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。流场相对合理，固体颗粒在炉内停留时间长，有效气体成分高，碳转化率高，耐火砖使用寿命长。
多喷嘴对置式水煤浆气化炉有以下优点：
1、预混雾化优势明显。多喷嘴的气化炉由于喷嘴尺寸大幅度的减小，特别是中环煤浆通道尺寸的大幅度减小，有利于喷嘴的雾化操作。
2.煤浆进入炉内的流场结构优势明显。由于有撞击流股的存在，增加了炉内物流的混合交错的机会，强化了气化炉内的物料的传质传热过程，延长了物料在炉内停留时间，有利于气化反应的进行，有利于提高碳的转化率和单位气化炉燃烧室容积的生产能力。物料平均停留时间为8.6s，高于Texaco气化炉（5—6s）2s以上。
3.具有运行稳定性优势。四喷嘴对置式气化炉有两套安全系统，两个喷嘴为一组共用一套安全系统，当一组喷嘴出问题另一组喷嘴在短时间内依然可以正常工作，起到了气化炉异常情况下短时间稳定的作用。
4、粗煤气洗涤方面有一定优势。改变了GE公司粗煤气冷却水（急冷水）仅分布在导气管内壁的做法。将急冷水分为两路，一路分布在导气管内壁，一路以喷淋形式喷射到导气管内部整个空间范围，提高了热交换率，降低了导气管内壁液膜上热流强度。
5、专利转让费用较低：4.7元/kNm3
多喷嘴对置式水煤浆气化技术数据：
（1）压力： 3.0—6.5Mpa
（2）温度：≤1300℃
（3）比氧耗：≤380m3/km3
（4）比煤耗：≤550kg/km3
（5）有效气体成分：（CO+H2）≥80%
（6）碳转化率：≥97%
与Texaco气化炉相比，有效气体成分提高1.5%—2%，碳转化率提高2%—3%，比氧耗可降低2%—4%。（多喷嘴对置式气化炉比煤耗为541kg/km3,Texaco气化炉为593kg/km3;比氧耗为378m3/km3,Texaco为418m3/km3）。
存在的缺点是气化炉拱顶耐火材料的烧损速率比较快，大约运行5000小时就要更换。原因是四个喷嘴所在的水平面与拱顶的距离太短，沿气化炉轴线向上的撞击流股的能量尚未完全释放，温度还比较高就接触到了拱顶的耐火材料造成对耐火砖的损伤。现在已经适当增加了上段的高度，有效减缓了拱顶耐火材料的损伤。
三、多元料浆气化技术
此技术为西北化工研究院多年研究的湿法气流床加压气化技术，是指对固体或液体含碳物资（包括煤、石油焦、沥青、油、煤液化残渣）与流动相（水、废液、废水）通过添加助剂（分散剂、稳定剂、pH值调节剂、湿润剂、乳化剂等）制备料浆，生
产CO+H2为主的合成气。从而减少有效气单位产量的氧气和原料煤消耗，提高经济效益。
煤浆工艺配料一般为：煤60%—65%、油10%—15%、水20%—30%、黏度≤2500mpa.s。
主要气化工艺技术数据：(煤65%、油10%、水25%条件下) （1）有效气体：（CO+H2）≥84.1%
（2）比氧耗：360m3/km3
（3）比煤耗：524kg/km3
（4）比油耗：80.6kg/km3
四、水煤浆水冷壁式气化炉。
水煤浆水冷壁气化炉是山西阳煤丰喜肥业（集团）有限责任公司与清华大学、北京盈德清大科技有限责任公司共同研制开发，用水冷壁束管代替了Texaco气化炉内衬耐火材料，水冷壁束管内侧镶嵌30mm碳化硅作涂层衬里起到保护束管的作用，气化炉顶部加设了开车摄像头和点火枪。目前投入使用的只有山西临猗丰喜化工一台气化炉，从现场观察和了解运行基本平稳，国内再建和改造的也有多家。
山西阳煤丰喜肥业（集团）有限责任公司的水冷壁气化炉于2011年8月22日开始运行，到现在依然是世界上唯一运行中的一台水冷壁气化炉。压力等级40公斤，炉径2800毫米，日投煤设计750吨，实际投煤量600吨，运行周期设计150天。由于其他外部原因的影响实际运行周期最长只有140多天。由于水冷壁
气化炉与德士古炉材质不同，水冷壁材质为15CrMoR或14CrMoR，水冷壁内衬碳化硅材料，单炉造价：7000—8000万元一台（不含灰水系统、磨煤系统和空分系统）。耐火砖气化炉材质为SA387Gr.11cl2和SA182F.11cl2，单台造价：1个亿。据厂家介绍虽然设备多（增加了点火枪、开车摄像头、水冷壁束管、汽包、给水泵）但造价与德士古炉的造价基本一样。水冷壁的烧嘴是在德士古烧嘴的中心氧管中又加了一根可燃气点火枪，在炉顶大盖对称增加一个摄像头伸入炉膛并有充氮气保护。由于水冷壁气化炉没有炉砖，所以不必烘炉升温，常温下即可投料。投料瞬间点火枪将喷入炉内的氧气与水煤浆点燃，等燃烧稳定后缓慢退出点火枪。熔融态灰渣喷在水冷壁上遇冷凝固，挂渣在水冷壁上。原始开车大概需要5到6个小时，挂渣完成后关闭摄像头，升压到正常生产压力后转入正常生产，以后每次开车大概需1到2小时。正常挂渣固态8毫米，熔融态7毫米，水冷壁产蒸汽量每小时1—2吨。它的优点是：1、由于是水冷壁结构，燃烧室炉温的操作弹性范围较大（1150℃—1500℃），当遇到高灰份煤种时可随时提高氧煤比，保证液态排渣。2、节约价格昂贵的耐火砖费用，3200毫米气化炉一炉砖在400多万元，椎体砖40多万可用4000—6000小时，向火面可用12000小时，据厂家估算，10年可节约耐火砖维修更换费用2400到2700万元。3、由于没有更换炉砖和烘炉时间所以延长了单炉年有效运行时间，每次计划检修只需要1—2天时间（大,中检修除外），因此可以取消备
炉。4、水冷壁的烧嘴冷却水使用的是锅炉给水，压力比炉膛压力高，即使烧嘴盘管泄露，短时期内气化炉仍可运行。它的缺点是：1、由于增加了水冷壁的换热束管和汽包，点火枪，给水泵等设备。操作和控制系统相对复杂，在开车和停车操作过程难度大些。2、烧嘴造价是耐火砖烧嘴的2倍。3.大检修要把水冷壁抽出，工作量大。
