华东理工大学科技成果——多喷嘴对置式水煤浆气化技术

多喷嘴对置式水煤浆气化技术工程设计介绍0 前言进入新的世纪以来，世界能源状况对我们国家的建设产生了重大影响，国家的能源安全、经济的快速发展、我国资源的基本构成等因素，使煤炭的综合利用以及煤化工事业受到了广泛的关注，同时也促成了空前规模的煤化工建设热潮，来自方方面面的投资正使煤化工以前所未有的速度发展。

该领域的装置规模、技术水平都有了整体的提升，新技术开发、装备制造能力以及生产管理水平也取得了可喜的进步。

随着一批大型煤化工装置陆续投产，人们在探询各种技术路线优劣时也能够更客观冷静，在总结和比选各种技术的特点时，也增加了几分把握。

如果说这些投产的装置在当初建设时还算大型的话，现在看来这只是进入更大规模装置建设的起点，也是国有大型煤炭、电力和石化企业进入煤化工领域的试水之举。

特别是“十一五”期间，国家对能源的消耗和废弃物的减排提出了明确的定量要求，由于煤气化对此举足轻重的影响而必将更加引人注目。

可以肯定地说，煤制油、煤制烯烃必将催生更大规模的煤化工装置。

煤气化技术作为煤化工装置的龙头自始至终是人们探索和争论的焦点，选择何种煤气化技术也是投资者在决策时最需要慎重考虑和把握的，实践也证明选择是否适合自己的煤气化技术对煤化工项目是至关重要的。

现以多年来参与水煤浆气化工程设计的经历，就多喷嘴对置式水煤浆气化装置工程设计谈一点体会。

1 多喷嘴对置式水煤浆气化技术的工艺特点目前己投入生产运行大型煤气化装置，采用水煤浆气化的装置普遍有较高的运转率，水煤浆气化的可靠性已无可争议，以GE(德士古)水煤浆气化技术为代表的单喷嘴水煤浆气化得到了广泛地认同，近年来研发成功的多喷嘴对置式水煤浆气化技术，也成功实现了在大型装置上的工业化运行。

“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课题《新型(多喷嘴对置)水煤浆气化技术开发》，进行了中间试验研究，有关部门组织了鉴定和验收。

“十五”期间进行了工业性示范装置的建设，由中国天辰化学工程公司负责进行多喷嘴对置式水煤浆气化装置和配套工程的设计，在兖矿国泰化工有限公司进行工程建设，工程列入“十五”期间的国家“863”计划。

２００８年第２９卷第６期氮肥技术摘要简要介绍华东理工大学和兖矿集团公司合作，成功开发了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，应用于工业生产中。

同时还介绍了研究开发的水冷壁式中试气化炉运行结果和粉煤加压气化技术工业示范装置的实施进展情况。

关键词煤气化多喷嘴对置式水煤浆粉煤１背景我国能源结构的特点是富煤、缺油、少气。

我国以煤为主的能源结构和国际能源市场形势，决定了我国必须立足国情，大力发展洁净煤技术，以此支持国民经济的快速发展，缓解油品供应紧张，保障国家安全。

煤气化技术是发展煤基化学品、煤基液体燃料、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（如图１所示），对发展经济和保障国家安全具有重要的战略意义。

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

的研究攻关，和兖矿集团有限公司合作，成功开发了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，在国内外产生了重大影响。

多喷嘴对置式水煤浆气化技术的工艺原理如图２所示，主要包括多喷嘴对置式水煤浆气化工序、分级净化的合成气初步净化工序、直接换热式含渣水处理工序。

图２多喷嘴对置式水煤浆气化技术工艺原理简图２技术研发历程多喷嘴对置式水煤浆气化技术是由华东理图１煤气化技术重要地位简图工大学洁净煤技术研究所（煤气化教育部重点实我国自上世纪８０年代开始引进国外煤气化验室）于遵宏教授带领的科研团队历经“九五”、技术，多年来一直依赖进口，受制于人。

据此估“十五”和“十一五”科技攻关开发成功。

“九五”期算，引进煤气化技术的专利实施许可费已高达２间，华东理工大学、鲁南化肥厂、中国天辰化学工亿多美元，这还不包括昂贵的专有设备费和现场程公司共同承担了国家“九五”科技攻关项目“新技术服务费等。

