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6.5MPa水煤浆气化炉工艺分析

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大氮肥　
ＤＡ　ＤＡＮＦⅡ　第２Ｏ卷第５期　

ｎ６，，；　
６．５　ＭＰａ水煤浆气化炉工艺分析　
三堕里，龚欣吴韬曹恩洪施军民　
（华东理工大学洁净煤技术研究所，上商，２００２３７）　

垒曼　
（渭河化肥厂，陕西渭南，７１ｄ００Ｏ）　

懈　危砘　关键词
！　噬：　业　！　三茎坌堑一，　Ｌ　丫、　

８Ｏ年代后期，我国相继引进了３套水煤浆为　原料生产合成气（ｃｏ＋Ｈｚ）的装置，均采用箍士古　部分氧化技术．分别在鲁南、上海焦化厂和渭河投　入运转。其中，渭河化肥厂气化装置设计压力为　６．５Ｍｌ：）ａ．配有３台气化炉．正常生产时两开一备，　配套３０万ｔ合成氨装置，于ｌ９９６年投入试生产。　目前装置运转日趋正常。　由于渭河化肥厂６．５ＭＰａ水煤浆气化装置在　国内同类气化装置中压力等级最高，它的成功运　转．将对等压合成甲醇和合成氨技术在我国的发　展产生影响。因此如何消化、吸收国外技术是国内　工程界比较关心的问题。本文从工艺角度对工厂　操作结果进行分析，并与国外报价值和同一煤种　的国外试烧结果进行比较，在此基础上探讨如何　合理选择工艺条件。　１操作结果分析　１．１评价指标　从工艺角度讲，评价水煤浆气化炉的气化效　果，常见指标有：有效气成分（干气中ＣＯ与Ｈ　的　百分数）、有效气产率（每千克煤ＣＯ与Ｈｚ的产　量）、蒸汽分解率（水蒸汽分解为Ｈ　的量占进口蒸　汽量的百分数）、比氧耗（每１０００ｍ。有效气的耗　氧量）及碳转化率等。而目前工程界经常采用的评　价指标是有效气成分和灰渣中可燃物含量，其它　指标由于难以从气体分析结果中直接表现出来，　则较少被人们关注。　有效气成分与有效气产率既有联系，又有区　别，而有效气产率比有效气成分更能反映同题的　
本质，但有效气产率还受到煤种的影响。因此，提　
出了有效成分摩尔比（又称有效气产出率）的概　
念，即将出口气体中ＣＯ和Ｈ　的总摩尔数与原料　
中Ｃ和Ｈｚ的总摩尔数之比作为考核指标。它既考　
虑了煤种组成这一敏感因素，也涉及了气化过程　
（出口气体中的Ｈｚ既包括由煤中Ｈ转化而来部　
分，也包括由进口ＨｚＯ分解的部分）。　
１．２评价　
工厂的操作数据往往有一定的误差．但一般　
认为煤种元素分析、气体成分分析及煤浆计量等　
较准确．如果能从这些数据中计算出有效气产率、　
蒸汽分解率、比氧耗、有效成分摩尔比等指标，则　
比较可信。　
表１给出了渭河６．５ＭＰａ气化装置使用的黄　
陵煤在不同时期的元素分析及热值。　
表ｌ煤种元素分析及热值　

宇部试烧７１．１ｏ　３．９０　１．１０　ｏ　６７　８．０ｏ　１５．４０　２７９９１　９　
ＰＩ｝Ｐ设计６９．５Ｏ　４．００　１．２０　１－２Ｏ　７．０９　１７．Ｏｌ　２８０４１．ｏ　
目前操作６　．０６　３．８９　０．７５　１．３．ｔ　１　ｏ　９６　１９．０Ｏ　２６６９９　０　

