多喷嘴对置式水煤浆气化技术
多喷嘴对置式水煤浆气化技术
4000吨级水煤浆气化技术
“煤炭清洁高效利用和新型节能技术” 国家“十三五”重点专项
所属项目：大规模水煤浆气化技术开发及示范 课题名称：超大规模水煤浆气化放大关键技术 及污水减量化研究
围绕高温高压下湍流混合与复杂气化反应的相互作用的复杂科学问题研 究，掌握实现水煤浆气化过程高效化、大型化的基本理论指导原理。
400
200
辐射强度
CH*
0 0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
1.3
0.7
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
1.3
[O/C]e
[O/C]e
CH*辐射发光图像重建
柴油撞击火焰CH*二维分布
CH*辐射峰值随[O/C]e 的变化(柴油火焰)
L/De随[O/C]e的变化 (柴油火焰)
柴油和水煤浆撞击火焰黑体 辐射时均分布
第六届国际多喷嘴对置式煤气化技术推广及应用研讨会
多喷嘴对置式水煤浆气化技术新进展
华东理工大学
01
多喷嘴对置式水煤浆气化技术
多喷嘴对置式水煤浆气化技术
激冷流程工艺原理简图
磨煤制浆系统 气化系统 初步净化系统 渣水处理系统
多喷嘴对置式水煤浆气化技术
技术研发历程
技术发明 及中试 22TPD 1996~2000
已运行26个项目，67台气化炉 累计总原料煤能力 > 20万吨煤/天，单炉最大规模4000吨级/日
多喷嘴对置式水煤浆气化技术——国际影响
合成气产能世界第三，为世界煤气化技术第一集团供应商
2017美国国际气化技术年会信息
成为国际三大主流气化技术提供商之一
多喷嘴对置式水煤浆气化技术
论多喷嘴对置式水煤浆气化技术进展及应用
论多喷嘴对置式水煤浆气化技术进展及应用1. 引言1.1 研究背景水煤浆气化技术是一种将煤炭转化为天然气或合成气的重要技术途径，具有节能减排、资源综合利用等显著优势。
随着环境保护意识的增强和对清洁能源需求的日益增长，水煤浆气化技术在实现低碳经济、减少大气污染和推动能源革命方面具有重要意义。
多喷嘴对置式水煤浆气化技术作为水煤浆气化技术的一种新型形式，以其高效、节能、环保等优势逐渐受到研究者们的关注和重视。
深入研究多喷嘴对置式水煤浆气化技术的原理、特点及应用，对于加快其推广应用、促进环境保护和可持续发展具有重要的现实意义。
本文旨在系统探讨多喷嘴对置式水煤浆气化技术的研究进展及应用案例，为未来该技术的发展和应用提供理论和实践参考。
1.2 研究意义多喷嘴对置式水煤浆气化技术的研究意义主要体现在以下几个方面：多喷嘴对置式水煤浆气化技术在工业生产中具有广泛的应用前景，可以为工业生产提供稳定、高效的燃料来源，提高生产效率，降低生产成本。
深入研究多喷嘴对置式水煤浆气化技术的意义在于推动我国工业生产的现代化和智能化发展。
多喷嘴对置式水煤浆气化技术的研究还对环境保护具有重要意义。
通过提高煤炭资源利用效率，减少燃烧排放，降低二氧化碳等温室气体排放量，可以降低空气污染和温室效应，有利于改善环境质量，保护生态系统，实现可持续发展。
深入研究多喷嘴对置式水煤浆气化技术的意义不仅在于提高能源利用效率，促进工业生产发展，还在于保护环境，实现可持续发展目标。
这些方面的重要意义将在接下来的正文部分进行详细阐述。
1.3 研究目的本文的研究目的是探讨多喷嘴对置式水煤浆气化技术在能源利用和环境保护领域的应用前景。
通过系统分析该技术的原理、特点、优势以及研究进展，我们旨在深入了解多喷嘴对置式水煤浆气化技术在气化过程中的效率和环保性能，以及其在实际应用中的应用案例。
特别是我们希望通过对多喷嘴对置式水煤浆气化技术的研究，为未来该技术的进一步发展提供参考和支持，为节能减排领域的发展做出贡献。
多喷嘴对置式水煤浆气化技术新进展
工业示范
1150TPD 750TPD 2001~2005
大型化 2000TPD 2006~2010
大型化 3000TPD 2011~2015
超大型化 4000TPD 2016~2020
多喷嘴对置式水煤浆气化技术——技术优势
大型化 高效率 长周期稳定运行
降低投资 节能降耗 降低运行费用
大型化效果——180万吨/年煤制甲醇装置(60万吨/年煤制烯烃)
冷 室
废锅-激冷型水煤浆气化技术
不同入口型式辐射废锅的模拟研究
不同接口及入口结构示意图
直圆拱型
缩口结构
扩口结构
渐缩结构一
不同入口结构的顶部流场特征
