四喷嘴对置式水煤浆加压气化装置黑灰水处理技术研究

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。

多喷嘴对置式气化技术优势介绍通过5年多的工业应用，投入运行的多喷嘴对置式水煤浆气化装置数量不断增加，运行周期不断延长，运行指标不断优化，与同类技术相比，显示出了突出的技术优势，优势如下：1、适合规模大型化根据多喷嘴对置式水煤浆气化炉结构特点，在同一水平面上布置四只喷嘴，每只喷嘴仅需分担相对较小的负荷，便可达到整炉较大的处理能力，在规模大型化方面具有明显的优势，特别是在1500吨以上的气化炉投资及运行优势突出。

单喷嘴气化炉仅有一只工艺喷嘴，在操作压力确定的情况下，加大生产能力需要增加喷嘴间隙，而较大的喷嘴间隙会影响雾化效果，造成碳转化率降低，因而提高气化负荷会受到限制。

目前国内投用的单喷嘴水煤浆加压气化炉单炉日投煤量超过1500吨的数量很少，而已运行的1500及1500以上吨级的多喷嘴气化炉已达到11台，其中单炉能力2000吨/天的气化炉有5台，另有14个装置49台（套）日处理煤量1500吨以上的气化炉在建设或运行，建设中最大的气化炉日投煤量达到2500吨。

目前单炉日投煤量3000吨的气化炉工艺软件包正在编制过程中。

2、有效气体成分（CO+H2）高，碳转化率高影响碳转化率的因素很多。

气化炉炉型确定后，气化炉的操作炉温、入炉煤浆粒度分布、工艺喷嘴的雾化效果、物料在炉内停留时间等成为主要因素，其中喷嘴的雾化效果和物料停留时间对其影响较大。

多喷嘴对置式气化炉采用预膜、外混式三通道喷嘴，三股物流射出喷嘴，煤浆的内外侧为高速流动的氧气，氧气通过高速剪切、振动等方式使煤浆实现初级雾化，初级雾化的物料再相互撞击形成二次雾化，增强了雾化效果，提高了物料在炉内停留时间，避免了部分物料从喷嘴口直接运动到渣口形成短路，增强了气化炉内介质的传质传热，有利于气化反应的进行，煤气中的有效气成份高，最高可达84%,渣中可燃物含量低，一般在〜5%以下。

而单喷嘴顶喷气化炉由于垂直下喷，物料在炉内停留时间相对较短，如煤浆颗粒较大或气化炉负荷过高（雾化不好），部分原料煤来不及完全转化便通过渣口排出燃烧室外，因此碳的转化率会相对低一些，炉渣中残碳含量会相对高些，一般在20〜30%。

GE水煤浆气化装置灰水水质影响因素分析与控制
杨凯
【期刊名称】《四川化工》
【年(卷),期】2024(27)1
【摘要】气化灰水可谓是水煤浆气化装置的“血液”,灰水水质超标会导致系统设备和管道腐蚀结垢,制约GE水煤浆气化装置的长周期运行,并严重影响污水处理的效能。

对灰水pH值、硬度、碱度、悬浮物含量、浊度、氯离子含量、电导率、氨氮和COD等关键指标对水煤浆气化灰水系统的影响进行分析,并就各影响因素总结出针对性的水质控制措施,以提高气化装置运行的稳定性和经济性。

【总页数】6页(P45-50)
【作者】杨凯
【作者单位】中国石油化工股份有限公司金陵分公司
【正文语种】中文
【中图分类】TQ5
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多喷嘴对置式煤气化技术一、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**。

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**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。

图1 煤气化技术重要地位简图我国自上世纪80年代开始引进国外煤气化技术，多年来一直依赖进口、受制于人。

据此估算，引进煤气化技术的专利实施许可费已高达2亿多美元，这还不包括昂贵的专有设备费和现场技术服务费等。

据估计，专有设备耗费外汇也高达数亿美元。

在国家有关部委的支持下，华东理工大学洁净煤技术研究所（煤气化教育部重点实验室）于遵宏教授带领的科研团队经过20多年的研究攻关，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二、技术研发历程多喷嘴对置式水煤浆气化技术是由华东理工大学洁净煤技术研究所（煤气化教育部重点实验室）于遵宏教授带领的科研团队历经“九五”、“十五”和“十一五”科技攻关开发成功。