水冷壁气化炉主要运行技术数据：
（1）有效气体成分：（CO+H2）≥78.46%
（2）比氧耗：404.3m3/km3
（3）比煤耗：605kg/km3
（4）粗渣含碳量： 2.48%
（5）水冷壁副产蒸汽量：0.96t/h
（6）气化压力： 4.0Mpa
（7）气化温度：1150℃—1500℃
以上四种炉型的相关技术内容，有现场考察获取的，有与相关技术研发设计院获取的，也有查阅相关资料获取的，仅供气化炉选型上作为参考。
水煤浆水冷壁（清华炉）气化技术 水煤浆水冷壁（清华炉）气化技术一、概述 北京盈德清大科技有限责任公司是盈德气体集团有限公司与清华大学清华炉煤气化技术的发明人共同组建的合资公司，取得了清华大学的授权，独家经营清华炉煤气化技术，并与清华大学共同进行后续相关技术的研发和推广。 第一代清华炉耐火砖气化技术（非熔渣—熔渣分级气化技术）大型工业装置已分别在大唐呼伦贝尔（18/30项目）、鄂尔多斯市金诚泰化工有限责任公司（一期60万吨甲醇装置）、山西阳煤丰喜肥业（集团）临猗分公司投入运行，运行至目前三套装置均运行稳定，专家鉴定认为“该技术优于国外同类技术，具有国际先进水平”。 第二代清华炉水煤浆水冷壁技术是气化炉的燃烧室采用水冷壁型，气化炉内件本身是一台膜式水冷壁，安装在整个气化炉承压外壳中。气化炉运行时，气化反应段膜式壁固化的灰渣层，能够对水冷壁起保护作用，防止水冷壁管受到熔渣的侵蚀，达到“以渣抗渣”的效果。水冷壁清华炉煤气化技术对煤种适应性强，能够消化高灰份、高灰熔点、高硫煤，易于实现气化煤本地化。清华炉煤气化技术残炭含量低，废渣易于收集处理，废水无难处理污染物，正常生产过程中无废气排放；制浆用水可以使用工厂难以处理的有机废水，对环境友好。第二代水煤浆水冷壁清华炉煤气化技术的工业装置于2011年8月在山西丰喜投入运行，首次投料即进入稳定运行状态，并全面实现了研发和设计意图。至2012年1月9日计划检修，创造了首次投料并安全、稳定、连续运行140天的煤化工行业奇迹。水冷壁清华炉气体成份与水煤浆耐火砖炉气体成份相当，且不必每年数次更换锥底砖，定期更换全炉向火面砖，节约运行费用并提高单台气化炉的年运转率，为煤气化生产装置的“安稳长满优”运行创造了条件。 清华炉煤气化技术可应用于国家重点新能源领域，煤炭的清洁利用和石油、天然气替代项目。适用于合成氨、甲醇、煤制氢、煤制乙二醇、煤制烯烃、煤制油、煤制天然气、煤制芳烃、冶金、石化、陶瓷、玻璃、液体燃料及电力等行业。 清华炉煤气化技术为煤炭洁净化开发，利用丰富的“三高”煤资源走出了一条创新之路，第一代清华炉已有山西丰喜、山西焦化、内蒙金诚泰、大唐呼伦贝尔、惠生内蒙、江苏永鹏等多个生产厂家20余台气化炉建成运行或即将投运；第二代水煤浆水冷壁清华炉煤气化技术除山西丰喜运行外，已与石家庄盈鼎、潍坊盈德公司、克拉玛依盈德公司、中海石油天野化工有限公司、江苏德邦兴华化工科技有限公司、山东金诚化工科技有限公司、新疆天智辰业化工有限公司、河北正元化工集团公司、阳泉煤业（集团）有限责任公司、兴安盟乌兰泰安能源化工有限责任公司等十几家公司签约。目前，正在对在贵州水城矿业集团鑫晟煤化工有限公司和黑龙江北大荒农业股份有限公司浩良河分公司的水煤浆耐火砖炉进行水冷壁技术改造。这将为水煤浆水冷壁清华炉技术的推广、应用提供了更加广阔的发展前景。二、技术特点
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。 1.2 气化炉B／C
水煤浆气化及变换操作知识问答 1 煤气化的基本概念是什么？ 答：煤的气化是使煤与气化剂作用，进行各种化学反应，把煤转变为燃料用煤气或合成用煤气。 2 煤气化必备的条件是什么? 答:煤炭气化时，必须具备三个条件，即气化炉、气化剂、供给热量，三者缺一不可。 3 简述煤气化工艺的分类。 答:煤气化工艺按照操作压力分为常压气化和加压气化；; 1）按照操作过程的连续性分为间歇式气化和连续气化；; 2）按照排渣方式分为液态排渣和固态排渣；; 3）按照固体原料（煤）反应物料在炉内的运动过程状态分为固定床、流化床、气流床和熔融床（熔渣池）。 4 气流床煤气化工艺按照气化炉的进料状态都有哪些分类?其代表技术有哪些？ 答：气流床煤气化工艺按照气化炉的进料状态分为干法粉煤进料和湿法水煤浆进料。 国外技术:干法粉煤进料的代表技术为荷兰壳牌干煤粉气化工艺(SHELL Process），德国未来能源公司的GSP气化技术；湿法水煤浆进料的代表技术为美国GE公司的水煤浆气化工艺(GEGP)。另外，德国未来能源公司的GSP气化技术，能够以干煤粉和水煤浆两种进料方式进料。 国内技术:湿法水煤浆进料的技术有西北化工研究院的多元料浆技术和华东理工大学的四喷嘴对置气化技术，干法煤粉进料的技术为西安热工研究院的两段式气化技术。 5 气流床气化技术有哪些特点? 答:气流床气化技术的主要特点: (1)采用干粉形式或水煤浆形式进料；; (2)加压、高温气化；;