渐缩结构二
废锅-激冷型水煤浆气化技术
辐射废锅数值模拟
辐射段结构示意图
直段高度为18m废锅的 速度场(左m/s）、温度场(中K)与颗粒相(右kg/m3)
工程应用
提高关键设备寿命 解决结渣堵渣问题 提高系统效率 实现优化控制
大型化理论基础
系统集成创新
长周期稳定运行
大型高效水煤浆气化成套技术
多喷嘴对置式水煤浆气化技术——推广应用
国国内内外外5557个个项项目目，，115508台台气气化化炉炉
已运行26个项目，67台气化炉 累计总原料煤能力 > 20万吨煤/天，单炉最大规模4000吨级/日
气流床气化炉内喷嘴雾化实验研究
气化炉内水煤浆雾化过程可视化
雾化过程统计分析 (粒径分布、稳定性和不同模式分布)
4000吨级水煤浆气化技术—基础研究
气流床气化炉内颗粒壁面沉积实验研究
气化炉内壁面沉积行为分类
颗粒沉积过程可视化
液滴沉积模式分布
颗粒沉积模式分布
华东理工大学科技成果——多喷嘴对置式水煤浆气化技术
华东理工大学科技成果——多喷嘴对置式水煤浆气化技术项目简介煤炭气化，即在一定温度、压力下利用气化剂与煤炭反应生成洁净合成气（CO、H2的混合物），是实现煤炭洁净利用的关键，可为煤基化学品（合成氨、甲醇、烯烃等）、整体煤气化联合循环发电（IGCC）、煤基多联产、直接还原炼铁等系统提供龙头技术，为现代能源化工、冶金等行业的技术改造和节能降耗提供技术支撑。
多喷嘴对置式水煤浆气化技术是世界上最先进的气流床气化技术之一。
水煤浆经四个对置的喷嘴雾化后进入气化炉内，与氧气反应生成含CO、H2和CO2的合成气，从气化炉出来的粗合成气经新型洗涤冷却室、混合器、旋风分离器和水洗塔等设备的洗涤和冷却后进入后序工段；气体洗涤设备内的黑水则经高温热水塔进行热量回收和除渣后成为灰水再返回气体洗涤设备内，全气化系统基本实现零排放。
该技术工艺指标先进，与同类技术相比，合成气有效成分高2-3个百分点、碳转化率高2-3个百分点、比氧耗降低7.9%、比煤耗降低2.2%等，生产强度大，又减少了专利实施许可费。
所属领域化工、能源项目成熟度产业化应用前景多喷嘴对置式水煤浆气化技术的产业化成功，打破了国外技术在气化领域的垄断地位，标志着我国自主的大型煤气化技术已处于国际领先地位。
目前有33台多喷嘴对置式水煤浆气化装置处于工业运行、建设和设计中，同时该技术已走出国门，为美国一家石化公司提供气化技术。
知识产权及项目获奖情况与多喷嘴对置式水煤浆气化技术相关的有二十余项发明专利和实用新型专利。
拥有自主的知识产权。
项目曾得到国家“九五”科技攻关、“十五”和“十一五”“863”课题、“973”计划的支持。
所获主要奖励有：2007年国家科学技术进步二等奖；第十届中国专利奖优秀奖；2006年中国石油和化学工业科技进步特等奖；2006年中国高校-企业合作创新十大案例；2006年中国高校十大科技进展；2005年上海市科技进步三等奖。
合作方式主要以专利（实施）许可和技术转让的模式合作。
多喷嘴对置式水煤浆气化设备的烟气净化与脱硫技术研究
多喷嘴对置式水煤浆气化设备的烟气净化与脱硫技术研究烟气净化与脱硫技术是水煤浆气化设备中至关重要的环节，它可以有效地去除烟尘和有害气体，保证排放的烟气符合环保要求。
在多喷嘴对置式水煤浆气化设备中，烟气净化与脱硫技术的研究是一项重要任务，下面将对其进行探讨与分析。
1. 多喷嘴对置式水煤浆气化设备的特点多喷嘴对置式水煤浆气化设备是一种高效、节能的气化设备，它采用了多喷嘴对置的结构，通过高温煤层燃烧加热水煤浆，产生高温高压的煤气。
与传统的气化设备相比，该设备具有以下特点：首先，多喷嘴对置式水煤浆气化设备具有较高的煤气产量和效率。
通过多喷嘴对置的结构，可以实现水煤浆气化反应的充分利用，提高气化效率。
同时，该设备还采用了先进的煤层燃烧技术，可以将煤的热值充分释放，使得气化过程更为高效，提高了煤气的产量。
其次，多喷嘴对置式水煤浆气化设备具有较低的氮氧化物排放。
通过优化煤层燃烧和气化过程中的参数控制，可以有效减少氮氧化物的生成。
同时，该设备还配备了高效的烟气净化与脱硫技术，进一步降低了氮氧化物的排放。
最后，多喷嘴对置式水煤浆气化设备采用的是封闭式操作，有效地避免了煤尘和有害气体的泄漏，保护了环境和工作人员的健康安全。
2. 烟气净化技术在多喷嘴对置式水煤浆气化设备中，烟气净化技术是必不可少的环节。
其主要作用是去除燃烧过程中产生的烟尘颗粒和有害气体，保证烟气排放符合环保标准。