表２给出了工厂正常操作，装置７２小时考　
核、宇部试烧及ＰＤＰ设计中的气化炉出口组成及　
操作条件。　
根据文献“　的计算方法，可计算出３种不同　

收祷日期｝１９９７一ｏ６～１７　

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第５期　王辅臣等．６．５ＭＰａ水煤浆气化炉工艺分析　３２ｌ　
工况下的有效气产率、蒸汽分解率、比氧耗　
（１０００ｍ　ｃ０＋　的耗氧量）及有效成分摩尔比。　比较表３结果不难看出，就蒸汽分解率和有　效成分摩尔比而言，目前工厂操作结果与ＰＤＰ设　计结果接近，但氧耗量较高，因此，从工艺角度有　进一步改进提高的可能。与宇部试烧黄陵煤的结　果比较，渭河厂目前操作情况接近或优于宇部　１９９３年操作情况，应该说，工厂的操作水平是比　较高的。　表２气化炉出口组成爰操作条件　２工艺条件选择　２、１过程分析　水煤浆气化过程涉及高温、高压、非均相、湍　流条件下物理与化学过程的相互作用，其目的是　将煤中有效的Ｃ、Ｈ和部分Ｈ　Ｏ转变为合成气的　过程，该过程是吸热的，为避开动力学控制区，使　整个气化过程具有较高的速率，气化反应必须在　较高的温度水平下进行。另一方　，德士古气化炉　采用熔融排渣，也要求气化炉　ＩＪ温度必须大于　煤的Ｔ４温度，视煤种不同，　。般气化炉出Ｅｌ温度　应在１３００～１４００　Ｃ。　从化学反应的角度讲，影响反应结果的主要　因素是温度与浓度，以及反应进行的时间，气化过　程也不例外。气化炉出Ｅｌ温度主要与氧碳比、煤浆　浓度、气化反应进行的深度以及热损失有关。气化　
反应进行的深度一方面与温度水平密切相关，另　
方面又同浓度和反应时间（停留时间及其分布）　
有关，而它们取决于喷嘴与炉体匹配形成的流场　
及混合过程。因此影响有效气成分的因素主要是　
氧碳比、煤浆浓度、混合、停留时间及热损失。而从　
特定气化炉的操作而言，人们所能调节的只有氧　
碳比和煤浆浓度。　
２、１、１氧碳比　
氧碳比越高，则生成的ＣＯｚ就多，气化温度越　
高．有效气成分就越低。虽然水分解率随温度升高　
有所增加，ＣＨ　含量有所降低，但如果ＨｚＯ分解产　
生的Ｈｚ以及ＣＨ　的降低不足以弥补生成ＣＯ　所　
消耗的有效Ｃ，则有效气产量和有效成分摩尔比　
就比较低，气体的整体效果就比较差。　
反之，如果氧碳比较低，则气化温度就低，　
ＣＯ　含量降低，有效气成分会升高，但ＣＨｔ会增　
加，灰渣中残碳量增加，碳转化率降低，如果ＣＯ　
的降低不足以弥补ＣＨ　和残碳增加而消耗的有　
效Ｃ和Ｈ，则有效气产率和有效成分摩尔比也不　
会高。另一方面，过低的气化温度可能会造成气化　
炉出口堵渣，影响装置正常操作。　
气化炉出Ｅｌ温度应控制必须满足高于煤的　
Ｔ４温度，即煤的灰熔点低，氧碳比可适当降低。一　
般出Ｅｌ温度控制在１４００￣１４５０　Ｃ左右，随煤种与　
煤浆浓度的不同，相应的氧碳比应在０．８６～　
ｌ、００ｍ　／ｋｇ之问　
２．１．２煤浆浓度　
煤浆浓度增加，相同氧碳比下气化温度将升　
高，ＣＯ　含量降低，有效气产率将增加，比氧耗将　
相应降低，因此提高煤浆浓度对改善气化炉气化　
效果有显著作用。但是，如果煤浆浓度大幅度增　
加，则其粘度将增加，喷嘴雾化效果将受到影响。　
为＿ｒ保证雾化效果，目前一般在６５　～６７　之　
间。　
２．２工艺条件对气化结果的影响　
在喷嘴、炉体结构与几何尺寸以及煤种一定　
的情况下，气化结果只与氧碳比及煤浆浓度有关。　
换言之，工厂操作实际中，气化炉可调节的参数只　
有氧碳比（或氧煤比）和煤浆浓度，下面分别讨论　
它们对气化结果的影响，供有关厂操作时参考。　
图ｌ～３分别给出了气化炉出Ｅｌ温度、每千克　

