德士古气化炉的优缺点

德士古煤气化工艺分析作者：刘强来源：《环球市场》2017年第17期摘要：我国的德士古煤气运行水平明显低于国际水平，为了提高德士古运行水平，保证工作效率，因此有必要对德士古煤气化工艺进行分析。

文章指出德士古煤气化技术优势和劣势，通过分析德士古煤气化技术工艺组成部分指出其工艺要点，讨论了德士古煤气化技术废气、废气处理。

关键词：德士古；煤气化；工艺分析引言德士古（Texaco）水煤浆气化技术是国内外成功应用的煤气化技术之一，但据有关统计数据显示，国内装置的运行整体水平低于国际水平。

企业安全生产、提高经济效益的前提条件就是煤气化工艺及装置的长周期安全运行，因此煤气化工艺以及装置的长周期安全运行受到了高度关注，达到装置安、稳、长、满、优运行是企业迫切需要达到的目标。

1德士古煤气化工艺分析1.1德士古煤气化技术水煤浆加压气化技术，属气流床加压气化技术，原料煤磨制成水煤浆后经泵进入气化炉顶部单烧嘴下行制气，原料煤输送、制浆、泵送入炉系统比干粉煤加压气化要简单明了。

德士古煤气化技术原料煤适用范围广泛，烟煤、无烟煤、气煤、高硫煤、次烟煤及低灰熔点的劣质煤、石油焦等都可以用作气化原料。

1.2德士古煤气化技术优缺点1.2.1优点。

德士古气化工艺可以利用烟煤、次烟煤、石油焦以及煤加氢液化残渣等。

不受灰熔点限制，由于煤最终要磨制成水煤浆，所以煤的块度大小不受限制。

排渣经排渣系统固定程序控制，无需停车，气化开停车次数少，保证操作系统稳定。

炉内气化压力高，节约了能耗和成本；合成气质量较好，炉内气化温度高；安全性能较高，气化系统水在本系统循环使用，外排废水较少，比较环保。

1.2.2缺点。

煤在磨制成煤浆的过程中，由于磨料的相互碰撞，不可避免地产生噪音污染，一般制浆厂房的噪音都在95dB以上，给现场操作人员的身体健康带来极为不利的影响。

煤浆泵备件消耗高，购买周期长，水煤浆气化耗氧量高，需要备用热源，气化炉耐火材料寿命短。

2德士古煤气化工艺分析2.1工艺流程水煤浆气化过程有煤浆制备、煤浆气化、灰水处理等工序：将煤、石灰石、添加剂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；煤浆由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开始氧化成为粗煤气；经喷嘴洗涤器粗煤气进入碳洗塔，冷却除尘后进入一氧化碳变换工序；经灰水处理工段4级闪蒸处理后，一部分气化炉出口灰水返回碳洗塔作洗涤水，通过泵进入气化炉，剩余部分灰水作废水处理。

一、Texaco煤气化工艺介绍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。

1 945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。

7 0年代开发并推出具有代表性的第二代煤气化技术，即加压水煤浆气化工艺，70年代末80年代初完成示范工作并实现工业化，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。

德士古水煤浆气化技术包括煤浆制备、灰渣排除、水煤浆气化等技术。

先后在美国、日本、德国及我国渭河、鲁南、上海三联供建成投产多套工业生产装置，经多年的运行实践证明，德士古加压水煤浆气化技术是先进并成熟可靠的。

见下图。

水煤浆经高压煤浆泵加压后与高压氧气(纯度为98％以上)经德士古烧嘴混合后呈雾状，分别经喷嘴中心管及外环隙喷入气化炉燃烧室，在燃烧室中进行复杂的气化反应，反应温度为1350-1450℃，压力为4.0-6.0Mpa，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。

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。

二、德士古水煤浆气化工艺的环保优势德士古水煤浆气化工艺的气化反应是在1200~1500℃的高温下进行的，炉膛中的还原气氛使煤或残留物的有机成分几乎完全分解，并且阻碍了有害于环境的新化合物例如烃类的生成。