常见的烟气净化技术包括机械过滤、静电除尘、湿式电除尘等。
机械过滤是通过过滤材料（如布袋）来捕捉颗粒物，一般适用于粉尘颗粒较大的情况。
而静电除尘则是利用高压电场来对颗粒物进行电除尘，适用于小颗粒物的去除。
湿式电除尘则是在烟气中加入水雾，通过电场作用将颗粒物吸附到水滴上。
在多喷嘴对置式水煤浆气化设备中，根据具体的烟气特性和排放要求，可以选择适合的烟气净化技术。
同时，还可以通过组合使用不同的净化设备，进一步提高烟气净化效果。
3. 烟气脱硫技术除了烟尘颗粒物的去除外，烟气中的二氧化硫（SO2）也是水煤浆气化设备需要处理的关键污染物之一。
1多喷嘴对置式水煤浆气化技术
主流煤气化技术及市场情况系列展示（之一）多喷嘴对置式水煤浆气化技术技术拥有单位：兖矿集团有限公司、华东理工大学编者按：煤气化装置是煤化工的龙头，选择适合的煤气化技术直接关系到整个煤化工装置的安全稳定运行和经济效益，煤气化技术的选择是煤化工装置和煤化工企业的关键点之一。
为了帮助煤化工企业合理地选择气化技术，从本期起，本刊将陆续介绍目前国内主要煤气化技术，从技术特点、主要技术参数、煤种适应性、研发过程、市场开发、典型运用案例、最新动态等方面，全面地展示各种煤气化技术的特点。
此次气化技术展示的所有材料，由相关企业提供，均不代表本刊倾向和观点。
山东兖矿国拓科技工程有限公司是由兖矿集团控股，会同国内著名科研机构、院校、勘察设计单位和企业组建的化工技术研发、推广和技术服务的高科技企业，依靠兖矿集团良好的企业形象、强大的技术研发和技术服务能力，主要从事化工技术开发、技术服务、技术转让、化工工程勘察、设计、施工等业务。
公司立足兖矿自身化工技术的研发与工业化装置，依托华东理工大学、水煤浆气化及煤化工国家工程研究中心、中国天辰工程公司等科研和设计机构，团队具有一流理论水平和实践经验，是典型的产、学、研结合运作模式。
山东兖矿国拓科技工程有限公司与华东理工大学一起向业界推广多喷嘴气化技术，并提供技术理论和工程技术服务支持，公司自2010年7月成立以来，已签订多喷嘴气化技术转让合同15家，与国内外煤化工企业达成合作意向10余项，另与国外多家科研机构和化工企业达成合作意向。
具有完全自主知识产权的多喷嘴对置式煤气化技术由华东理工大学和兖矿集团共同研发，八五期间华东理工大学建立了多喷嘴气化技术数学模型，进行了实验室小试，九五期间兖矿集团承担了多喷嘴气化技术中试，并在兖矿国泰化工有限公司建设多喷嘴气化技术示范工程，2005年第一台千吨级多喷嘴对置式煤气化大型气化炉在兖矿国泰开车成功，由此拉开了我国水煤浆洁净煤大型化的序幕。
多喷嘴对置式水煤浆气化技术主要特征介绍如下：一气化技术特点多喷嘴对置式水煤浆气化工艺是以氧气和水煤浆为原料，采用气流床反应器，在加压非催化条件下进行部分氧化反应，生成以一氧化碳和氢气为有效成分的粗煤气，作为氨和甲醇合成的合成气，或制氢（煤液化、燃料）的原料气、IGCC 发电的燃料气。
多喷嘴对置式水煤浆气化技术
荣誉
? 2006年中国石油和化学工业科技进步特等奖 ? 2006年全国高校十大科技进展 ? 2006年中国高校－企业合作创新十大案例 ? 2004年煤炭工业十大科技成果 ? 2002年中国电力科技进步二等奖 ? 2001年“九五”科技攻关优秀成果奖 ? 1998年上海市科技进步一等奖 ? ……
国际煤气化领域的关注和认可
与GE、Shell 、Siemens的 气化技术同台 竞争！
多喷嘴对置式水煤浆气化技术的成功引起 了国际煤气化领域的关注，2006年煤气化 年会邀请华东理工大学报告该技术的进展
左上：气化技术协会主席 James Childress 右：华东理工大学介绍煤气化技术 下：著名气化专家、《Gasification 》作 者Chris Higman 博士
? 滕州凤凰化肥有限公司采用多喷嘴对置式水煤浆气化技术 年产60万吨醇氨(日处理3000吨煤，系统总投资约32亿元)；
? 兖矿鲁南化肥厂双结构改造项目中采用多喷嘴对置式水煤 浆气化技术(日处理1150吨煤，系统总投资约15亿元)；
? 江苏索普（集团）公司60万吨甲醇项目采用多喷嘴对置式 水煤浆气化技术（日处理3000吨煤，系统总投资约30亿元
研究开发方法
V III
大A
IV
A
II
I
型
III
冷 模
VI
A
A
1500
1200
℃ 度 900 温 壁 炉 600
平顶条件 1 平顶条件 2 预制件 1 条件 1 预制件 1 条件 2 预制件 2 条件 1 预制件 2 条件 2
