将煤浆与氧气混合喷入炉内，使颗粒产生湍流弥散、震荡运动、对流加热、辐射加热、煤浆蒸发、颗粒中挥发物的析出、气相反应、灰渣的形成等过程。

德士古煤气化与华理四喷嘴煤气化技术比较摘要：随着我国社会经济的快速发展和提高，科学技术水平也得到良好的提升。

在当今社会发展建设过程中，煤气化技术的应用非常广泛，就是将已经进行了初步处理过的煤放入反应器中，加入特定的催化剂和反应条件，进而得到水煤气，之后再对水煤气进行更加细致的处理，得到一氧化碳气体。

煤气化技术在发电领域、燃料电池的制造、制备氢气等方面都有着非常好的应用，而且煤气化技术已经成为这些领域生产过程中最为关键和重要的技术之一，对我国的快速发展建设具有非常重要的意义。

本文针对德士古煤气化与华理四喷嘴煤气化技术进行比较，并加以阐述。

关键词：德士古煤气化；华理四喷嘴煤气化；技术；比较.中国是一个煤炭资源储量大国，年产煤量在世界上也是名列前茅，但是我国的石油资源和气体资源相对较少，而且在很长的一段时间里也不会改变这种现状。

在对煤炭资源进行使用的时候，我国应用的相关技术设备相比发达国家是非常落后的，就目前来看，我国政府部门已经将提高煤炭资源的使用效率作为重点工作，而且也在逐渐扩大煤炭资源综合利用范围，煤气化技术能够对这个问题进行良好的解决。

我国的煤气化技术和相关设备都是从国外引进使用的，这样不仅会使用大量的资金，而且相关设备的日常养护和维修也非常困难，因此，我国的华东理工大学通过对一些高新技术的探索和研究，发明了四喷嘴煤气化技术，使我国的煤气化技术水平有了更大提高。

1.两种煤气化工艺的技术经济比较1.1两种煤气化工艺流程比较德士古煤气化技术的工艺流程主要有磨煤、制作煤浆、气化反应、灰水处理几个环节。

将煤炭利用相关设施进行粉碎处理，并使煤炭颗粒的直径应在十毫米以下，之后对其质量进行检测，按照其质量加入一定质量的水和添加剂，然后放入磨煤机中，将颗粒大小的煤炭磨成百分之六十五至百分之七十的水煤浆，如果煤炭的熔点过高的话，则加入适量的助溶剂。

利用滚筒将水煤浆中较大的煤炭颗粒进行筛除，剩余水煤浆放入磨机出料槽中，之后再放入到水煤浆大槽之中。

多喷嘴水煤浆气化技术0 引言为了推进我国化学工业的发展，扩展气化用原料煤种，自20世纪80年代以来，我国花费巨额外汇先后引进了10余套德士古水煤浆气化装置，用于生产合成氨与甲醇。

随着德士古煤气化装置技术优势的显现，由于购买昂贵的专利使用权和过高价格的进口设备、材料，也使一些企业背上了沉重的还贷负担。

经过10多年的实践，国内在水煤浆气化技术方面积累了一定的设计、安装和运行等工程经验，通过在实践中不断进行技术的优化、完善与创新，推动了水煤浆气化技术在中国的应用和发展。

“九五”期间，水煤浆气化与煤化工国家工程中心、华东理工大学和中国天辰化学工程公司承担的国家重点科技攻关项目“新型(多喷嘴对置)水煤浆气化炉开发”，通过了专家鉴定与验收。

在山东华鲁恒升化工股份有限公司国产化1000t/d合成氨大型氮肥装置中，采用了6.5MPa、投煤 750t／d的四喷嘴对置式水煤浆气流床气化炉(以下简称四喷嘴气化炉)，这也是新型(多喷嘴对置)水煤浆气化炉技术中试装置通过考核后的首次工业化装置。

山东华鲁恒升化工股份有限公司四喷嘴气化炉是在中试装置的基础上，由华东理工大学、水煤浆气化与煤化工国家工程中心出具工艺软件包，中国华陆工程公司根据工艺软件包进行了工程设计，哈尔滨锅炉厂有限公司制造了气化炉设备主体，新乡耐火材料厂提供了气化炉燃烧室耐火衬里。