典型的灰渣组成如下：灰分组成：这些灰渣与燃煤电厂的灰渣没有什么区别，也被广泛的应用在建材行业中。

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。

德士古煤气化法的特点
德士古煤气化法是一种常用的煤气化技术，被广泛应用于煤炭转化为燃料和化工产品的过程中。

它具有以下几个特点：
1. 高效能：德士古煤气化法能够将煤炭中的碳氢化合物转化为气体燃料，实现煤炭资源的高效利用。

与传统的直接燃烧方式相比，煤气化能够提高能源利用率，减少煤炭的消耗量。

2. 多产物：煤气化过程中，除了产生燃料气体外，还能够产生一系列有价值的化学产品，如合成气、合成油和合成醇等。

这些产物可以用于发电、制造化学品以及石油替代品等领域，增加了能源资源的综合利用。

3. 灵活性：德士古煤气化法适用于不同种类的煤炭，包括贫瘠煤、褐煤和无烟煤等。

它能够根据煤炭的特性进行调整和优化，以达到最佳的气化效果。

同时，该技术还可以适应不同的产物需求，根据市场需求进行调整。

4. 环保性：德士古煤气化法相比于传统的燃烧方式，减少了大量的烟尘、SOx和NOx等有害气体的排放。

通过气化过程中的高温和高压条件，有助于清除煤炭中的硫和灰分，减少了燃烧过程中的污染物排放。

此外，该技术还能够通过合理的废气处理和固体废弃物利用，进一步减少环境污染。

5. 可持续性：德士古煤气化法在煤炭资源紧张的背景下具有重要意义。

通过煤炭气化，可以将煤炭转化为可再生的气体燃料，为能源供应提供了新的选择。

同时，该技术还能够利用生物质、废弃物和焦炉煤气等非煤炭资源，扩大能源的多样化供应。

总体而言，德士古煤气化法具有高效能、多产物、灵活性、环保性和可持续性等特点。

它是一种重要的煤气化技术，能够有效地利用煤炭资源，减少环境污染，同时还能够为能源供应提供新的选择。

德⼠古⽓化技术Texaco Texaco（（德⼠古德⼠古））⽓化技术德⼠古⽓化是⼀种以⽔煤⽓为进料的加压⽓流床⽓化⼯艺。

⼀、德⼠古⽓化的基本原理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。

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。

⼆、Texaco Texaco（（德⼠古德⼠古））⽓化炉技术特点德⼠古⽓化炉是⼀种以⽔煤浆进料的加压⽓流床⽓化装置，⽔煤浆由⽓化剂夹带由专门的喷嘴喷⼊炉内，瞬间⽓化。

优点优点：：（1）甲烷含量低，利于甲醇与氨的合成（2）设备结构简单，内件很少；理论上可以⽤于任何煤种（3）具有较长的实际运⾏经验，操作危险性⼩，可⽤率达80%-85%（4）利⽤⽔煤浆便于⾼压泵送的特点，可以制备压⼒很⾼的粗煤⽓（5）能充分利⽤⼀切污⽔源制作⽔煤浆（6）⽓化炉的运⾏费⽤较低（7）后续的除灰系统⽐较简化缺点缺点：：对煤质要求⽅⾯，要求活性好，灰熔点低，由于其⼯艺原料是⽔煤浆（含碳60%左右）要求流动性、成浆性、灰熔点、可磨性、灰份要求严格必须试烧认可，改变煤种也需要经过试烧认可。

德士古气化炉的优缺点淮化“1830”工程是于2000年建成投产的一套年产18 万吨合成氨并加工成30 万吨尿素的生产装臵, 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化工艺技术。

该工艺是美国德士古石油公司受重油气化的启发, 于1948 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设备进行合理改造后, 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臵, 其系统工艺技术已基本成熟。

淮化公司的气化装臵由磨煤、低压煤浆泵、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 6 年来, 总体运行情况良好, 同时也暴露出一些问题。

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臵。

虽然在煤浆制备、操作压力及装臵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: (1) 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。

( 2) 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53天。

( 3) 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减小了比容积, 提高了单炉产量; 其次产品气具有的高压节省了煤气压缩所需要的能耗和费用。