300
0 0
0.3
0.6
0.9 ?????? /4)]
多喷嘴对置式水煤浆气化技术
多喷嘴对置式气化技术及应用-20131104
兖矿鲁化 1台4.0MPa-1150TPD
甲醇
新能凤凰 3台6.5MPa-1500TPD
甲醇
江苏索普 3台6.5MPa-1500TPD
甲醇
江苏灵谷 2台4.0MPa-2000TPD
氨
中盐昆山 2台6.5MPa-1200TPD
氨
杭州华电半山 1台3.5MPa-2200TPD
电力
宁波万华 3台6.5MPa-1200TPD
中试装置建设与运行
中试装置建于兖矿鲁南化肥厂。中 国天辰化学工程公司负责设计， 水 煤浆气化及煤化工国家工程研究中心 负责建设和运行。 日处理煤22吨，设计气化压力 4.0MPa，试验压力1.0～4.0MPa。
2000年10月考核验收
工业示范装置建设与运行
兖矿国泰化工有限公司—国内首家煤基多联产工厂
2006AA05A115)
国家攻关项目
新型(多喷嘴对置式)水煤浆气化炉开发(课题编号96-550-01) 气化炉关键部件的研究与开发
知识产权情况
本技术属完全自主创新，整套技术均具有自主知 识产权。
气流床煤气化领域授权、公开的专利约30项。
授权美国专利2项。
1. 多喷嘴对置式水煤浆或煤粉气化炉及其应用 ZL98110616.1； 2. 一种复合床高温煤气冷却洗涤设备及其工业应用 ZL01112880.1； 3. 以含碳氢化合物为原料气流床生产煤气的初步净化装置 ZL01112700.7； 4. 一种高温煤气冷却洗涤设备及其工业应用 ZL01112702.3； 5. 碳 氢 化 合 物 为 原 料 煤 气 生 产 装 置 中 的 含 渣 废 水 热 回 收 方 法 ZL01112701.5； 6. 一 种 固 态 含 碳 物 质 部 分 氧 化 制 备 合 成 气 喷 嘴 及 其 工 业 应 用 ZL200510025050.6； 7. 加压气化反应器的工业应用 ZL200410089404.9； ......
多喷嘴对置式煤气化技术(华东里工)
２００８年第２９卷第６期氮肥技术摘要简要介绍华东理工大学和兖矿集团公司合作，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，应用于工业生产中。
同时还介绍了研究开发的水冷壁式中试气化炉运行结果和粉煤加压气化技术工业示范装置的实施进展情况。
关键词煤气化多喷嘴对置式水煤浆粉煤１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，保障国家安全。
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），对发展经济和保障国家安全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。
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２技术研发历程多喷嘴对置式水煤浆气化技术是由华东理图１煤气化技术重要地位简图工大学洁净煤技术研究所（煤气化教育部重点实我国自上世纪８０年代开始引进国外煤气化验室）于遵宏教授带领的科研团队历经“九五”、技术，多年来一直依赖进口，受制于人。
据此估“十五”和“十一五”科技攻关开发成功。
“九五”期算，引进煤气化技术的专利实施许可费已高达２间，华东理工大学、鲁南化肥厂、中国天辰化学工亿多美元，这还不包括昂贵的专有设备费和现场程公司共同承担了国家“九五”科技攻关项目“新技术服务费等。
据估计，专有设备耗费外汇也高型（多喷嘴对置）水煤浆气化炉开发”，并完成了达数亿美元。
大型多喷嘴对置式煤气化技术及其在煤制烯烃中的应用
喷嘴使用寿命最长达到150天
年度 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 最长（天） 31 68 72 100 104 150 139 最短（天） 15 4 13 20 47 53 41 平均（天） 17 28 29 47 65 93 89 因喷嘴原因系统停车 次数 未统计 6 9 5 1 0 0
中国境内 33个用户项目, 90 台气化炉 总原料能力> 11万吨煤/天 12 个项目，29台气化炉投入工业运行
已经投运 12个用户，29台气化炉
推广应用（全球34家用户项目，共95台气化炉）
应用单位