山东华鲁恒升化工股份有限公司四喷嘴气化炉自2004年12月1日开始试车、投入运行，本文拟对其应用情况进行介绍。

1 四喷嘴气化炉结构原理来自棒磨机的水煤浆经两个隔膜泵加压，与来自空分装置的高纯度氧气一起通过4个对称布置在气化炉中上部同一水平面上的工艺喷嘴，对喷进入气化炉燃烧室，每个隔膜泵分别给轴线上相对的两个喷嘴供料。

在高温高压下，喷入气化炉燃烧室的水煤浆与氧气进行部分氧化反应，生成CO、H2为有效成分的粗煤气。

气化炉激冷室内有下降管，下降管上端连接激冷环，下降管下部浸入激冷水中，下端有四个切向排气口；下降管与激冷室内壁之间有四层锯齿型的破泡分隔板。

两种水煤浆加压气化炉设备特点比较作者/来源：周夏，王吉顺(山东华鲁恒升化工股份有限公司，德州253024) 日期：2009-1-16 在新型煤气化技术中，水煤浆气流床加压气化由于其具有单炉产气能力大、气化炉结构简单、合成气质量好、煤种适应性较广等技术优势，在国内外得到了广泛应用。

在水煤浆气流床加压气化技术方面，我国经过技术引进和10多年的消化吸收、技术改造、技术创新，形成了西北化工研究院开发的多元料浆单烧嘴气化专有技术和水煤浆气化及煤化工国家工程中心、华东理工大学等单位开发的四烧嘴对置式水煤浆气化专利技术。

在山东华鲁恒升化工股份有限公司国产化的1000 t／d合成氨大氮肥项目水煤浆气化装置中，由中国华陆工程公司对多元料浆单烧嘴气化专有技术和多烧嘴对置式水煤浆气化专利技术进行了揉合，以煤为原料进行多元料浆（以下简称煤浆）气化，其中建设的气化炉A为四烧嘴侧面对置式气化炉（以下简称气化炉A），气化炉B／C为单烧嘴顶置式气化炉（以下简称气化炉B ／C）。

两种气化炉的理论操作压力均为6.5 MPa，日处理煤能力均为750 t。

自2004年10月建成投料试车以来，两种气化炉显现出了不同的技术特点。

1 工艺流程与基本结构两种气化炉共用煤浆制备和灰水处理设备，其局部工艺流程分别见图1及图2。

1.1 气化炉A水煤浆经两台隔膜泵加压，通过4个对称布置在气化炉中上部同一水平面上的预膜式工艺烧嘴，与O2一起对喷进入气化炉，每台隔膜泵分别为轴线上相对的两个烧嘴供料。

气化炉燃烧室内的流场结构由射流区、撞击区、撞击流股、回流区、折返流区和管流区所组成。

气化炉激冷室内只有下降管，没有上升管和折流裙板；下降管下端有4个切向排气口；下降管与激冷室内壁之间有4层锯齿形破泡分隔板。

工艺气出气化炉后，经文丘里洗涤器、分离器和水洗塔后送变换工段。

分离器内有破泡板和导气管；水洗塔工艺气进口无导气管和升气管，上部有固阀塔盘和旋流塔盘。

气化炉激冷室下部液、固相出口未设置破渣机。

德士古水煤浆气化4种灰水（黑水）系统对比自从德士古第1套水煤浆加压气化装置在鲁南化肥厂投料开车以来，国内最近10多年又陆续新建了10多套装置，并且都已取得成功。

德士古水煤浆气化装置的灰水（黑水）系统主要有4种工艺流程，各有优、缺点，现对比如下。

1 流程（一）（图1）1.1 流程简介（1）黑水系统气化炉激冷室排出的黑水和洗涤塔锥体底部排出的黑水分别由各自的管道通过1开1备的节流减压阀进入高压闪蒸罐，高温液体降压膨胀后，水蒸气和溶解的酸性气（如CO2，H2S等）被迅速闪蒸出来。