(3)液态排渣；; (4)气化强度大；; (5)气化过程中不产生有机污染物，具有良好的环保效应。 6 试简要叙述煤气化技术发展的趋势。 答：随着技术的不断进步，煤气化技术由常压固定床向加压气流床气化技术发展的同时，气化炉能力也向大型化发展，反应温度也向高的温度（1500～~1600℃）发展，固态排渣向液态排渣发展，这主要是为了提高气化效率，碳转化率和气化炉能力，实现装置的大型化和能量高效回收利用，降低合成气的压缩能耗或实现等压合成，降低生产成本，同时消除或减少对环境的污染。 7 水煤浆加压气化工艺装置由哪儿部分组成? 答:水煤浆加压气化工艺主要由水煤浆制备和储存、水煤浆加压气化和粗煤气的洗涤、灰水处理和粗渣/细渣的处理等四部分组成。 8 煤的工业利用价值通过哪些项目来判断?其各自包含哪些内容? 答:煤的工业利用价值可通过工业分析和元素分析测定判断。 工业分析的内容包括水分Mt(内水M in 、外水M f ）、灰分(A)、挥发分（V）、固定 碳(FC）、硫分(S)、发热值(Q)、可磨指数(HGI）、灰熔点（IT/F1;DT/F2;ST/F3;FT/F4)等。 元素分析包括C、H、O、N、S、Cl以及灰分中各种金属化合物的含量。 9 水煤浆加压气化的技术经济指标有哪些?它们各自的含义是什么？ 答:水煤浆加压气化的技术经济指标主要有碳转化率、冷煤气效率，比煤耗、比氧耗、氧耗、有效气产率、气化强度、O/C原子比。 各自的含义为: (1)碳转化率煤气中携带的碳占入炉总碳的比率，% (2)冷煤气效率煤气的高位热值与入炉煤的高位热值的比率，% (3)比煤耗每生产1000Nm3有效气消耗的干煤量，kgCoal/kNm3(CO+H 2 ) (4)比氧耗每生产1000Nm3有效气消耗的氧气量，Nm3O 2/kNm3(CO+H 2 ) (5)氧耗单位重量的煤气化所需要消耗的氧量，Nm3O 2 /Tcoal (6)有效气产生率单位体积的煤气中有效气CO+H 2 所含的比例，% (7)气化强度单位容积的反应器在单位时间生产的干煤气量，Nm3/m3·h
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—6.5Mpa 1300— 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。流场相对合理， 固体颗粒在炉内停留时间1、典型的工艺技术数据： （1）气化压力： （2）气化温度： （3）煤浆浓度： 200目 （4） 原料煤消耗： （5） 氧耗： （6） 碳转化率： （7） 冷煤气效率： （8） 煤气组分： 2、煤炭质量要求： （1）发热量： （ 2） 灰分： （3）挥发分： （4）水分： （5）灰熔点： （6）可磨性要好
水煤浆气化工艺对原料煤的要求 水煤浆气化炉工艺原则上在高于灰熔点5O～100~C以上的温度下操作，以便于顺利排渣，根据德士古水煤浆气化厂的生产经验，水煤浆加压气化用煤选择原则应以煤的“气化性能及稳定运行性能”为主。 2．1煤的灰分含量 灰分是煤中的无用形式成分，为使其能顺利地以液态形式排出水煤浆气化炉，必须将温度升至其灰熔点以上，无谓的增加了氧气消耗有资料表明，在同样的气化反应条件下，灰分每增加l％，氧耗增加0．7％～0．8％，煤耗增大1．3％一1．5％；其次灰分增加，使烧嘴和耐火砖的磨损加剧，寿命大大缩短，同时灰、黑水中的固含量升高，系统管道、阀门、设备的磨损率大大加剧，设备故障率提高。灰分含量高对成浆性能也有一定的影响，除使煤浆的有效成分降低之外，还使煤质的均匀性变差，消弱了煤浆分散剂的分散性能，在相同的情况下，对提高煤浆浓度不利。建议所选煤样的灰渣干基含量不高于l3％。 2．2煤的最高内水含量 煤的内水含量对气化过程的主要影响表现在对成浆性能的影响，一般认为煤的内水含量越高，煤中的O／C越高，含氧官能团和亲水官能团越多，空隙率越发达，煤的制浆难度越大。煤质对成浆性能的影响是多方面的，各影响因素之问密切相关。煤的内在水含量越高时所制得的煤浆浓度越低，而且使添加剂的消耗、煤耗、氧耗均有一定的增加，综合技术与经济方面考虑，水煤浆加压气化原料用煤的最高内在水含量以小于8％为宜. 2．3煤渣的熔融特性
煤灰的熔融特性是煤的灰熔点(还原条件下)，煤的灰熔点以低于反应温度50～100~C为宜（熔融温度)。若煤的灰熔点提高，为使气化炉顺利排渣，必须将气化炉的反应温度提高至煤的灰熔点以上，温度提高使气化炉耐火砖的寿命相应缩短(气化炉的操作温度每提高100~C，耐火砖的磨蚀速率增加2倍)，氧耗、煤耗增加。为了降低操作温度必须加入助熔助，而助熔剂的加入会增加煤中惰性物质含量，使耐火砖磨蚀加剧，提高了制浆成本，固体灰渣处理量增加，灰渣水系统的结垢量上升。煤的灰熔点以低于l300℃为宜，考虑到煤的气化效率及耐火砖的使用周期等方面的因素，最好的煤种灰熔点在1250～l300℃，如果原料煤的灰熔点太低，由于生产条件下煤灰的黏度降低，也会加剧对耐火砖的侵蚀，较低灰熔点的煤种可以通过配煤来解决。 2．4灰的粘温特性 黏度是衡量流体流动性能的主要指标，要实现气化温度下灰渣以液态顺利排出气化炉，黏度应在合适的范围之内，既要保证在耐火砖表面形成有效的灰渣保护层，又要保持一定的流动性。根据国内外对液态排渣锅炉的研究指出，灰渣的黏度应在25～40Pa·S之间方可保证顺利排渣，水煤浆气化炉在操作温度下灰渣黏度控制在25～3OPa·S 为宜。影响灰渣黏度的主要因素是煤灰的组成，即灰成分。煤灰的主要矿物质成分是Al2O3、SiO2、MgO等，通过调查研究表明：A12O3是灰渣熔点升高、黏度变差的主要成分。Al2O3含量越高，煤灰的流动温度越高；A1203含量高于40％时，煤灰的流动温度大于l500℃。MgO含量一般很少，MgO又和SiO2形成低熔点的硅酸盐。起到降低灰融熔温度的作用。SiO2是煤灰成分中含量最高的组分，使煤的灰熔融特性变差，黏度升高，但它与其它的组分(CaO)可以形成低熔点的