德士古水煤浆气化炉一、简介我国石油和化学工业在快速发展的同时，正面临着资源、能源和环境等多重压力”。

由于我国石油和天然气短缺，煤炭相对丰富的资源特征，加之国际油价的持续高位运行状态，煤炭在我国的能源和化工的未来发展中所处的地位会变得越来越重要。

目前，煤炭在我国的能源消费比重不断加大，用于发电和工业锅炉及窑炉的比例大约为70%左右，其余主要是作为化工原料及民用生活。

随着煤化工技术的不断发展，煤炭作为化工原料的比重将会得到不断的提高。

传统的煤化工特点是高能耗、高排放、高污染、低效益，即通常所说用煤行业的“三高一低”。

随着科技的不断进步，新型的煤气化技术得到了快速的发展，煤炭作为化工原料的重要性得到了普遍的认可。

煤化工目前采用的方法主要有三个途径：煤的焦化、煤的气化、煤的液化。

由于最终产品的不同，三种途径均有存在的市场。

煤焦化的直接产品主要有焦炭、煤焦油及焦炉气，煤气化的直接产品主要有合成气、一氧化碳和氢气，煤液化后可直接得到液体燃料。

煤焦化产业相对比较成熟，煤液化存在直接液化和间接液化两种方法，技术的成熟程度和投资等原因，制约了产业化和规模化的进一步发展。

随着煤气化技术的不断成熟，特别是加压气化方法的逐步完善和下游产品的多样化，煤气化已成为我国目前煤化工的重中之重。

其中煤炭气化中以德士古水煤浆气化炉为典型代表。

德士古气化法是一种以水煤浆为进料的加压气流床气化工艺。

它是由美国德士古石油公司下属德士古开发公司在以重油和天然气为原料制造合成气的德士古工艺基础上开发成功的。

第一套日处理15t煤的中试装置于1948年在美国建成，试验了20种固体燃料，包括褐煤、烟煤、无烟煤、煤液化半焦以及石油焦等。

1956年在美国摩根城(MorganTown)又建立了日处理100t煤、操作压力为2．8MPa的德士古炉。

目前，德士古气化的工业装置规模已达到日处理煤量1600t。

它是经过示范性验证的、既先进又成熟的第二代煤气化技术。

德士古气化炉的优缺点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减小了比容积, 提高了单炉产量; 其次产品气具有的高压节省了煤气压缩所需要的能耗和费用。

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。

德士古气化炉的优缺点理费用; 第四, 气化炉渣为固态排放物, 没有飞灰等带出, 不污染环境, 而且是良好的建筑材料。

当然, 德士古气化工艺虽然与传统的煤气化工艺比较有诸多优势, 但它并非完美无缺, 需进一步改进的明显不足有以下几点:( 1) 制浆噪音大。

煤在磨制( 球磨、棒磨) 成煤浆的过程中, 由于磨料( 钢球、钢棒) 的相互碰撞, 不可避免地产生噪音污染, 一般制浆厂房的噪音都在95dB 以上, 给现场操作人员的身体健康带来极为不利的影响。

( 2) 煤浆泵备件消耗高。

淮化公司用于给气化炉送料的高压煤浆泵, 使用的是液压隔膜泵。

其主要备件隔膜及单向阀的使用寿命基本在4～6 个月, 其中单向阀每套价格在11500 元左右, 隔膜每只约8000 元, 每台泵需用单向阀6 套, 隔膜3 只, 维护费用很高; 并且到目前为止, 该类备件完全依赖进口, 购买周期长, 给稳定生产带来隐患。

( 3) 水煤浆气化氧耗高。

德士古气化炉氧耗一般都在400Nm3/1000Nm3 ( CO+H2) 以上。

为了降低氧耗, 需选择灰份低、灰熔点低的煤, 且煤的成浆性要好, 以便制得高浓度的煤浆, 减少气化炉内气化水而耗氧。

当煤的灰份、灰熔点上升, 成浆性能降低时, 氧耗将大幅度提高, 同时助熔剂、煤浆添加剂、炉砖的消耗也迅速上升,降低了系统的经济效益。

( 4) 需备用热源。

德士古气化炉投料时, 其炉内温度必须在1000℃以上方可, 这就要求本系统外有备用热源设备, 已经超出了大部分工矿企业常规的水、气、汽公用工程; 另外, 如果需要维持热备用炉, 其能耗是很大的, 需煤气150～1500Nm3/h、空气150～1500Nm3/h 及部分抽引蒸汽和冷却水。

( 5) 气化炉耐火材料寿命短。

气化炉耐火材料一般包括背衬砖、支撑砖及向火面砖。

其中向火面砖的使用寿命是决定气化炉能否长周期运行、降低生产成本的关键因素之一。

在淮化公司新建“1830”的时候, 世界上使用最多的是法国砖、奥地利砖及美国砖, 进口到国内一炉砖需要75 万美元( 约合人民币600 万元) , 其使用寿命在1～1.5 年左右。