高压闪蒸罐操作压力0.71 MPa，由靠近换热器出口管道上的压力控制阀进行调节控制。

高压闪蒸后的黑水经高压闪蒸罐液位调节阀送入中压闪蒸罐，进行第2级降压膨胀闪蒸；罐内操作压力为0.13 MPa，罐底部含固黑水由液位控制阀控制进入真空闪蒸罐。

入真空闪蒸罐的黑水在负压下操作（绝对压力0.05MPa），酸性气体和水汽迅速膨胀逸出水面，真空闪蒸罐锥底排出的黑水经液位调节后自流进入重力沉降槽。

（2）闪蒸系统高压闪蒸罐顶排出的闪蒸气分两路分别进入高压罐顶换热器（Ⅰ）和高压罐顶换热器（Ⅱ）的管间。

在高压罐顶换热器（Ⅰ）内加热来自中压罐顶换热器换热后的灰水，加热后的灰水去文丘里洗涤器。

在高压罐顶换热器（Ⅱ）内加热冷凝液，然后作为洗涤塔塔板洗涤水。

进入2台高压罐顶换热器的闪蒸气流量由出高压罐顶换热器（Ⅰ）的灰水温度给定温度调节器控制调节三通阀进行分配。

1.2 特点灰水（黑水）系统采用了三级闪蒸，经过相关企业10多年的运行，暴露了不少问题：管道容易磨损泄漏；换热器容易结垢堵塞且不易清理；灰水系统备车增加；闪蒸气直接送火炬放空，对大气有污染。

但该系统是国内较早投运的装置，有多年的生产运行经验，比较成熟。

1.3 缺点（1）因闪蒸罐气相（废气）均由火炬放空，开、停车过程中压力、液位（闪蒸罐）较难控制。

（2）系统结垢严重，尤其是该系统使用的大部分是U形管换热器，运行周期短，一般检修后运行3个月便严重堵塞，换热器列管堵塞比例高达三分之二；闪蒸罐清理难度大，罐内汽液分离器短时间内无法彻底清理，有时被迫拆下清理，检修周期过长。

德士古水煤浆气化的运行及改造李峥，陶美玲，李彩艳(兖矿鲁南化肥厂，山东滕州 277527) 2006-05-220 引言兖矿鲁南化肥厂的德士古水煤浆加压气化装置是国内第一套示范装置，世界第五套生产装置，该项目于1989开工建设，1993年4月建成投入试生产，同年六月份通过国家技术鉴定，1995年全面投产。