水煤浆气化炉分析 水煤浆常压气化炉分析 水煤浆气化根据气化炉内压力分常压和高压两种气化方法，其中Texaco水煤浆气化技术是开发成功并最早实现工业化生产的第二代煤气化工艺技术，它是一种以水煤浆为进料、氧气为气化剂的加压气流床气化工艺，属于气流床湿法加料、液态排渣的加压煤气化技术。现有资料显示了Texaco水煤浆加压气化的优越性，但并没有否定常压气化的可行性。 高温高压气化的优点: 1、采用高压气化制造合成气，大大减少了气体净化的投资，因此所有现代化的气化方法都在压力下操作。 2、总能耗大大减少。例如，在低于6Mpa的煤加压气化中，甲醇的压缩消耗会从常压气化的700kWh/t降到约100kWh/t，其中氧气压缩所增加的费用仅为 100kWh/t，此外氧的增加的费用也可以通过降低氧纯度再进一步减少。 3、大大提高单位体积和单位时间的产品质量，气化炉的容积得到了充分利用。采用高压时，炉内反应物、生成物的浓度都较常压气化提高，从而提高了反应速度。 4、高温下水煤浆的水产生热分解促进气化反应进行。在高温气化中，水煤浆中的水通过热分解被分成氧和氢。这样，一方面可以减少用于自然气化所必需的由外部供给的氧气的数量，另一方面可以得到富氢合成气。 常压气化的优点: 1、投资少，运行、维修成本低。 由于采用常压气化，设备不属于压力容器，减少了设备投入;炉内温度不会太高，因此烧嘴砖和耐火材料的使用寿命延长，维护
费用降低。 2、安全性提高。 由于采用常压，不仅降低了事故的危害性和事故发生的次数，而且对操作人员的业务要求有所降低，便于大范围推广。 3、对环保的促进。 由于现在拥有大量粉煤的企业一般为中小型企业，通过对水煤浆常压气化炉的使用，对粉煤的再利用将有很大的好处，从而减少由于粉煤闲置造成的环境污染和能源浪费。 常压气化存在的问题: 1、反应能否进行问题。 任何反应能够不断进行是因为能达到热量平衡。气化剂采用30%左右的富氧空气及常压操作炉内各物质浓度较低，反应的剧烈程度将远低于Texaco加压气化，因此C+O=CO+Q 和 22C+O=2CO+Q 的反应速度将下降，从而产生的热量减少。 2 富氧空气的加入加大了生成物中非可燃气的含量，由煤气带出热量的损失也加大了。 水煤浆中约三分之一的水气化，需吸收大量的热量。 由于存在以上几个方面的热量损失，不仅不利于 C+HO=CO+H-Q 的进行，而且能否维持反应的持续进行将是一22 个很突出的问题。 2、研发的经济性问题。 由于产生热量少和热损失较大，气化炉内能否达到高温，使水产生热分解将成为一个问题。假如水不产生热分解，大量水蒸汽将随煤气排出炉体并将在管道沉积，不仅造成大量能源浪费，而且单位体积的产气量将减少，设备的利用率降低，装置的热效率大大降低，气化的经济性将受到极大质疑。 3、耐火砖问题。
水煤浆水冷壁型气化炉和水煤浆耐火砖气化炉的比较 1.总说明 水煤浆水冷壁气化炉（清华炉）是清华大学在原耐火砖炉型上发展的一种新型气化炉，利用水冷壁代替耐火砖作为保护，首台示范装臵于2011年8月22日在山西阳煤丰喜临猗公司一次投料成功，第一次运行创造了单炉安全连续运行140天的好成绩，创造了世界煤气化历史上第一次投料单炉无间断连续稳定安全运行的最长记录。 水煤浆耐火砖气化炉具有代表性的是GE公司的气化炉，以下就水煤浆耐火砖气化炉和水煤浆水冷壁气化炉两者的不同进行对比。 2.煤浆制备 煤浆制备两者区别不大，清华炉可以采用传统的制浆工艺，也可以采用和国家煤科院水煤浆工程中心合作的双峰级配技术（已经签订战略合作协议），煤浆浓度和传统的制浆工艺相比至少可提高3%以上。 3.气化工段 3.1气化炉燃烧室结构的比较 3.1.1耐火砖气化炉燃烧室 耐火砖气化炉燃烧室（见下图）由外壳和耐火砖组成，在气化炉外壳还安装有表面温度报警系统，当气化炉的耐火砖失效时，可以及时发现气化炉外壁超温情况。 气化炉反应室的内部形状是通过耐火砖的砌筑来实现的，在相同外壳直径条件下气化室内径较小。一般耐火砖分为三层。 向火面砖：向火面包括工艺烧嘴入口、气化炉拱顶、气化炉侧墙、气化炉锥底和出口。在需要的地方必须使用特殊形状的耐火砖，以使这些层能够紧密结合并保证高的抵抗力。向火面砖要求能自由膨胀，自立于托砖板上，砖与砖之间不能用凹凸台配合。通常采用含Cr2O3≥86%的耐火砖。 背衬砖：向火面砖的底层炉衬，紧靠向火面砖的后面，用于支撑拱顶砖的重量，自立于托砖架上。通常采用含Cr2O3≥12%的耐火砖。 隔热砖：超级耐用的绝热耐火砖组成的绝热层，用于降低气化炉金属外壳的温度。通常采用含Al2O3≥98%的耐火砖。 气化炉锥底砖一般运行4000~5000小时左右更换一次，换砖连同气化炉升降温的时间周期一般为20天；气化炉向火面砖一般运行10000小时左右更换一次，换砖时间连
多喷嘴对置式水煤浆气化技术及其优越性 刘永操 （中国矿业大学化工学院江苏徐州 221116） 摘要：介绍了我国自主研发、拥有自主知识产权的多喷嘴对置式水煤浆气化技术的开发及工业化应用，多喷嘴对置式气化炉流场结构及多喷嘴进料的特点，技术特点及工艺指标，对比单喷嘴气化炉，阐述多喷嘴对置式水煤浆气化技术的优势，并指出多喷嘴存在的问题和发展方向。 关键词：多喷嘴对置式水煤浆气化技术流场结构工艺特点技术优势 1.简介 气流床气化技术因煤种适应范围比较广，气化温度、压力高，易于大型化，成为煤气化技术的发展方向。目前国际上应用较多的气流床气化技术主要有，以水煤浆为原料的多喷嘴对置式水煤浆气化技术、GE(Texaco) 气化技术和Global E-Gas 气化技术，以干煤粉为原料的Shell 气化技术、Prenflo 气化技术和GSP 气化技术。