“九五”期间，华东理工大学、鲁南化肥厂、中国天辰化学工程公司共同承担了国家“九五”科技攻关项目“新型（多喷嘴对置）水煤浆气化炉开发”，并完成了22吨煤/天规模的中试实验。

在原国家石油和化学工业局的主持下，现场考核专家组于2000年10月11日上午9时22分起对多喷嘴对置式水煤浆气化中试装置进行了现场72小时考核。

水煤浆气化炉黑水角阀长周期稳定运行的研究及应用摘要：本文介绍了水煤浆气化炉黑水角阀在长周期稳定运行中的应用。

由于黑水系统角阀在气化炉正常运行过程中，长期处于高温（240℃、）高压差（6.0Mpa）黑水（含有颗粒粗渣）冲刷中，运行时间时间久就会导致阀门阀芯、阀座以及缓冲段冲刷受损，造成阀门内漏、卡涩、关不严等现象，严重时影响气化炉、洗涤塔以及闪蒸系统黑水调节。

通过利用一种耐高温陶瓷复合管对气化炉黑水角阀文丘里段进行延伸，同时对阀座流道进行优化，提高了阀门的耐腐蚀耐冲刷能力，延长了角阀使用时间，从而保障气化炉长周期安全稳定运行。

关键词：气化炉、黑水角阀、阀座流道、陶瓷复合管0引言德士古水煤浆加压气化工艺技术发源于美国，由德士古公司研发。

在1948年，美国研究出了首套15吨煤的测试设备，进行二十多种燃料的测试，主要有：无烟煤、褐煤、烟煤以及石油焦等，1956年研发建成第一套气化炉，其压力为 2.8MPa，每日投煤量达到100吨，经过多年的发展，气化技术发展迅速，第二代气化炉压力已达到6.5MPa,日投煤量达到1600吨以上，该技术成熟可靠，应用广泛，经过多年发展，已在煤化工、石油化工等行业广泛应用。

但由于该气化炉运行中黑水角阀运行周期较短，阀门故障率较高，频繁出现如卡涩、内漏关不严等问题。

角阀是气化炉正常运行运行中极为重要的设备，是调节气化炉和洗涤塔以及闪蒸罐黑水流量及压力的关键设备，黑水角阀在正常运行受黑水冲刷，黑水中的细渣颗粒、氯离子、硫化氢以及含磷酸等腐蚀性介质对角阀有较强的冲刷，会加速阀门损坏，角阀阀芯阀座受强腐蚀性介质冲刷，阀门缓冲段冲刷泄露后，就会影响生产正常运行，严重时导致减负荷甚至气化炉被迫停车，因而对于黑水角阀阀的研究及技术改造有较积极的意义。

1研究现状1.1目前我公司有三套气化炉系统，工作温度1400℃，工作压力：6.5Mpa，每套气化炉系统分别有黑水角阀:12"*16"900LB 2台;4"*6"900LB 2台；10"*16"150LB 2台；8"24"150LB 2台，一套气化炉系统共有角阀8台，气化炉正常运行中，黑水角阀处于一开一备状态。