华鲁恒升 兖矿国泰 兖矿鲁化 江苏灵谷 江苏索普 凤凰化肥 神华宁煤 宁波万华 安徽华谊 上海焦化 兖矿新疆 安阳盈德 杭州半山 山东盛大 山东久泰 内蒙荣信 Valero
在建3000TPD多喷嘴水煤浆气化装置
项目 1:
内蒙古荣信化工有限公司
气化系统配置：两开一备 气化压力: 6.5MPa 计划开车时间： 2014 年
项目 2:
•伊泰伊犁能源有限公司
•气化系统配置：四开两备 •气化压力: 4.0MPa •计划开车时间: 2015 年
运行指标先进
华鲁恒升(750TPD,6.5MPa)：报道四喷嘴气化炉碳转化率98.3% 兖矿国泰(1150TPD,4.0MPa)：2005年12月11-18日168小时连续运行 现场考核，碳转化率98.8% 新能凤凰(1500TPD,6.5MPa)：2010年10月13-16日72小时满负荷性能 考核，碳转化率99.16% 神华宁煤(2000TPD,4.0MPa)：2010年9月24-27日双炉72小时连续运行 现场考核，碳转化率98.9% 江苏灵谷(2000TPD,4.0MPa)： 2011年11月25-28日72小时连续工业运 行考核，碳转化率99.2% 安徽华谊(1500TPD,6.5MPa)：2012年8月20-24日双炉72小时连续工业 运行考核，碳转化率98.94%
多喷嘴对置式水煤浆加压气化技术
多喷嘴对置式水煤浆加压气化技术闫吉臣【摘要】In this paper , ifrstly, it takes a brief introduction of the signiifcance of coal gasiifcation technology and study the role of coal gasif ication technology research and the infuence on the whole economic society, besides, it focus on analyzing the application research of pressurization and gasiifcation of current opposed multi-nozzle water-coal-slurry, and then takes introduction of the process and characteristics of pressurization and-gasiifcation of current opposed multi-nozzle water-coal-slurry technology, and master the speciifc water-coal-slurry pressurization and gasiifcation technology and related technologies, ifnally through the concrete cases to analyze opposed multi-nozzle coal-water slurry pressurization and gasiifcat-ion technology. We hope the research in this article can bring more comprehensive knowledge and understanding for China’s opposed multi-nozzle water-coal-slurry pressurization and gasiifcation technology level, so that to promote effectively thedevelop ment of China’s coal gasiifcation technology industry.%本文首先对煤气化技术的意义进行简单介绍，了解进行煤气化技术研究的作用以及对整个经济社会的影响，重点分析目前多喷嘴对置式水煤浆加压气化技术的应用研究，然后对多喷嘴对置式水煤浆加压气化工艺的流程及特点进行介绍，掌握具体的水煤浆加压气化工艺及相关技术，最终通过具体的案例分析多喷嘴对置式水煤浆加压气化技术。
多喷嘴对置式水煤浆气化技术-2015-4
新型（多喷嘴对置）水煤浆气化炉开发 国家“九五”攻关计划
整体煤气化联合循环发电(IGCC)关键技术 国家“九五”攻关计划