2001年12月新上基本上全部国产化的第三台气化炉，气化炉运行方式改为为两开一备，同时配套上第二套闪蒸系统。

2004年新增第三套闪蒸系统，达到了3台气化炉配套3套闪蒸系统运行。

在生产中，我们积累了丰富的经验，在气化系统长周期运行方面，有了更多的认识。

德士古水煤浆气化的工艺流程，在很多文章中都有介绍，本文不在赘述。

我厂的德士古工艺过程采用激冷流程，由四部分生产区域组成。

对长周期运转和相关技术改造我们将从煤浆制备及贮运、气化和渣水处理三个方面作出阐述。

1 煤浆的制备及贮运1.1 煤的合理配比德士古煤气化工艺的特点之一是对煤种的适应性广。

但从国内厂家运行情况看，要保证系统长周期、稳定运行，煤质的好坏有很大的影响。

确切地说灰分低、灰熔点低、粘温特性好的煤比较适应德士古气化。

我厂用煤为鲁南地区几家煤矿的烟煤，煤种的灰熔点、灰分、固定碳含量、水分等都各不相同。

通过对不同煤种的合理配比，确保所用原料煤的灰分控制在到17％～20％，灰熔点在1 250～1 300℃，使得气化反应状况良好。

1.2 煤浆中杂质的避免煤浆中如果有铁丝、大颗粒等杂物，对煤浆泵的影响是严重的，轻则单缸不打量，甚至会导致因煤浆泵流量过低造成气化炉停车的事故发生。

我们在上煤工序上增加了电磁铁的数目和功率，加强对磨煤机滚筒筛和煤浆振动筛的运行维护，做到了不因为人为原因导致煤浆波动现象的发生。

同时适当抬高位于煤浆槽底部的高压煤浆泵入口管线，避免煤浆槽底部淤积的大颗粒进入煤浆泵入口管线。

通过上述的措施，保证了煤浆制备和贮运的稳定。

2 气化2.1 去除破渣机和捞渣机破渣机和捞渣机都是根据德士古提供的条件订货的，实际正常运行中并无大的渣块。

多喷嘴对置式水煤浆气化技术华东理工大学洁净煤技术研究所煤炭气化，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。

气流床煤气化技术代表着发展趋势，是现在最清洁的煤利用技术之一，主要包括：以水煤浆为原料的多喷嘴对置式水煤浆气化技术、GE(Texaco)气化技术、Global E-Gas气化技术，以干粉煤为原料的Shell气化技术、Prenflo气化技术、GSP气化技术。

煤气化技术是发展煤基化学品(氨、甲醇、二甲醚等)、煤基液体燃料、先进的IGCC发电、多联产系统、制氢、燃料电池等过程工业的基础，是这些行业的共性技术、关键技术和龙头技术。

据专家估计，我国“十一五”末期年气化用煤估计约1亿吨。

以煤间接液化为例，规模为500万吨/年的生产装置，气化用煤在2200~2500万吨/年。

国内在建的甲醇装置、合成氨装置、煤制油装置和处于筹建中煤制烯烃装置、煤制油装置、甲醇装置等，已展现了对煤气化技术的强劲需求。

“九五”期间华东理工大学、兖矿鲁南化肥厂、中国天辰化学工程公司承担了国家重点科技攻关课题“新型(多喷嘴对置)水煤浆气化炉开发”，进行了多喷嘴对置式水煤浆气化炉的中试研究。

有关部门组织的鉴定和验收认为“填补国内空白”和“国际领先”。

“十五”期间多喷嘴对置式水煤浆气化技术已进入商业示范阶段。

“新型水煤浆气化技术”已获“十五”国家高技术研究发展计划(863计划)立项，由兖矿集团有限公司、华东理工大学承担，在兖矿国泰化工有限公司建设多喷嘴对置式水煤浆气化炉及配套工程，进行多喷嘴对置式水煤浆气化技术的工业示范。

在国家发改委的支持下，山东华鲁恒升化工股份有限公司大氮肥国产化工程建设一台多喷嘴对置式水煤浆气化炉(6.5MPa，日处理煤750吨)。

现两套多喷嘴对置式水煤浆气化工业示范装置均已进入正常工业运行。

壳牌煤气化与德士古煤气化工艺对比前言壳牌加压气化法与德士古水煤浆加压气化法均为目前世界上较先进的气化技术，同属气流床加压气化法。

其共同特点是工艺对煤的适应范围较宽，可利用粉煤，单台气化炉生产能力较大，气化操作温度高，液态排渣。

碳转化率高，煤气质量好，甲烷含量低，不产生焦油、萘、酚等污染物，炉灰渣可以用作水泥的原料和建筑材料，“三废”处理简单，易于达到环境保护的要求，生产控制水平高，易于实现过程自动化及计算机控制。

但两种气化技术在许多方面有着各自鲜明的特点，本文从以下几个方面对比壳牌（SHELL）和德士古(TEXACO)的气化技术。

一、壳牌（SHELL）和德士古（TEXACO）工艺比较Shell煤气化的基本思路是: (1)夹带物流;( 2)纯氧作气化剂; (3)夹套水冷壁;(4)液态排渣; (5)对称切向进料喷嘴; (6)干粉进料。

流程简述:原料煤输送至磨煤机,磨煤机把原料煤粉碎至合适有效的气化尺寸(质量分数为90 %的颗粒小于100µm) ,煤粉碎的同时用惰性气体干燥,把蒸发后的水蒸气带走,经内部分离器分级后,合格的煤粉被收集在沉降池里,气化所需要的氧气由空气装置提供,空分装置来的氮气经压缩后为输煤系统提供低压氮气和高压氮气。