其中多喷嘴对置式水煤浆气化技术是我国自主创新、自主知识产权的煤气化技术，该技术的成功开发和产业化，为我国大规模开展的煤化工事业提供了关键的气化技术，同时标志着我国在水煤浆气流床气化技术方面达到国际领先水平。 2. 多喷嘴对置式水煤浆气化技术的开发及工业化应用 2.1技术开发 多喷嘴对置式新型水煤浆气化技术是由华东理工大学、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的“九五”国家重点科技攻关项目，并已申请了国家专利。多喷嘴对置式水煤浆气化技术在兖矿鲁南化肥厂进行了中试研究。该技术于2000年1月通过了专家鉴定，专家对新型水煤浆气化炉技术给予了高度的评价。认为所开发的新型(多喷嘴对置)水煤浆气化炉技术性能优于德士古气化炉，已经达到国际领先水平，并可望在以下方面发挥作用：推进化肥领域的技术进步；促进动力燃料及大宗化学品原料路线由油基向煤基的转换；促进煤清洁利用产业的发展。以多喷嘴对置式水煤浆气化工艺为核心技术, 由国家发改委重大技术装备研究项目资金支持建设的山东华鲁恒升300kt/a合成氨装置于2005年6月建成投产,目前运行平稳。该建设项目获得了2006年中国石油和化学工业协会科技进步特等奖。 2.2工业化应用 已经投入运行的生产装置有；兖矿国泰化工有限公司甲醇、醋酸装置 2 台Φ3 4 00 mm 日处理原煤 1 150 t的气化炉；山东华鲁恒升化工股份有限公司 3 00 k t / a合成氨装置 1 台Φ2 800 mm日处理原煤 750 t的气化炉。正在建设的装置有；兖矿国泰化工公司甲醇装置 1 台Φ3 4 00 mm 日处理原煤 1 150 t 的气化炉；兖矿鲁南化肥厂合成氨装置 1 台 3 400 mm 日处理原煤Φ1 150 t 的气化炉；江苏灵谷化工有限公司合成氨装置 2 台Φ3 880 mm 日处理原煤 1 800 t的气化炉；江苏索普集团化工有限公司醋酸装置 3 台Φ3 400 mm日处理原煤 1 500 t的气化炉；山东滕州凤凰化肥有限公司合成氨装置 2 台Φ3 40 0 mm 日处理原煤 1 500 t的气化炉。 3. 多喷嘴对置式气化炉流场结构 四喷嘴气化通过烧嘴的物料(水煤浆及氧气)在同一水平面上向中间对喷，物料撞击后形成由射流区、撞击区、撞击流股、回流区、折返流区和管流区组成的
德士古水煤浆加压气化属于先进的第二代煤气化技术。炉型主要分为激冷型和废热锅炉型，国内引进的鲁南、渭河、上海焦化、淮南等几套德士古煤气化装置均采用激冷型气化炉。从厂家运行的实际情况来看，都存在着合成气偏流问题，现就此作简明介绍，仅供有关技术人员和操作人员参考。 1 工艺过程简述 德士古水煤浆加压气化的基本工艺过程是用高压煤浆泵将煤浆送入烧嘴，同时将来自空分的高压氧也送入烧嘴，氧走烧嘴的外环隙和中心管，煤浆走内环隙，二者一起由烧嘴喷入气化炉中，充分混合雾化，在1350～1400 ℃温度下进行气化反应，生成的高温合成气和熔融渣一起流经渣口，激冷环、下降管，进入激冷室的激冷水中。高温合成气和熔融渣与激冷水直接接触激冷，激冷的目的是将高温气体直接冷却到该压力下的饱和蒸汽温度，将熔融渣冷却后沉积，实现气渣分离。分离出的渣经破渣机，通过锁斗定期排入渣池，由捞渣机捞出装车外运。激冷水是由激冷水泵从洗涤塔抽出，送入激冷环，并沿下降管内壁旋转均匀分布下流。激冷水在下降管内壁形成的水膜，不仅避免高温气流及熔渣与下降管内壁直接接触而保护下降管，同时也逐渐降低气体温度。在激冷水中激冷后的合成气沿下降管和上升管的环隙空间均匀鼓泡上升，出激冷室后，经文丘里洗涤器和洗涤 摘要：结合渭化德士古气化装置运行实际情况，从加强原料煤质量管理，选择适当的操作温度和抓好备炉工作等3方面论述了德士古气化炉稳定运行的要点。 关键词：德士古煤气化炉稳定运行要点 我厂德士古水煤浆气化装置是目前国内运行中压力等级最高的一套装置，它的长周期稳定运行，不仅可以使我集团公司的生产水平再上新台阶，同时也为我国的煤化工发展提供有益借鉴。结合我公司实际运行情况及本人多年操作经验，仅就德士古气化炉稳定运行的要点浅谈一下笔者的看法。 1. 加强原料煤的质量管理，提高煤浆浓度 为了进一步提高气化炉的生产能力，实现气化炉长周期，安全稳定运行，并达到高产、优质、低耗之目的。首先要加强煤的质量管理，固定碳、化学活性、机械强度、热稳定性、灰熔点等指标入厂前要严格把关，力求提高；尽量降低硫份、灰分等杂质的含量。把灰分的含量作为重点来抓，灰分应尽可能的低。同时做好煤浆的制备工作，稳定煤浆浓度，并尽可能的提高煤浆浓度。 1.1加强煤的质量管理 之所以将灰分作为重点，主要从以下几方面考虑：首先，灰分直接影响煤中的有效成分，进而影响煤气化的效率。实践证明，灰分增高1%，在入炉煤浆量同样情况下，生产能力下降约1.8%，这样将严重制约我装置的高负荷运行。 其次，灰分中以SiO2为主，依据我们厂多年的原料煤分析情况，灰分高时，煤中煤矸石就多，SiO2就高，这样导致煤灰中CaO+Fe2O3+MgO/SiO2+AL2O3比值降低，而该酸碱比直接与灰的粘度和灰熔点有关，每当灰分升高时，我们炉温被迫
水煤浆水冷壁清华炉气化技术