据估计，专有设备耗费外汇也高型（多喷嘴对置）水煤浆气化炉开发”，并完成了达数亿美元。

科技成果——多喷嘴对置式水煤浆气化技术适用范围化工行业煤制合成气行业现状同等产量条件下常压固定床技术：比氧耗380Nm3O2/kNm3（CO+H2）；有效气成分CO+H2含量60%-70%；碳转化率78%；年消耗71万tce。

成果简介1、技术原理水煤浆、氧气进入气化室后，相继进行雾化、传热、蒸发、脱挥发分、燃烧、气化等6个物理和化学过程，煤浆颗粒在气化炉内经过湍流弥散、振荡运动、对流加热、辐射加热、煤浆蒸发与挥发份的析出和气相反应等，最终形成以CO、H2为主的煤气及灰渣。

产生的合成气经分级净化达到后序工段的要求，同时采用直接换热式渣水处理系统。

2、关键技术多喷嘴对置式水煤浆气化技术采用四喷嘴撞击流、预膜式喷嘴，加强混合，强化热质传递。

关键技术设备包括：（1）由喷淋床与鼓泡床组成的复合床高温煤气洗涤冷却设备；（2）合成气“分级”净化。

由混合器、分离器、水洗塔组成的高效节能型煤气初步净化系统；（3）直接换热式含渣水处理系统；（4）预膜式长寿命高效气化喷嘴；（5）结构新颖的交叉流式洗涤水分布器；（6）国内首次成功实施停运气化烧嘴在线带压投料的操作技术。

3、工艺流程通过喷嘴对置、优化炉型结构及尺寸，在炉内形成撞击流，以强化混合和热质传递过程，并形成炉内合理的流场结构。

主要包括煤浆制备、输送单元，多喷嘴对置式水煤浆气化单元，煤气初步净化单元和含渣水处理单元，其中关键单元为气化、煤气初步净化和含渣水热回收。

图1 多喷嘴对置式水煤浆气化工艺流程图主要技术指标与引进的水煤浆气化技术相比，采用该技术可使比氧耗降低7.9%，比煤耗降低2.2%。

以北宿煤为原料，合成气有效气成分（CO+H2）含量84.9%，比氧耗309Nm3O2/1000Nm3（CO+H2），降低7.9%；比煤耗535kg/1000Nm3（CO+H2），降低 2.2%；碳转化率98.8%，提高2%-3%；产气率2.20Nm3/kg；有效气成分提高2%-3%；CO2含量降低2%-3%。

多喷嘴对置式水煤浆加压气化技术闫吉臣【摘要】In this paper , ifrstly, it takes a brief introduction of the signiifcance of coal gasiifcation technology and study the role of coal gasif ication technology research and the infuence on the whole economic society, besides, it focus on analyzing the application research of pressurization and gasiifcation of current opposed multi-nozzle water-coal-slurry, and then takes introduction of the process and characteristics of pressurization and-gasiifcation of current opposed multi-nozzle water-coal-slurry technology, and master the speciifc water-coal-slurry pressurization and gasiifcation technology and related technologies, ifnally through the concrete cases to analyze opposed multi-nozzle coal-water slurry pressurization and gasiifcat-ion technology. We hope the research in this article can bring more comprehensive knowledge and understanding for China’s opposed multi-nozzle water-coal-slurry pressurization and gasiifcation technology level, so that to promote effectively thedevelop ment of China’s coal gasiifcation technology industry.%本文首先对煤气化技术的意义进行简单介绍，了解进行煤气化技术研究的作用以及对整个经济社会的影响，重点分析目前多喷嘴对置式水煤浆加压气化技术的应用研究，然后对多喷嘴对置式水煤浆加压气化工艺的流程及特点进行介绍，掌握具体的水煤浆加压气化工艺及相关技术，最终通过具体的案例分析多喷嘴对置式水煤浆加压气化技术。

华理多喷嘴对置式水煤浆气化技术再创佳绩华理多喷嘴对置式水煤浆气化技术再创佳绩随着全球对环保和能源问题越来越重视，水煤浆气化技术因其高效、清洁和经济等特点成为了人们关注的热点之一。