专利
授权100余项中国专利，授权2项美国专利
¾ 发明专利50余项
获奖
z 2013年中国石油和化学工业联合会科技进步一等奖 z 2010年上海科技进步一等奖 z 2007年国家科技进步二等奖 z 2007年第十届中国专利奖优秀奖 z 2006年中国石油和化学工业协会科技进步特等奖两项 z 2006年全国高校十大科技进展 z 2006年中国高等学校专利奖 z 2006年中国高校－企业合作创新十大案例 z 2004年煤炭工业十大科技成果 z 2002年中国电力科技进步二等奖 z 2001年“九五”科技攻关优秀成果奖 z 1998年上海市科技进步一等奖
方便
技术特点
• 带压连投 • 无波动倒炉
气化炉进料系统控制图
三、工业应用与推广
推广应用现状
国国内内3377个个项项目目，，110044台台气气化化炉炉
兖州内蒙 3台6.5MPa-2500TPD
甲醇
兖矿榆林 8台4.0MPa-2000TPD
煤制油
新疆心连心 2台6.5MPa-1500TPD
氨
伊泰伊犁 5台4.0MPa-3000TPD
工业装置运行情况
已运行工业装置（16套，40台气化炉）
1
2
3
4
5
6
7
8
山东华鲁恒 兖矿国泰化 升化工股份 工有限公司 有限公司一 三套日处理 台日处理 1150吨煤 750吨气化 气化装置， 炉，2005 2005年10 年6月正式 月A、B炉 投入运转。 投入运转，
多喷嘴对置式水煤浆气化控制方案开发与应用
05
应用案例分析：实际应用案例的效果和问题分析
06
发展趋势分析：未来发展趋势和挑战分析
控制方案的经济效益、环境效益和社会效益评估
经济效益：提高生产效率，降低生产成本，增加企业利润
环境效益：减少废气、废水、废渣等污染物排放，降低环境污染
社会效益：提高能源利用效率，促进能源结构调整，推动经济发展
比较：与其他控制方案相比，多喷嘴对置式水煤浆气化控制方案在经济、环境和社会效益方面具有明显优势
应用领域和市场前景
应用领域：化工、能源、环保等行业
技术优势：高效、节能、环保
市场需求：随着环保政策的推行，水煤浆气化技术将得到广泛应用
市场前景：预计未来几年内，水煤浆气化技术市场将保持快速增长趋势
Part Three
多喷嘴对置式水煤浆气化控制方案的设计
控制方案的设计思路
优化控制参数：通过仿真和实验，优化控制参数，提高控制效果
关键技术问题：如何降低能耗和排放
解决方案：采用节能技术和环保措施，降低气化过程的能耗和排放
关键技术问题：如何实现多喷嘴对置式水煤浆气化的精确控制
解决方案：采用先进的控制算法和智能控制技术，实现对气化过程的实时监控和调整
关键技术问题：如何提高气化效率和稳定性
控制方案的可行性和优势分析
可行性分析：多喷嘴对置式水煤浆气化控制方案的设计，需要考虑到各种因素，如煤浆的性质、气化炉的结构、操作条件等，以确保方案的可行性。
Part Four
多喷嘴对置式水煤浆气化控制方案的实施与应用
控制方案的实施步骤和流程
添加标题
确定控制目标和参数
添加标题
设计控制策略和算法
添加标题
搭建控制系统和硬件平台
多喷嘴对置式水煤浆气化 流程
多喷嘴对置式水煤浆气化流程一、引言多喷嘴对置式水煤浆气化是一种高效利用煤炭资源的气化技术，其通过将水煤浆喷嘴垂直对置，使喷嘴之间的气化反应得到充分利用，提高气化效率。
二、多喷嘴对置式水煤浆气化流程1. 煤炭破碎和干燥：将原料煤炭进行破碎和干燥处理，以提高煤炭的可燃性和流动性。
2. 水煤浆制备：将破碎和干燥后的煤炭与适量的水混合，制备成水煤浆，以提高煤炭的可泵性和传输性。
3. 进料系统：将制备好的水煤浆通过泵送至气化炉的进料系统。
4. 喷嘴系统：多喷嘴对置式水煤浆气化的核心部分是喷嘴系统。
喷嘴系统通常由多个喷嘴组成，这些喷嘴垂直对置，形成一个喷嘴阵列。
喷嘴的数量和布置方式可以根据实际需求进行设计。
5. 气化炉：水煤浆通过进料系统进入气化炉，喷嘴系统将水煤浆喷入气化炉内。
在气化炉内，水煤浆与气化剂（通常是氧气或蒸汽）发生反应，产生可燃气体和灰渣。
6. 气体处理：从气化炉中产生的可燃气体经过净化处理，去除其中的硫化物、氮氧化物和颗粒物等杂质，以提高气体的纯度和热值。
7. 热能回收：在气体处理过程中，通过余热回收装置，将气体中的热能回收利用，用于加热水煤浆或产生蒸汽等。
8. 产品分离：经过气体处理和热能回收后的可燃气体可以用于发电、制取合成气等用途。