干燥后的合格的煤粉被氮气输送至煤加压及供料系统,加压后的煤粉、氧气和蒸汽通过成对喷嘴进入气化炉,气化炉的操作压力为3. 0M Pa～4. 0M Pa,反应温度高达1 400℃～1700℃,熔渣自气化炉的下部流出,与水接触,形成固体颗粒通过灰锁排出。

温度为1500℃的出口气体与冷激气混合后,降至900℃进入废锅,经废热锅炉回收热量,合成气温度降至250℃,再经陶瓷过滤器将合成气中的粉尘降至3 m g/m3～5 m g/m3,进入水洗塔,使合成气中的粉尘含量进一步降至1 mg/m3送后工序。

工艺特点:具有操作弹性大、原料适用性强、环保性能好等,煤种适应范围广,碳转化率> 99. 5 %,气体成分中(CO + H2)的体积分数> 90%,冷煤气效率高，达80～83%；氧耗低，与Texco水煤浆气化相比，氧耗至少低15%。

探索德士古水煤浆加压气化工艺摘要：水煤浆是由70%左右的煤炭、30%的水和少量添加剂组成，德士古水煤浆加压气化工艺是在重油气化基础上发展起来的第二代煤气化技术，是一种简单、成熟、方便的煤气化工业应用技术，而且相比于传统方式而言，水煤浆还有环保、节能的优势，其主要工艺流程包括制备水煤浆、煤浆储存和运输、水煤浆气化和水处理4道工序，本文简要分析了德士古水煤浆加压气化工艺的优缺点和工艺流程。

关键词：德士古；水煤浆、加压气化；工艺流程德士古水煤浆加压气化的基本工艺过程是使用煤浆泵将煤浆送入德士古烧嘴中，同时将空气中的高压氧也送入其中，两者一同进入气化炉中，充分混合雾化，在1400摄氏度温度下进行气化反应，生成的高温合成气和残渣一起进入冷激室，将合成器经过冷却、除尘等工序装瓶，将残渣冷却后沉积在底部，实现有效气与残渣的分离。

一、德士古水煤浆加压气化工艺优缺点1.优点：（1）煤种适应范围广，理论上可以利用高水分、高灰份、高粘结性的煤种，既不受熔点限制，也不受煤块度大小限制，其最终都会湿磨成水煤浆。

（2）资源利用率高，液氧泵提供，一般其压力等级为 2.7MPa、4.0MPa、6.7MPa、8.5MPa等，气化压力高，减少后续不必要的工序。

同时热能利用率高，水煤浆气化通常在1400摄氏度下进行，常利用冷激的方式回收利用热能。

（3）化工污染物少，由于该工艺是在1400摄氏度下进行，产物中不含有焦油等污染物，同时废水中的主要成分是含氰化合物，易于处理。

2.缺点：（1）工作噪音大。

（2）需热备用炉，气化炉一般工作两个月左右就要单炉停车检修，而备用炉需要在1000摄氏度以上温度下才可以正常投料，因此在正常工作时，也要保持备用炉处在热备用状态，增加耗能。

（3）工艺烧嘴寿命短，在高温和煤浆持续冲刷下，烧嘴的使用寿命不超过2个月。

（4）黑水管线易堵塞、结垢，气化炉和碳洗塔排出的黑水中固体废渣含量非常多，经常堵塞黑水管，影响设施正常运行。

四喷嘴水煤浆气化炉温度的控制摘要：四个喷嘴水煤浆气化炉四将布置在同一水平面燃烧器煤泥和氧气在一定比例进入气化炉，德士古气化炉，流场是非常不同的，反应物在炉长时间，导致整个炉等温反应器，上部和下部温度50℃。