水煤浆水冷壁（清华炉）气化技术 水煤浆水冷壁（清华炉）气化技术一、概述 北京盈德清大科技有限责任公司是盈德气体集团有限公司与清华大学清华炉煤气化技术的发明人共同组建的合资公司，取得了清华大学的授权，独家经营清华炉煤气化技术，并与清华大学共同进行后续相关技术的研发和推广。 第一代清华炉耐火砖气化技术（非熔渣一熔渣分级气化技术）大型工业装置已分别在大唐呼伦贝尔（18/30项目）、鄂尔多斯市金诚泰 化工有限责任公司（一期60万吨甲醇装置）、山西阳煤丰喜肥业（集团）临猗分公司投入运行，运行至目前三套装置均运行稳定，专家鉴定认为该技术优于国外同类技术，具有国际先进水平”。 第二代清华炉水煤浆水冷壁技术是气化炉的燃烧室采用水冷壁型，气化炉内件本身是一台膜式水冷壁，安装在整个气化炉承压外壳中。气化炉运行时，气化反应段膜式壁固化的灰渣层，能够对水冷壁起保护作用，防止水冷壁管受到熔渣的侵蚀，达到以渣抗渣”的效果。 水冷壁清华炉煤气化技术对煤种适应性强，能够消化高灰份、高灰熔点、高硫煤，易于实现气化煤本地化。清华炉煤气化技术残炭含量低，废渣易于收集处理，废水无难处理污染物，正常生产过程中无废气排放；制浆用水可以使用工厂难以处理的有机废水，对环境友好。 第二代水煤浆水冷壁清华炉煤气化技术的工业装置于2011年8月在山西丰喜投入运行，首次投料即进入稳定运行状态，并全面实现了 研发和设计意图。至2012年1月9日计划检修，创造了首次投料并安全、稳定、连续运行140天的煤化工行业奇迹。水冷壁清华炉 气体成份与水煤浆耐火砖炉气体成份相当，且不必每年数次更换锥底砖，定期更换全炉向火面砖，节约运行费用并提高单台气化炉的年运转率，为煤气化生产装置的安稳长满优”运行创造了条件。 清华炉煤气化技术可应用于国家重点新能源领域，煤炭的清洁利用和石油、天然气替代项目。适用于合成氨、甲醇、煤制氢、煤制乙二 醇、煤制烯烃、煤制油、煤制天然气、煤制芳烃、冶金、石化、陶瓷、玻璃、液体燃料及电力等行业。 清华炉煤气化技术为煤炭洁净化开发，利用丰富的三高”煤资源走出了一条创新之路，第一代清华炉已有山西丰喜、山西焦化、内蒙金 诚泰、大唐呼伦贝尔、惠生内蒙、江苏永鹏等多个生产厂家20余台气化炉建成运行或即将投运；第二代水煤浆水冷壁清华炉煤气化技 术除山西丰喜运行外，已与石家庄盈鼎、潍坊盈德公司、克拉玛依盈德公司、中海石油天野化工有限公司、江苏德邦兴华化工科技有限公司、山东金诚化工科技有限公司、新疆天智辰业化工有限公司、河北正元化工集团公司、阳泉煤业（集团）有限责任公司、兴安盟乌兰泰安能源化工有限责任公司等十几家公司签约。目前，正在对在贵州水城矿业集团鑫晟煤化工有限公司和黑龙江北大荒农业股份有限公司浩良河分公司的水煤浆耐火砖炉进行水冷壁技术改造。这将为水煤浆水冷壁清华炉技术的推广、应用提供了更加广阔的发展前景。
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
水煤浆气化炉耐火材料的选择趋势 摘要：耐火材料是目前各类高温窑炉最主要的内衬材料，其在水煤浆气化炉当中有着极为重要的位置。耐火材料在水煤浆气化炉当中的应用是极为普遍的。但是由于我国的科技发展所限，在以往我国使用的大部分化工用耐火材料都是定形耐火材料，其效果和效率都与耐火材料有着较大的差距，如今耐火材料则在我国的应用也已经广泛起来，其中在水煤浆气化炉的应用则更引人瞩目。 关键词：耐火材料；化工；应用； 随着我国社会的发展和科技的进步，我国的化工业的发展也十分迅速而水煤浆气化炉发展离不开耐火材料的支持，目前耐火材料可以分为定性耐火材料和耐火材料，在发达国家耐火材料的使用已经非常普遍，而我国对于耐火材料也有了较为广泛的应用，但是在应用规模上还没有欧美工业发达国家那么普遍，但是无可非议的是耐火材料将是未来耐火材料的一个发展趋势。耐火材料有着较为突出的特点，无论是在能源消耗、占地面积、炉衬整体性方面都要比定型耐火材料优越很多。在水煤浆气化炉应用耐火材料已经是一个大势所趋，并且已经有很大一部分的水煤浆气化炉已经开始使用了耐火材料，因此我们研究耐火材料在化工中的应用就必须从耐火材料在化工中的应用谈起。 1耐火材料的发展过程及现状 自从美国在二战时期将耐火浇注料和耐火可塑料当作高温窑炉的内衬后，世界上很多在当时工业比较发达的国家就已经开始研究耐火材料。1955年日本率先开始研究耐火材料，到了1960年美国、日本和德国都已经在耐火材料方面取得了一定的成就，而到了1975年耐火材料已经在发达国家已经实现了品种的犀利话，其质量已经稳步的提升，到了80年代耐火材料已经成为了较为主要的耐火材料选择其在发达工业公家的耐火材料比例已经达到了30%，这使得定形耐火材料的产量已经有了明显下降，到了90年代耐火材料与定形耐火材料的比例已经几乎持平。如今在国外，美国、日本和西欧等工业发达国家的不定型比率已超过50%，可以预见，耐火材料将逐步成为化工工业中的主导耐火材料。现今，世界各国都在为研究出新一代的耐火材料而努力着，极大推动了化工工业的发展。 2耐火材料在水煤浆气化炉应用的优势 耐火材料由一定级配的骨料、粉料、结合剂和外加剂组成不定形状的不经烧成可供直接使用的耐火材料，耐火度不低于1500摄氏度。耐火材料的优势主要体现在以下几个方面，下面我们来对其进行具体地分析。 2.1 不定性耐火材料的耐火度较高 在水煤浆气化炉当中高温窑炉是普遍存在的，而对于高温窑炉而言其内衬的选择是十分重要的，其内衬的选择必须突出较高的耐火性，这种耐火性的选择必须是有着较为严格要求的，耐火材料的耐火度可以达到1500度以上，这样的的高耐性能使得不定型材料满足了很多特殊类型的需要高温的化工也需求。 2.2 节约能源 耐火材料与定型耐火材料即较为常见的耐火砖相比，耐火材料是不需要烧成程序的，我们都知道耐火材料的烧成程序是一道极为浪费能源的程序，而耐火材料却较好节省了由于烧成程序造成的不必要的能源浪费。其与传统的耐火砖相比同样的其节省的能源大约在十五倍到二十倍左右，这个数值也许在短期内看不出态度的变化但是从长期而言其所能节省的能源则是一个极为客观的数字。 2.3 提高化工效率
