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。

德士古和谢尔渣油气化工艺设计与应用比较齐亚平(内蒙古天野化工(集团)有限责任公司，内蒙古呼和浩特，010070) 2005-03-16德士古和谢尔气化工艺，都是采用部分氧化法制取有效气(CO＋H2)生产合成氨。

20世纪70年代后期我国引进了3套(镇海、乌鲁木齐、银川)德士古渣油气化激冷流程装置。

20世纪90年代初引进了3套谢尔渣油气化废锅流程装置。

现从设计和应用两方面进行比较，对两者更好地理解，以便在实践中更好地应用。

1 总体比较(见表1)从表1可看出，谢尔气化消耗比较低，每吨氨低62.6kg渣油，有效气成分多4.16％，操作压力低2.9MPa。

总体看谢尔气化比德士古气化能耗要低。

2 主要特点2.1 德士古气化工艺特点德士古气化压力比较高为8.7MPa。

操作压力高，气体体积就小，这不但有利于下游工序变换、甲醇洗和液氮洗的工艺操作，而且可以使系统设备与管道尺寸小，冷热损失少。

特别是换热器面积可大大降低，既节省投资又节约能源，提高效率。

一般设计2台气化炉，单台炉负荷设计能力为700t／d，2台气化炉并列运行。

目前有采用3台气化炉的，平时两开一备，这样可以交替检修，延长系统运转时间，减少检修次数。

3台高压柱塞泵，平时2台运行，备用一台，备用泵可以向2台气化炉供油。

2台高压液氧泵，平时2台同时运行，在一台液氧泵故障时，另一台可在几秒内将负荷由50％增加到100％，确保气化炉用氧。

烧嘴为双套管喷嘴，中心管走氧气，套管内走渣油和蒸汽的混合物；喷嘴头部有冷却水夹套。

气化炉下部使用激冷环。

2.2 谢尔气化工艺特点谢尔气化炉一般设计2台并列运行，气化炉炉膛容积大，燃烧温度低，使用寿命长，耐火衬里寿命长。

也采用三联柱塞泵供渣油和柱塞泵供液氧，但压力要低的多。

使用共环式烧嘴，最外面有屏蔽蒸汽环隙，屏蔽蒸汽用来保护烧嘴免受返流蒸汽和炉壁辐射的伤害；最外层设有冷却水夹套，冷却水压力比炉膛内压力高，这样可以防止烧嘴前端烧穿时炉内可燃气冲出气化炉。

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。

德士古水煤浆气化技术特点摘要：由于工业化时代的降临，能源在人们生活中的位置越来越重要，资源变得不可或缺，能源被越来越多的人们所需要，同时，也提高了我国能源开发和加工的技术水平。

且主要分析了德士古水煤浆气化技术的特点与工艺，探究了我国德士古水煤浆气化技术的发展历程，综合实际状况对存在的问题进行了梳理总结，对德士古水煤浆气化技术的研发与应用进行了简单的分析。

关键词：德士古水煤浆气化技术；特点；发展水煤浆是70年代末国际石油危机时出现的一项煤炭高新技术产品，它是由70%左右的煤炭、30%的水和少量添加剂组成的外观像重油的产品。

水煤浆技术是将固态的煤燃料变为液态的煤基燃料。

它既保留了煤的燃烧特性，又具备了类似重油的液态应有的特点。

用它代替重油燃烧，是一种制备相对简单、便于运输储存、安全可靠的新型清洁燃料，在西方发达国家已经得到工程应用。

我国是一个煤炭资源丰富而石油资源相对短缺的国家，煤炭消耗占我国能源总消耗的75%。

煤气化作为洁净煤技术的重要组成部分，具有主导性地位，而德士古水煤浆气化技术又是煤炭气化技术的典型代表。

它是一种以水煤浆为进料的加压气流床气化工艺，具有对煤种适应性大、整体热利用率高等优点。

本文介绍了德士古水煤浆气化工艺，并对其应用前景进行了展望。

一、加压水煤浆气化的优点1.对煤种的要求较传统的方式来说更宽泛年份浅一点的烟煤和粉煤都可以作为原料。

对1350℃的要求是不超过灰熔点的温度。

煤的耐磨性和塑性都很好，60％为水煤浆最低浓度。

2.气化压力范围大工业装置操作压力可以在2.5~8.0MPa，其中4.0MPa更常见，现在对越来越大的设备需求增大，越来越多地采用6.5MPa，高气化压力可以节省合成压缩功。

3.气化炉热利用率高热冷却过程中产生的蒸汽含量高的合成气体用于合成氨的生产。

在转化过程中不再需要蒸汽。

废锅工艺也可回收热量，产生高压蒸汽。

4.气化炉内无传动装置，结构比较简单。

5.单位体积产量大，直径2800mm，4.0MPa气化炉，日产氨或甲醇500t，目前中国最大直径气化炉为4000mm。

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。