炉内分布有四对高温热电偶，用以指示气化炉内的温度。

在此基础上，主要讨论了四喷嘴水煤浆气化炉的温度控制问题。

关键词：四个喷嘴；水煤浆气化炉；温度控制1、确定气化炉的操作温度CWS和氧气按一定比例进入气化炉。

在煤种保持不变的条件下，氧煤比与炉温有一定的对应关系。

当氧气流量恒定时，煤泥浓度降低，气化炉温度呈上升趋势，反之呈下降趋势。

当煤泥浓度恒定时，氧气流量增大，气化炉温度升高，反之亦然。

不同的温度对应不同的气体成分，尤其是甲烷，这是最敏感的。

热电偶正常时，应及时绘制相应的甲烷含量与温度关系曲线，并根据工艺指标的变化及时调整气化炉。

之前确定气化炉操作温度在煤灰熔点+ 50℃，但近年来，由于煤炭原料供应短缺，一些原料煤供应商添加其他高灰熔点煤气化炉稳定运行的限制。

为了保证气化炉的运行稳定，基本以灰分的粘温特性作为确定运行温度的前提，并结合煤浆灰分的熔点进行确定。

为了延长耐火砖的使用寿命，气化炉的运行温度不宜过高，在液渣排放条件下，应尽量保持较低的运行温度。

2、气化炉运行温度因素2.1各类煤引起的温度变化气化炉温度是直接反映气化炉运行是否正常的重要参数之一。

因为每个组件在气化炉在1350 ~ 1500℃下可以获得理想的转化率，和稳定的温度可以大大提高耐火砖的使用寿命是昂贵的。

气化炉的温度是通过高温热电偶插入炉膛的室，如果气化炉的运行温度大于1350℃或更高，将导致高温热电偶测量值漂移和温度越高，漂移的更严重。

因此，应选择合适的运行温度，以保证气化炉的正常运行。

气化炉的运行温度是根据煤灰的粘温特性确定的。

渣的粘度在理论上控制在3 ~ 25Pa•s，实际粘度一般控制在10Pa•s左右。

粘度小于3Pa•s时，对燃烧器和耐火砖的使用寿命影响较大。

谢尔干煤粉气化工艺与德士古水煤浆气化工艺的比较刘金江　牛明利　董泮洲(浩良河化肥厂　黑龙江省伊春市　153103) 我厂是以重油为原料生产尿素的中型氮肥厂,原设计生产能力为年产合成氨5万t,尿素8万t,于1974年建成投产。

1988年进行了二期技术改造,1990年10月投产,现在生产能力已达到年产合成氨12万t,尿素20万t。

1　我厂“油改煤”情况近几年来,由于各炼油厂竞相上了重油深加工装置,使重油资源短缺,重油价格不断上涨达到1200元 t以上,企业的经济效益急剧下降,面临亏损的局面。

1994年原化工部对此作了专题调查,针对我国部分化肥企业设备陈旧、原料紧缺、亏损严重等问题,提出了改变原料路线的技术改造设想。

作为第一批“油改煤”企业,我厂于1995年编写了项目建议书,同年9月委托中国天辰化学工程公司编制了《浩良河化肥厂“油改煤”化肥工程可行性研究报告》。

1999年3月17日国家计委批准了可行性研究报告。

“油改煤”化肥工程主要是改变原料路线,使合成氨生产能力由12万t a提高到18万t a,尿素生产能力由20万t a提高到30万t a。

我厂油改煤工程已由天辰化学工程公司完成了初步设计,工程总投资97087132万元。

改造项目主要有:新建德士古水煤浆气化装置两套;增加生产能力为15000m3 h氧气的空气装置一套;设置年产13万t氨的合成气净化装置一套,以及合成氨和尿素装置的填平补齐等。

我厂选用鹤岗矿务局兴安矿原煤作为原料,其工业分析(分析基)为:水分1106%;灰分21120%;挥发分28159%;固定碳49115%;低发热量251256M J kg;可磨系数H G I=58;元素分析(干基,重量百分比)如下:C H N S O灰分C l 65185413201570109717421143190×10-6 西北化工研究院认为此煤种可用于水煤浆加压气化,气化后气体组成如下(体积百分比):CO H2CO2N2+A r CH4H2S+CO S431203518620150139<0110135 但作为油改煤的化肥工程其比氧耗和比煤耗偏高,产气率仅为1183m3 kg(干煤),有效气体含量较低,CO+H2=79108%。