水煤浆加压气化工艺评价 范立明1，2，郭金鹏1（1.渭河煤化工集团公司，陕西渭南 714000；2.西安交通大学，陕西西安 710049） 2004-07-16 近年来，围绕大型合成氨装置原料由油或气改煤，以及新上煤化工装置选用何种煤气化工艺，在煤化工界引起了广泛的关注和讨论，其讨论的焦点主要集中在气流床气化工艺，即干法进料的Shell气化工艺及湿法进料的Texaco水煤浆气化工艺上。渭河煤化工集团作为我国第一套采用6.5MPa水煤浆加压气化技术的大型化肥装置，1996年投产后，经过多年的消化吸收与技术改造，才掌握了这套技术，因而对水煤浆加压气化了解较深。我们也曾有幸参加过有关煤气化工艺的技术讨论会，感到大家需要对可选用的煤气化工艺有一个客观的评价和认识，因此本文谨对我们所采用的水煤浆气化工艺进行总结，希望能对煤化工企业有所启迪。 1 渭化的经历和总体评论 通过实践，我们深深体会到德士古技术是一个比较好的洁净煤生产技术。水煤浆的制备、输送、计量及控制简单、安全、可靠；设备国产化率高，易于实现大型化，投资相对低一些。但掌握起来难度比较大。因为无论是专利商还是承包商都缺乏足够的工程经验与生产运行经验，设计中难免存在一些问题和不足。因而需要通过生产实践才能真正掌握这门技术。 投产之初，我们就遇到了气化系统工艺气带灰、带水问题，生产稳定不下来，无论是专利商还是承包商都拿不出有效的解决办法。面对困境，渭化的技术人员反复研究，先后共提出了14条改造措施，对系统进行了多次“手术”。中间几经反复曲折，带灰带水的难题终于得到了解决。 灰水系统与除渣系统设计缺陷比较多，系统堵塞与设备磨损非常严重，其中激冷水泵与锁斗循环泵两台泵的磨损及碳洗塔出口管线堵塞问题尤为突出。主要进口设备之一——高压灰水泵每台价值400多万元，可就是开不稳，运行不了几天就得停车维修。在生产实践中，我们对灰水系统和除渣系统进行了多项改造，其间我们还用每台80多万元的国产泵取代了进口的高压灰水泵。经过改造，灰水系统和除渣系统终于稳定下来。 投产初期，由于气化炉拱顶经常超温和炉膛耐火砖磨损严重，设计寿命为8000h的进口炉砖，仅使用3000h就报废。对此，我们反复研究，对炉砖结构及筑炉方案提出了多项改进意见，并采用廉价的国产炉砖取代了昂贵的进口炉砖。经反复摸索改进，我们创出了一套独有的筑炉技术，从而使炉砖使用寿命从原设计的8000h延长至16000～20000h。 随着气化炉压力等级的提高，变换催化剂出现了砷中毒问题，使用寿命大大缩短。对此，我们与西北化工研究院的科技人员共同攻关，完成了“煤制合成气脱砷技术及净化剂的研究开发”，解决了砷中毒问题，且该项目获得陕西省石化科技进步一等奖。 问题一个又一个解决了，可是气化装置还是稳定不下来，平均运行不到10天就得停车一次。于是我们开始对专利商的原始设计提出质疑，并对国内外采用德士古技术生产厂家实际使用的煤种进行广泛调查，最终作出了改换煤种的决策，并两次提出和修改改换煤种的主要技术指标。对此，我们对工厂周边5 个省区20 多个矿点进行深入调查和比较选择，最后下决心改换原料煤种，生产也由此稳定下来，从而从技术和工程实际上证明水煤浆加压气化原料用煤的选择性。 2 对水煤浆加压气化工艺的评价 总的来说以煤为原料，需要采用高效的洁净煤技术，这是毫无疑问的。而目前争论最为激烈的是德士古水煤浆气化与壳牌粉煤气化技术。此两者孰优孰劣、孰长孰短？产品制造成本低，特别是直接材料费用低是它们共同的优势，而建设投资大则是它们共同的缺憾。至于它们之间的具体比较，由于缺少对Shell干煤粉气化的技术认识及生产实践，在此只能对Texacao水煤浆加压气化谈一些粗浅看法，仅供参考。 2.1 原料的适应性
年产30万吨合成氨装置气化技术的选择和比较煤化工的龙头是煤气化，煤气化工艺的选择，有时直接决定了企业的生死存亡或者效益好坏，最典型的例子就是国内有名的三家大型煤制烯烃企业，采用了三种不同的煤气化技术，得到三种不同的结果。 目前成熟的高压粉煤气化技术从进料方式上可以分为干法（干法进料）和湿法（水煤浆进料）。干法气化目前在国内应用较多的主要有Shell、GSP和航天炉；湿法气化目前在国内应用较多的主要GE、四喷嘴和清华炉。这些气化技术各有优缺点，就气化炉本身而言也有很多科研单位和应用单位对其优缺点、性能、使用情况进行了介绍和对比。 由于合成氨工程是技术集成度很高的综合工程，涉及多个单元，因此仅仅从气化炉本身进行对比不尽全面，不尽合理。本文从合成氨整个流程上对干法气化和湿法气化的主要流程和消耗进行比较，以便从整个流程上对两种气化方法有更全面的认识，以便于气化技术的选择。 为便于比较，故选用国内目前较成熟的工艺路线进行比较，干法气化流程为， 4.0MPa气化，四段耐硫变换，低温甲醇洗，液氮洗，合成器压缩，合成氨。湿法气化 流程为，6.5MPa气化，三段耐硫变换，低温甲醇洗，液氮洗，合成器压缩，合成氨。 合成氨装置，两种气化技术均相同，故不作比较，仅对前面工序进行对比。 对于空分工段，不是本文比较的重点，仅对氧耗进行比较，一般4.0MPa气化，配套氧气压力为5.8MPa，6.5MPa气化，配套氧气压力为8.3MPa，如均采用内压缩流程， 5.8MPa 1Nm3的氧气能耗和8.3MPa 1Nm3的能耗相差约0.02KW，在国内实际的运行案例 中，两者的实际差别几乎没有，例如，神华宁煤采用4.0MPa气化，神华包头采用6.5MPa 气化，但是宁煤空分单位氧气的能耗却比包头的还要高。 1.气化反应 不论是干法气化还是湿法气化，其气化原理是相同的，目前在国内应用的高压气流床气化均是采用纯氧气化，主要的反应式为：