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。

德士古水煤浆气化炉简介我国石油和化学工业在快速发展的同时，正面临着资源、能源和环境等多重压力”。

由于我国石油和天然气短缺，煤炭相对丰富的资源特征，加之国际油价的持续高位运行状态，煤炭在我国的能源和化工的未来发展中所处的地位会变得越来越重要。

目前，煤炭在我国的能源消费比重不断加大，用于发电和工业锅炉及窑炉的比例大约为70%左右，其余主要是作为化工原料及民用生活。

随着煤化工技术的不断发展，煤炭作为化工原料的比重将会得到不断的提高。

传统的煤化工特点是高能耗、高排放、高污染、低效益，即通常所说的“三高一低”。

随着科技的不断进步，新型的煤气化技术得到了快速的发展，煤炭作为化工原料的重要性得到了普遍的认可。

煤化工目前采用的方法主要有三个途径：煤的焦化、煤的气化、煤的液化。

由于最终产品的不同，三种途径均有存在的市场。

煤焦化的直接产品主要有焦炭、煤焦油及焦炉气，煤气化的直接产品主要有合成气、一氧化碳和氢气，煤液化后可直接得到液体燃料。

煤焦化产业相对比较成熟，煤液化存在直接液化和间接液化两种方法，技术的成熟程度和投资等原因，制约了产业化和规模化的进一步发展。

随着煤气化技术的不断成熟，特别是加压气化方法的逐步完善和下游产品的多样化，煤气化已成为我国目前煤化工的重中之重。

其中煤炭气化中以德士古水煤浆气化炉为典型代表。

德士古气化法是一种以水煤浆为进料的加压气流床气化工艺。

它是由美国德士古石油公司下属德士古开发公司在以重油和天然气为原料制造合成气的德士古工艺基础上开发成功的。

第一套日处理15t煤的中试装置于1948年在美国建成，试验了20种固体燃料，包括褐煤、烟煤、无烟煤、煤液化半焦以及石油焦等。

1956年在美国摩根城(MorganTown)又建立了日处理100t煤、操作压力为2．8MPa的德士古炉。

目前，德士古气化的工业装置规模已达到日处理煤量1600t。

它是经过示范性验证的、既先进又成熟的第二代煤气化技术。

德士古气化炉是所有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。

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。

德士古水煤浆加压气化的几个重要影响因素孙鸿，丛玉梅（贵州开阳化工有限公司，贵州开阳550300）日期：2007-8-17 德士古水煤浆加压气化作为第二代煤气化技术，有其独特的优越性，但也存在某些方面的局限，我们理应对其影响因素进行探究，以便更好地指导生产。

下面我们就从原料煤、配煤及助熔剂、水煤浆浓度及粒度、氧煤比、气化炉操作压力和气化炉主要部件等方面着重进行探讨：1 原料煤的选用根据德士古水煤浆加压气化技术的特性，在原料煤的选用上，应特别注意以下几点：（1）原料必须定点供应，这样煤质才能稳定，操作才容易控制，系统才能得以稳定运行。

（2）发热量要达25.12MJ/kg（一般的烟煤都能达到这个要求），越高越好。

（3）挥发分含量越高，越有利于德士古气化反应，增加煤气产率。

优化指标为Vdaf＞37%。

（4）固定碳含量越高越好。

（5）选用含内在水份较低的煤，这样水煤浆的浓度可以制得高一些。

根据经验，最高内在水分Ｍad≤8%为宜。

（6）选用的原料煤成浆性要好，这样制得的水煤浆才具有浓度高、表观粘度低、流动性好和稳定性好的性能。

目前评价成浆难易程度的数学模型如下：Ｄ=7.5＋0.5Ｍad－0.05HGI式中，Ｍad——煤的分析基最高内在水分；HGI——煤的哈氏可磨指数；Ｄ——成浆难度指数。

当Ｄ≤4时，煤易成浆；4＜Ｄ≤7，成浆难易程度一般；7＜Ｄ≤10，煤难于成浆；Ｄ＞10，极难成浆。

（7）煤中的灰含量越低越好。

煤中的灰分是不直接参加气化反应的惰性物质，但在煤气化时要消耗热量用于灰分本身的熔化，使氧耗增加。

根据有关资料介绍，在同样气化压力、温度、水煤浆浓度和有效气体产率等条件下，原料煤中灰分含量增加5%，氧气消耗增加3.5%～4.5%，煤耗要增加6%～10%。

另外，原料煤的灰含量增加，水系统的灰含量也会随之增加，造成渣水处理系统灰垢严重，影响系统的长周期稳定运行。

因此，在一般情况下，宜选用灰分含量低的煤，有利于节约能耗，降低成本，但经过技术经济比较，有时灰分含量稍高的煤也是可以采用的。

德士古水煤浆加压气化技术的优缺点优点1、煤种适应范围广可以利用次烟煤、烟煤、焦、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〕；不受煤的块度大小限制，因最终要经湿磨制成m3/1000Nm3 COH2以上，为了降低氧耗，应尽量选择灰份低、灰熔点低的煤，成浆性要好，以便可制得高浓度的煤浆，减少3/h,空气150～1500Nm3/h及局部抽引、冷却水。