而气化炉中产生的灰渣可以通过分离装置进行分离，其中的可燃物质可以作为燃料继续利用，而其他固体废弃物则需要进行处理和处置。
三、多喷嘴对置式水煤浆气化的优势1. 高效利用煤炭资源：多喷嘴对置式水煤浆气化能够将煤炭中的可燃气体充分释放出来，提高煤炭的利用效率。
2. 灵活性高：多喷嘴对置式水煤浆气化技术适用于不同种类的煤炭，具有较高的适应性和灵活性。
3. 环保节能：多喷嘴对置式水煤浆气化过程中，通过热能回收装置回收余热，提高能源利用效率，减少对环境的影响。
4. 产品多样化：多喷嘴对置式水煤浆气化可以产生多种产品，如合成气、发电、燃料气等，具有较广泛的应用前景。
四、结论多喷嘴对置式水煤浆气化是一种高效利用煤炭资源的气化技术，其具有高效利用煤炭资源、灵活性高、环保节能和产品多样化等优势。
多喷嘴对置式水煤浆气化设备的气化炉构型与装置研究
多喷嘴对置式水煤浆气化设备的气化炉构型与装置研究一、引言在现代能源的开发与利用中，水煤浆气化技术被广泛应用于煤炭的清洁转化和能源的高效利用。
气化炉作为水煤浆气化设备的核心部件，其设计和性能对整个气化过程起着决定性的作用。
本文针对多喷嘴对置式水煤浆气化设备的气化炉构型与装置进行研究，探讨其优点和应用前景。
二、多喷嘴对置式水煤浆气化设备的优点多喷嘴对置式水煤浆气化设备的气化炉采用了多喷嘴的设计，具有以下优点：1. 提高气化效率：多喷嘴设计使水煤浆能够充分与气化剂接触，提高了反应速率和气化效率，使得煤炭气化更加充分，产气量更大。
2. 增加稳定性：多喷嘴的布置使得水煤浆与气化剂的混合更加均匀，减小了应力和温度的不均匀性，提高了设备的稳定性和可靠性。
3. 降低能耗：多喷嘴设计能够减少设备的内部压力损失，降低气化过程中的能耗，提高能源利用效率。
三、多喷嘴对置式水煤浆气化设备的气化炉构型与装置多喷嘴对置式水煤浆气化设备的气化炉构型与装置是其核心部分，本节将对其进行详细介绍。
1. 气化炉构型多喷嘴对置式水煤浆气化设备的气化炉采用多喷嘴对置的布置方式，喷嘴按照对称关系排列。
燃烧室与喷嘴的布置使得气化剂与水煤浆发生充分的混合和反应，提高了气化效率。
2. 气化炉装置多喷嘴对置式水煤浆气化设备的气化炉装置包括燃烧室、混合室、气化室等部分。
（1）燃烧室：燃烧室是水煤浆气化过程中完成煤炭和空气预热的部分，具有高温和高压的特点。
燃烧室能够实现煤炭的完全燃烧和水煤浆的预热，提供充足的热量和气化剂给气化室。
（2）混合室：混合室是气化炉中实现水煤浆和气化剂充分混合的部分。
多喷嘴的设计使得水煤浆和气化剂的混合更加均匀，提高了气化效率和稳定性。
（3）气化室：气化室是水煤浆气化过程中的核心部分，其中煤炭发生气化反应并产生合成气。
多喷嘴的布置使得水煤浆与气化剂充分接触，提高了气化效率。
四、多喷嘴对置式水煤浆气化设备的应用前景多喷嘴对置式水煤浆气化设备在煤炭清洁转化和能源高效利用方面具有广阔的应用前景。
多喷嘴对置式水煤浆气化技术
多喷嘴对置式水煤浆气化技术随着我国工业化的不断进步和发展，我国对于能源的需求量也与日俱增，而我国的能源整体特点是多煤缺油少气，这就迫使我国每年需要大量的进口石油以及天然气等资源来满足工业及经济发展需求。
随着国家能源市场的变动及制约，我国需要根据我国资源特点进行研究，开发出新的煤炭利用技术以满足我国的能源需求。
在“九五”期间，华东理工大学及兖矿集团有限公司通过全面的产学研合作开发出了一种新型的水煤浆气化炉—多喷嘴对置式水煤浆气化炉，这一技术的出现极大的提供了对于煤炭资源的利用程度。
本文主要对多喷嘴对置式水煤浆气化炉技术和优势进行简要介绍，并对其发展方向和存在的一些问题进行简要概述。
标签：多喷嘴；对置式；水煤浆气化0 引言随着我国工业化发展进程的加速，我国对于能源的需求量十分庞大，世界三大能源中的煤炭、石油和天然气中，我国只具有丰富的煤炭矿藏，而石油和天然气都处于稀少的状态。
这些条件都使得我国对于煤炭资源的开发和利用极为重视，煤炭资源的高效、深度利用对于我国的发展具有十分重要的战略意义。
其中煤气化技术又是其他多个工业行业的重要基础，煤气化后可以作为燃气、发电发热、液化等多种用途。
我国自主研发的多喷嘴对置式水煤浆气化技术极大的促进了我国煤化工产业的发展，也给我们的能源高效利用提供了很好的示范，这一技术的大规模使用也标志了我国的水煤浆气化技术已经处于国际先进水平。
1 多喷嘴对置式水煤浆气化技术1.1 技术简介多喷嘴对置式水煤浆气化技术其实本质是一种气流床气化技术，以大规模的煤炭高效气化技术为基础，将煤炭的深度加工与多种清洁能源生产进行结合的一种大型加压煤化工设备。