然而，由于水煤浆不稳定、易结焦等缺陷，其气化过程不稳定，产生的氧化物等污染物排放高，给环境和人体健康带来极大威胁。

为了解决这些问题，研究者们一直在寻求新的水煤浆气化技术和改进措施。

而华理多喷嘴对置式水煤浆气化技术的出现，为这项技术的提高和优化打开了新的方向。

华理多喷嘴对置式水煤浆气化技术是一种新型多喷嘴气化技术，它能够有效地控制水煤浆气化过程，提高气化效率和产品质量，减少废气的排放，是目前能够实现“零污染”气化的一种技术。

首先，该技术的原理是将水煤浆喷入多喷嘴气化室内，在高温高压下，将煤中的碳化合物转化为可燃气体，同时污染物物质得到了充分转化和分解，达到减少废气排放的效果。

多喷嘴气化室的对置设计增加了室内物质和热量的均匀分布，有效地避免了喷嘴堵塞、结焦等问题，从而提高了气化效率和稳定性。

其次，该技术的优点非常突出。

华理多喷嘴对置式水煤浆气化技术可以在较低的氧气供应下获得高效的气化效果，并且能够实现高转化率和高选择性，提高产品的交流率和可利用率；该技术在设计上注重操作便捷和维护方便，提高了工作效率和操作安全性；此外，它还节能环保、降低了能源成本、减少了人力和物力投入。

再次，华理多喷嘴对置式水煤浆气化技术的应用前景广阔。

随着技术水平的提高和市场需求的增加，气化技术的发展越来越受到关注。

相信这种技术将可以广泛应用于电力、炼化、化肥、冶金等领域，成为煤炭清洁高效利用的重要手段。

因此，可以总结出华理多喷嘴对置式水煤浆气化技术再创佳绩的原因：一是采用了对置式设计，使得气化室内热量和物质的分布更加均匀，有效避免了结焦和堵塞等问题；二是能够高效地控制水煤浆气化过程，提高了气化效率和产物质量；三是具有很强的应用前景，可以广泛用于多个领域，成为煤炭清洁高效利用的重要手段。

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。

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。

多喷嘴对置式水煤浆气化技术简介多喷嘴对置式水煤浆气化技术是一种高效能的煤炭资源利用技术。

该技术通过将水煤浆喷射到气化装置中，利用高温和高压条件下的热化学反应，将煤炭转化为合成气和其他有用的化学品。

多喷嘴对置式水煤浆气化技术相比传统的气化技术有许多优势，可以提高气化效率、降低煤炭消耗量，并且能够适应各种煤种的气化。

原理多喷嘴对置式水煤浆气化技术主要由气化装置和燃料供应系统组成。

气化装置气化装置是该技术的核心部件，通常由多个喷嘴和反应器组成。

多喷嘴的设计可以提高煤炭与氧气的接触面积，增加气化反应的速率。

喷嘴之间的对置设计可以增加反应器的稳定性，避免局部过渡状况的发生。

气化装置的结构可以根据具体的应用需求进行调整和优化。

燃料供应系统燃料供应系统主要负责将水煤浆输送到气化装置中。

该系统通常包括水煤浆的储存罐、输送管道和喷嘴。

水煤浆进入喷嘴后，通过气化装置内的高温和高压气氛下的热化学反应，将煤炭转化为合成气和灰渣。

合成气可以用作燃料或用于其他化学工艺过程。

优势多喷嘴对置式水煤浆气化技术具有以下优势：1.提高气化效率：多喷嘴的设计可以增加煤炭与氧气的接触面积，加快气化反应的速率，从而提高气化效率。

2.降低煤炭消耗量：由于气化效率的提高，该技术相比传统气化技术可以降低煤炭的消耗量，减少煤炭资源的浪费。

3.适应性强：多喷嘴对置式水煤浆气化技术可以适应各种煤种的气化，包括高灰分煤和高硫煤等。

这使得该技术在煤炭资源利用方面具有广泛的应用前景。

4.灵活性高：多喷嘴对置式水煤浆气化技术可以根据实际应用需求进行灵活调整和优化。

喷嘴的数量和布置方式可以根据气化反应器的尺寸和工艺要求进行设计，提高技术的适应性。

应用多喷嘴对置式水煤浆气化技术在能源领域具有广泛的应用前景。

它可以利用煤炭等化石燃料资源，产生合成气和其他有价值的化学品。

合成气可以用作燃料，取代传统的煤炭燃烧方式，减少环境污染。

此外，合成气还可以用于化学工业和合成燃料的生产，具有较大的市场潜力。