假设能通过强化管理，优化操作，确保单炉长周期运转，做到方案停车，检修前将备用炉温升上来，就可不需热备用炉。

3、气化炉耐火材料寿命短耐火材料中的向火面砖是气化炉能否长期运转、降低生产本钱的关键材料之一。

目前世界上可生产向火面砖的国家有法国、奥地利、美国、等。

法国砖的特点是在操作温度低的条件下性能比拟好，适应操作温度变化大；而奥地利砖、美国砖操作温度高时性能好，但操作温度变化大时易变脆。

渭河化肥厂开车一年三台气化炉向火面砖全改换过，一炉砖需75万美元，而且换一炉砖周期长，影响生产二个月。

目前，我们国内洛阳、新乡已研制出价廉、耐高温侵蚀，而且使用寿命长的耐火材料。

完全可以满足生产需要。

同时在安装时要保证筑炉质量，操作上加强管理减少炉温波动，可适当地延长向火面砖的寿命。

4、气化炉炉膛热电偶寿命短由于气化炉外壳与耐火砖的受热后膨胀系数不同，而发生相互剪切，进而损坏热电偶。

每次炉温改变，我们尽量控制好外壳与炉膛温度，来保证热电偶不坏。

如果在热电偶坏时，我们可根据气中CH4含量的变化及炉子排出渣的颜色、颗粒的大小及形状来判断炉温，这就要求我们要有过硬的业务水平，积累经验，可看系统其它参数，来控制炉温，维持系统正常生产。

5、寿命短的稳定运行是操作好气化炉的另一个重要因素。

烧嘴的寿命短〔个月左右〕而且昂贵〔2021元/个〕。

根据德士古气化操作经验，烧嘴是引起气化炉停车次数最多的原因，所以操作过程中必须会根据炉子运行运状况判断烧嘴的运行情况。

我们可以从烧嘴冷却水系统、气化炉压差、气体成分等来判断烧嘴运行情况，我们还专门对烧嘴系统设置了联锁，如运行情况恶化，气化炉停车，否那么轻者烧嘴偏喷冲刷侵蚀耐火砖，重者烧坏烧嘴。

壳牌与德士古煤气化技术比较（一）对煤质的要求壳牌煤气化工艺（SCGP）采用干法粉煤进料及气流床气化，因而对煤种的适应性广，能气化无烟煤、石油焦、烟煤及褐煤等各种煤。

能成功地处理高灰份、高水份和高硫煤种。

该工艺过程对煤的性质诸如煤的活性、黏结性、机械强度、水份、灰份、挥发份等煤的一些关键理化特性要求不十分严格。

在美国休顿壳牌的Deer Park示范装置上气化了约18种煤（包括褐煤和石油焦）；在荷兰Demkolec工厂中成功地使用过包括澳大利亚煤、哥伦比亚煤、印尼煤、南非煤、美国煤、波兰煤等14种煤。

其中煤的水分在4.7-12.1%、灰分在4.5-16.2%（最高曾达35%）、高位发热27.2-32.9MJ/kg。

德士古煤气化工艺（TCGP）的原料是水煤浆，可用于水煤浆气化的原料种类比较广泛，例如各种烟煤、褐煤、泥煤、石油焦甚至城市垃圾。

但由于制备的水煤浆需要有良好的流动性和稳定性，以及炉内耐火砖对炉温的限制，因此德士古水煤浆气化工艺对原料煤的灰含量（宜不大于13%）、灰熔点（FT宜不高于1300℃）、可磨性（HGI宜大于50）、内水含量（宜不大于8%）以及化学活性均有一定的要求。

(二) 工艺特点比较1、壳牌粉煤气化技术壳牌煤气化工艺（SCGP）属加压气流床粉煤气化，采用废锅流程。

干煤粉用加压氮气（或二氧化碳）送入侧壁对称布置的气化炉烧嘴，气化所需的氧气和蒸汽也送入烧嘴。

气化炉在1400-1700℃范围内运行，火焰中心温度可1600-2200℃，气化炉操作压力为2-4 Mpa。

在气化炉内煤中的灰份以熔渣形式排出，其中绝大部份是从炉底经水激冷后成为惰性玻璃状排出。

出气化炉的粗煤气挟带的熔渣粒子被循环冷煤气激冷后（约800-900℃）进入合成气冷却器（水管式废热锅炉），以回收煤气热量并副产过热蒸汽。

然后煤气进入陶瓷过滤器除去细灰（﹤20mg/Nm3），再进入湿洗，进一步除尘（飞灰残留量﹤1mg/Nm3）和脱除煤气中的微量氯化物、氨、硫化物等。