煤质变化对四喷嘴水煤浆气化炉燃烧的影响及改进措施四喷嘴水煤浆气化炉是一种高效的煤制气设备，可以将煤质进行气化反应，生产出高质量的合成气。

在实际运行中，煤质的变化会对气化炉的燃烧产生较大的影响，使气化效率降低，甚至出现安全隐患。

本文将就煤质变化对四喷嘴水煤浆气化炉燃烧的影响以及改进措施进行探讨。

一、煤质变化对燃烧的影响1. 灰分含量变化煤炭中的灰分含量对气化炉的燃烧效果有着重要的影响。

当煤质中的灰分含量较高时，会导致气化炉内部的灰堵塞现象严重，降低了气化效率，甚至导致气化炉的堵塞。

而当煤质中的灰分含量较低时，燃烧的温度会下降，使得气化反应无法充分进行，同样影响了燃烧效果。

煤质的变化会对四喷嘴水煤浆气化炉的燃烧效果产生较大的影响，降低了气化效率，增加了设备的维护成本，甚至对环境造成严重的污染。

需要采取有效的改进措施，提高气化炉在不同煤质条件下的稳定性和适应性。

二、改进措施和建议1. 煤质预处理在实际生产中，可以对原煤进行预处理，提前对煤炭中的灰分、水分、硫分含量进行检测和分析，然后针对不同的煤质特点进行相应的处理。

比如对高灰分煤质进行粉碎和筛分，减少灰分含量；对高水分煤质进行干燥处理，降低水分含量；对高硫分煤质进行洗选处理，减少硫分含量。

通过预处理，可以将煤质的变化对气化炉的影响降到最低。

2. 燃烧参数调整在实际运行中，可以通过调整气化炉的燃烧参数来适应不同煤质的变化。

比如对于高灰分煤质，可以增加空气预热温度，提高燃烧温度，增加灰分的燃烧速率，减少灰堵塞现象；对于高水分煤质，可以增加氧气的供给量，加强燃烧反应，提高气化效率；对于高硫分煤质，可以增加石灰石的加入量，吸附掉硫化氢气体，减少对环境的污染。

3. 设备改进升级在现有的气化炉设备中，可以通过改进升级来提高设备的稳定性和适应性。

比如针对高灰分煤质堵塞现象，可以增加气化炉内部的清灰装置，及时清除灰渣，减少堵塞现象；针对高水分煤质结焦问题，可以增加气化炉内部的冷却装置，降低气化温度，减少结焦现象；针对高硫分煤质的腐蚀问题，可以采用耐腐蚀材料制作气化炉内部构件，延长设备的使用寿命。

煤质变化对四喷嘴水煤浆气化炉燃烧的影响及改进措施煤炭是世界上最主要的能源资源之一，而且具有丰富的储量和广泛的利用价值。

传统的燃烧方式会产生大量的污染物，对环境造成严重损害。

为了减少污染物的排放，研究和发展清洁高效的煤炭利用技术是非常重要的。

水煤浆气化炉是一种高效清洁的燃烧技术，它可以将煤炭气化，生成合成气用于燃烧或化工生产。

在水煤浆气化炉中,四喷嘴是一个非常重要的部件, 它直接影响水煤浆的气化效果和燃烧效果。

煤质的变化会对四喷嘴水煤浆气化炉燃烧产生一定的影响，需要进行系统的研究和改进。

下面将对此进行详细的阐述。

1. 燃烧效率的影响：水煤浆中的煤质越好，燃烧效率就越高。

而随着煤质的变化，燃烧效率也会发生相应的变化。

煤质的变化会导致气化反应的速度和效果发生变化，从而影响燃烧效率。

2. 燃烧稳定性的影响：煤质的变化还会影响燃烧的稳定性。

燃料的燃烧过程受到许多因素的影响，而煤质的变化会直接影响燃烧过程中的稳定性，进而影响整个燃烧系统的工作效果。

3. 环境排放的影响：煤质的变化还会对燃烧产生的环境污染物排放产生一定的影响。

煤质的变化会直接影响气化效果和燃烧效果，从而影响燃烧过程中产生的污染物物质和排放量。

煤质的变化对四喷嘴水煤浆气化炉燃烧会产生一定的影响，影响包括燃烧效率、燃烧稳定性和环境排放等方面。

急需研究和实施相关的改进措施，以提高燃烧效率、稳定性，并减少环境污染。

二、改进措施1. 优化喷嘴结构：通过对四喷嘴的结构进行优化设计，可以改善气化和燃烧过程中的流场分布，提高水煤浆的混合效果，增加气化效果和燃烧效率。

2. 选择适合的煤种：根据不同的煤质特点，选择适合的煤种，可以提高煤炭的气化效果和燃烧效率。

通过煤种的选择，可以减少煤质变化对燃烧过程的影响。

3. 控制气化温度和压力：合理控制气化炉的温度和压力，可以对煤质变化产生的影响进行一定的补偿，保持燃烧系统的稳定性。

4. 强化气化过程控制：通过强化气化过程控制，包括气氛控制、气化剂选择等措施，可以改进煤质变化对气化效果和燃烧效果的影响。

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。