德士古加压水煤浆气化技术 一、德士古加压水煤浆气化工艺技术特点 德士古加压水煤浆气化技术是由美国德士古公司在重油气化的基础上开发成功的第二代煤气化技术，是一种以水煤浆为进料、氧气为气化剂的加压气流床并流气化工艺，属于气流床湿法加料、液态排渣的加压气化技术。气化过程包括煤浆制备、煤浆气化、灰水处理等工序。 德士古加压水煤浆气化技术有以下特点： 1、德士古加压水煤浆气化工艺要求原料水煤浆要有良好的稳定性、流动性，较低的灰熔点及泵易输送等特点； 2、气化炉内结构简单，炉内无机械传动装置，操作性能好，操作弹性大，可靠程度高； 3、高温加压气化，气化采用1300-1500℃的高温，气化压力达2.7～6.5Mpa，已工业化水煤浆气化炉气化压力有3.0、4.0、6.5Mpa几种。气化炉能力与压力成正比，气化压力高，能增加反应的速度及增加反应物在气化炉内的停留时间，增加碳的转化率，增加单台气化炉的生产能力，同时可节省后工序气体压缩功，但压力过高工程设计和设备制造难度也就更大。如产品气用作燃料，气化压力不宜太高；如用作合成氨或甲醇原料气，可以选用4.0-6.5Mpa，应根
据工程规模合理选 定。 4、碳转化气化效率高，碳转化率高，一般可达90-93%，灰渣中粗渣含碳量约5%，少量细渣含碳量约25%。单位体积产气量大，粗煤气质量好，有效气成份高，产品气中（CO+H2）可达80%左右；气体中甲烷低、无焦油，可用来生产合成氨、甲醇、制氢、羟基合成原料气，用途广泛； 5、灰渣含碳量低； 6、水煤浆进料与干粉进料比较，简化了干粉煤给料及加压煤仓加料的问题，具有安全并容易控制的特点，取消了气化前的干燥，节约能量； 7、采用半封闭供煤、湿法磨煤以及气流床气化，全过程污染轻微，无焦油等污染物，是一种先进、可靠的气化工艺，世界各国基本公认该技术为环境友好型工艺。 德士古加压水煤浆气化工艺不足之处为： 1、受气化炉耐火砖的操作条件和使用寿命的限制，气化温度不宜过高； 2、气化炉内砌耐火砖冲刷侵蚀严重，更换耐火砖费用大，增加了生产运行成本；
4.设备一览表 4.1静设备一览表 序号设备位号设备规格 1 气化炉 R1201 设计压力：7.15MPa 操作压力：6.5MPa 工作温度：气化室 1350℃激冷室252℃ 设计温度：气化室 1450℃激冷室260℃ 燃烧室：Φ3400×8815 激冷室：Φ3400×8405 总高：21548 mm燃烧室V=45.5 m3 筒体壁厚：102 mm 封头壁厚：60 mm 下椎体：110 mm 2 煤浆槽 V1106 外形尺寸：Φ8200×10000（T-T） 设计温度：100℃操作温度：50-80℃ 设计压力：满液操作压力：常压 总体高度：15120mm 容积：568 m3 介质：水煤浆内壁涂环氧煤沥青漆 外形尺寸：Φ3000×4500（T-T） 3 烧嘴冷却水槽 V1201 设计温度：80℃；操作温度：49℃设计压力：满液，操作压力：常压总体高度：5600mm，容积：33m3 介质：烧嘴冷却水（除盐水） 4 黑水过滤器 V1204 外形尺寸：Φ733×1775（T-T） 设计温度：280℃；操作温度：250℃ 设计压力：9.0MPa(G)，操作压力：7.2-8.1MPa(G) 总体高度：3147mm，容积：0.91m3，介质：激冷水（灰水 5 锁斗 V1206 外形尺寸：Φ2190×4900（T-T） 设计温度：290℃；操作温度：48-150℃ 设计压力：7.4MPa(G)，操作压力：6.68MPa(G) 总体高度：8180mm，容积：23.5m3；介质：渣水
6 混合器 X1303 外形尺寸：Φ360×3961（T-T） 设计温度：285℃操作温度：250℃ 设计压力：7.2MPa(G) 操作压力：6.4MPa(G) 介质:黑水、水煤气 7 酸性气体分离 器 V1302 外形尺寸：Φ1600×3200（T-T） 设计温度：190℃操作温度：94℃ 设计压力：1.2MPa(G) 操作压力：0.78MPa(G) 总体高度：5345mm 容积：7.6 m3 介质:酸性气与冷凝液 8 低压闪蒸罐 V1303 外形尺寸：Φ2000×7000（T-T） 设计温度：162℃操作温度：139℃ 设计压力：0.5MPa(G) 操作压力：0.25MPa(G) 总体高度：10027mm 容积：25.1 m3 介质:黑水、闪蒸气 9 真空闪蒸罐 V1304 外形尺寸：Φ3400×8500（T-T） 设计温度：151℃；操作温度：79℃ 设计压力：0.4/-0.1MPa(G)，操作压力：-0.056MPa(G) 总体高度：12765mm，容积：93m3；介质：黑水、水蒸气 10 真空闪蒸分离 器 V1305 外形尺寸：Φ1800×2500（T-T） 设计温度：151℃操作温度：75℃ 设计压力：0.4/-0.1MPa(G) 操作压力：-0.056MPa(G) 总体高度：4689mm 容积：8m3 介质:冷凝液、闪蒸气 11 旋风分离器 V1315 外形尺寸：Φ2000×9600（T-T） 设计温度：280℃操作温度：250℃ 设计压力：7.2MPa(G) 操作压力：6.4MPa(G) 总体高度：14735mm 容积：33.1m3 介质:冷凝液、水蒸气 12 洗涤塔 T1301 外形尺寸：Φ3400×21800（T-T） 设计温度：280℃操作温度：250℃ 设计压力：7.15MPa(G) 操作压力：6.4MPa(G) 总体高度：24050mm 容积：141m3 塔板数：5层泡罩