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大氮肥　１９９７年第２０卷　
煤有效气产率以及比氧耗随氧碳比与煤浆浓度的　
变化。　

图１气化炉出口温度随氧碳比及煤浆浓度的变化　
Ｔ　
掌　

、　
萎　

８　
＋　

／４：，ｈ·ａ一　
图２有效气产率随氧碳比和煤浆浓度的变化　
从图１可见，氧碳比每升高０．０１，气化炉出　
口温度约升高１５℃，水煤浆浓度每升高】　，气　

图３　比氧耗随氧碳比和煤浆浓度的变化　
化炉出口温度约升高２５　Ｃ。图２则表明，有效气　
产率随氧油比的变化有一最佳值，随水煤浆浓度　
的不同对应的氧碳比在０．８４～０．８６之间，但氧碳　
比的选择还要考虑煤的灰熔点（Ｔ４），而有效气产　
率随水煤浆浓度的升高而增加，但在水煤浆浓度　
较高时，升高的幅度趋缓　图３显示，比氧耗随氧　
碳比的下降而下降，随煤浆浓度的增加而降低。　

参考文献　
１王辅直等．渣油气化炉工艺分析大氮肥，１９９６，１９（５）：３２１　
２王辅直等．射流携带睐气化炉内宏观混合过程研究化工学　
报，１９９７，４９（２）：１９３　

ＩＥＣＨＮｏＬｏＧＹ　ＡＮＡＬＹＳＩＳ　ＦｏＲ　６．５　ＭＰａ　
ＣｏＡＬ—ＷＡＴＥＲ　ＳＬＵＲＲＹ　ＧＡＳＩＦＩＥＲ　
Ｗａｎｇ　Ｆｕｃｈｅｎ，Ｇｏｎｇ　Ｘｉｎ，Ｗｕ　Ｔａｏ，Ｃａｏ　Ｅｎｈｏｎｇ，Ｓｈｉ　Ｊｕｎｍｉｎ　
（　嘲ｒ曲　盯Ｃｌｅａａ　Ｃｏａｌ　ｃ　奶ｆ计Ｅａｓｔ　ｃ　Ｈ聊昀　
盯＆　ｄ　乳　ｒ，栅　，２００２３７）　
Ｚｈａｏ　Ｙｏｎｇｐｉｎｇ　
（　ｅ妇Ｃ‰ｍ　Ｄ　恐　聊·　，ｗｅ　Ⅻ　，８３００１９）　
Ａｌ￣ｔｒａｅｔ　Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ａｉｌａｌｙｚｅｓ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｄａｔａ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｉｍｐｏｒｔｅｄ　６．５　ＭＰａ　Ｔｅｘａ—　
ｃｏ　ｃｏａｌ—－ｗａｔｅｒ　ｓｌｕｒｒｙ　ｇａｓｉｆｉｅｒ　ａｎｄ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ　ｔｈｅ　ｗａｙ　ｔｏ　ｃｈｏｓｅ　ｔｈｅ　ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｇａｓｉｆｉ——　
ｅｒ．　
Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｃｏａｌ—ｗａｔｅｒ　ｓｌｕｒｒｙ，ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｇａｓｉｆｉｅｒ，ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎａｌｙｓｉｓ　

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研究水煤浆加压气化工艺技术优化路径

研究水煤浆加压气化工艺技术优化路径

水煤浆加压气化工艺具有很多优点，但是影响水煤浆气化工艺的因素也有很多。

因此，我们在进行水煤浆气化生产时需要不断的对其工业技术进行优化，使得产出的有机气体和可用化工原料不断增多。

水煤浆气化反应的主要场所是在气化炉内，因此我们需要对气化炉的使用状态进行优化，提升反应效率。

一、水煤浆加压气化工艺的优劣势水煤浆加压气化工艺对原煤的质量没有太多的要求，水煤浆气化工艺对原煤的有较强的适应性，能够进行水煤浆气化的原煤品种较多，这对于化工生产来说在寻找水煤浆气化原煤方面有很大的优势，可以很大程度上满足化工生产所需。

水煤浆气化的产物多以合成氨和甲醇气体为主，技术工艺较为成熟能够持续稳定的进行反应。

而水煤浆气化工艺的热能利用，可以通过与蒸汽锅炉相连接进行热能置换。

水煤浆气化工艺所产生的尾气排放量较低，给环境造成的污染较小，属于清洁型加工技术。

水煤浆加压气化技术工艺的劣势主要体现在气化所用的燃煤最好是可燃的低灰煤，否则在气化过程中气化炉中添加助燃剂。

另外一个问题就是原煤中碳的转化率比较低，所产生的有效气体损耗量较大。

水煤浆加压气化炉由于产时间在高温环境下工作，其使用寿命短。

二、影响水煤浆加压气化工艺的因素水煤浆加压气化工艺从本质上看是一个燃烧放热的过程，在这个环节中水煤浆的制备是基础环节，所制备的水煤浆质量好坏直接会影响到气化效率。

如果制备的水煤浆浓度达不到气化要求，则会增加氧气的用量；如果水煤浆制备的浓度较高，将会导致无法充分雾化，碳的转化率较低。

水煤浆颗粒度达不到标准会加速气化炉的损耗，使得气化炉使用寿命大大降低。

影响水煤浆制备质量的因素也很多，原煤的特性，其中原煤中可溶解成分及其颗粒直径大小对水煤浆的浓度有着很大的影响。

在制备水煤浆时一般要求含水量和含灰量较低，原则上讲品质好的原煤才会制备出高质量的水煤浆。

但是，对于品质不好的原煤，在制备水煤浆时向其中添加适当的添加剂，也会在一定程度上提升水煤浆的制备质量。

这要根据原煤的特性，来确定添加不同的添加剂，从而保证水煤浆的浓度更加符合气化反应要求。

水煤浆气化工艺影响制浆因素的分析

水煤浆气化工艺影响制浆因素的分析

水煤浆气化工艺影响制浆因素的分析【摘要】文章介绍了水煤浆气化工艺的工艺技术现状；制备高浓度水煤浆影响因素等。

【关键词】水煤浆气化工艺；因素；分析煤炭是我国的基础能源和重要原料，在国民经济和社会发展中具有重要的战略地位。

煤气化技术是煤炭清洁转化的核心技术之一，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。

在众多煤气化技术中，水煤浆加压气化技术作为一种先进的新型气化技术，因煤种适应范围较广、气化温度高、压力高、易于大型化，成为煤气化技术发展的主流方向在我国得到了较快的发展，自20世纪80年代至今，我国相继建设了数十套水煤浆加压气化装置，其合成气用于生产合成氨、甲醇、丁醇、二甲醚、烯烃等化工产品。

1.国内气化水煤浆制备工艺技术现状在水煤浆气化行业中，工程技术人员和用户非常重视气化工艺和合成工艺等技术，往往忽视了水煤浆气化的基础环节—水煤浆制备。

因此，气化水煤浆的质量（浓度、粒度和稳定性等）相对较差，给后续生产环节带来了诸多问题，如气化效率低、能耗（煤耗、氧耗）偏高、生产成本增加等。

目前，气化水煤浆质量及其影响具体如下：（1）水煤浆的浓度偏低（60%左右），致使单位合成气所需氧耗偏高。

（2）水煤浆的粒度偏粗，雾化性能较差，气化后灰中含炭量较高，致使单位合成气所需煤耗偏高。

（3）水煤浆粒度分布不合理，浆体的流动性较差，致使煤浆管道、泵、阀门等磨损严重。

（4）水煤浆的稳定性较差，储存期相对较短.仅为24h，给生产管理带来一定难度。

2.制备高浓度水煤浆影响因素2.1煤质特性煤质特性是影响水煤浆制备的首要因素。

一般来说，煤种制浆浓度随其内在水分含量的增大而降低，较低的内水含量有利于制备较高浓度的煤浆。

变质程度浅的煤种，其内水含量较高、含氧官能团多，制浆浓度较低；变质程度深的煤种，其内水含量较低、含氧官能团少，制浆浓度较高。

煤的内在水分含量可反映煤的内孔表面和亲水性能，其量较低时说明该煤的比表面积小或吸附水的能力差_2J。

德士古水煤浆气化工艺分析

德士古水煤浆气化工艺分析

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。

水煤浆气化工艺烧嘴问题与处置分析

水煤浆气化工艺烧嘴问题与处置分析

水煤浆气化工艺烧嘴问题与处置分析摘要：炉膛压力差也称为炉膛压力差，更确切地说是炉膛炉膛头压力与炉膛压力线压力的差，它可以反映炉膛磨损量和煤浆雾化效果。

当炉膛压力差大大减小且波动频繁时，可能严重影响燃气炉的稳定运行，在严重情况下，甚至可能导致后端系统负荷显着降低，严重影响生产连续性。

关键词：水煤浆气化，工艺烧嘴，冷却水腔，应力，有限元分析引言水煤浆气化制取合成气是我国目前应用最广泛的煤气化技术，其使用寿命是影响水浆气化系统长期运行的一个重要因素。

典型的水浆气化工艺一般采用内外部三流雾化混合工艺，输出道和内流道分别输送高压氧(外氧和中央氧)，中间流道输送高压水浆后半工艺消防龙头设有冷却水腔，消防龙头冷却保护消防龙头。

1水煤浆气化炉水工艺流程某装置采用美国AP公司的GE专利技术。

其生产方法是将原料煤与水在湿式棒磨机中研磨成浓度为60%～63%的水煤浆，用泵加压后送入气化炉，与空分装置来的氧气混合，在加压的情况下，煤中的碳被部分氧化，生成CO、H2、CO2和H2O以及其他如：H2S、CH4等气体，经激冷室水浴降温洗涤后送至文丘里洗涤器、碳洗塔进一步洗涤除尘后，粗煤气送往变换工段。

2水煤浆气化工艺烧嘴问题2.1运行变化在运行一段时间后，对参数变化动态进行了分析。

第一，在使用3天到7天后，煤浆的压差出现了变动，从0.4MPa降低到0.2MPa，甚至会偶尔出现负压差的问题。

操作人员在进行对比分析后发现，在出现压差波动前，对应的生产装置工艺运行指标并没有明显的异动情况。

并且，在压差出现波动的瞬间，氧气阀门的开度没有变化，但是氧气的瞬时流量却出现了骤升现象，而对应的气化炉燃烧室高温热电偶升高到1350℃，造成对应的警告信息。

第二，烧嘴在压差出现波动后，冷却水盘管的进出口流量也伴有异动，表现为参数的上下跳动，与此同时，冷却水回水分离罐也伴有间断式的CO报警信息，使得整个系统出现被迫停炉的现象。

第三，设备的总氧量也会产生波动，使得粗煤气中的一氧化碳组分出现变动，依据其进行运行工况的判定，发现运行状态并不稳定。