气化技术一种重要的煤炭高效利用的技术，可以将煤炭进行深度化学转化，生成天然气等多种清洁能源，现阶段已经成为煤化工产业的核心技术。
气流床气化技术是煤炭气化中最成熟的技术。
我国早期引进的是国外的德士古水煤浆气化设备，随着多喷嘴对置式水煤浆气化技术和设备的研发，我国的煤炭气化产业得到了快速的发展。
多喷嘴对置式水煤浆气化技术
多喷嘴对置式水煤浆气化技术简介多喷嘴对置式水煤浆气化技术是一种高效能的煤炭资源利用技术。
该技术通过将水煤浆喷射到气化装置中，利用高温和高压条件下的热化学反应，将煤炭转化为合成气和其他有用的化学品。
多喷嘴对置式水煤浆气化技术相比传统的气化技术有许多优势，可以提高气化效率、降低煤炭消耗量，并且能够适应各种煤种的气化。
原理多喷嘴对置式水煤浆气化技术主要由气化装置和燃料供应系统组成。
气化装置气化装置是该技术的核心部件，通常由多个喷嘴和反应器组成。
多喷嘴的设计可以提高煤炭与氧气的接触面积，增加气化反应的速率。
喷嘴之间的对置设计可以增加反应器的稳定性，避免局部过渡状况的发生。
气化装置的结构可以根据具体的应用需求进行调整和优化。
燃料供应系统燃料供应系统主要负责将水煤浆输送到气化装置中。
该系统通常包括水煤浆的储存罐、输送管道和喷嘴。
水煤浆进入喷嘴后，通过气化装置内的高温和高压气氛下的热化学反应，将煤炭转化为合成气和灰渣。
合成气可以用作燃料或用于其他化学工艺过程。
优势多喷嘴对置式水煤浆气化技术具有以下优势：1.提高气化效率：多喷嘴的设计可以增加煤炭与氧气的接触面积，加快气化反应的速率，从而提高气化效率。
2.降低煤炭消耗量：由于气化效率的提高，该技术相比传统气化技术可以降低煤炭的消耗量，减少煤炭资源的浪费。
3.适应性强：多喷嘴对置式水煤浆气化技术可以适应各种煤种的气化，包括高灰分煤和高硫煤等。
这使得该技术在煤炭资源利用方面具有广泛的应用前景。
4.灵活性高：多喷嘴对置式水煤浆气化技术可以根据实际应用需求进行灵活调整和优化。
喷嘴的数量和布置方式可以根据气化反应器的尺寸和工艺要求进行设计，提高技术的适应性。
应用多喷嘴对置式水煤浆气化技术在能源领域具有广泛的应用前景。
它可以利用煤炭等化石燃料资源，产生合成气和其他有价值的化学品。
合成气可以用作燃料，取代传统的煤炭燃烧方式，减少环境污染。
此外，合成气还可以用于化学工业和合成燃料的生产，具有较大的市场潜力。
项目二 煤的气化任务三 多喷嘴对置式水煤浆气化技术
❖ 生产甲醇，通常采用废锅和激冷联合流程，亦称半废锅 流程。出气化炉粗煤气，先辐射废锅，700℃，水激冷， 蒸汽满足部分变换的要求。
多喷嘴对置式水煤浆气化技术工艺流程简图
２.多喷嘴对置式水煤浆气化工艺原理
❖ 多喷嘴对置式水煤浆气化技术是以纯氧和水 煤浆为原料，采用气流床气化反应器，在加 压非催化条件下进行部分氧化反应，生成以 CO和H2为有效成分的粗合成气。
❖ 进入渣水处理工序的黑水共有四条路线：气化炉 洗涤冷却室排放、旋风分离器排放、水洗塔排放及 锁斗排放。
❖ 渣水处理工序多采用三级闪蒸系统：蒸发热水塔 (即高压闪蒸)、低压闪蒸、真空闪蒸。
❖ 黑水经处理后循环使用。浓缩的黑水采用真空过 滤脱水，滤饼外运，滤液返回系统使用。
2. 气化过程
图6. 多喷嘴对置式气化炉流场结构
❖THANK YOU!
❖ (6) 废水排放量小，环保压力轻 ❖ 由于碳转化率高，洗涤水中细灰含量低，易于渣
水分离，灰水水质好，回用率高；经过高温反应后， 煤中难降解的有机物全部转化，废水易于处理。
２. 气化工艺
❖ 根据气化后工序加工不同产品的要求，有三种工艺流程： 激冷流程、废锅流程和废锅激冷联合流程。
❖ 合成氨多采用激冷流程，气化炉出来的粗煤气，直接用 水激冷，粗煤气含有较多水蒸汽，变换系统而不需再补 加蒸汽，因无废锅，投资较少。
❖ (3) 一次反应与二次反应共存区
❖ 多喷嘴对置式气化炉中射流区与撞击区、撞击流股、回 流区、折返流区共存，不时进行质量交换，再加上湍流 的随机性，射流区的反应组分及产物都有可能进入撞击 区、撞击流股、回流区、折返流区，导致这些区域既进 行一次反应，也进行二次反应。
简述多喷嘴对置式水煤浆气化技术的工艺流程
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多喷嘴对置式水煤浆气化技术设备概况
第３６卷第２期
化肥工业
２００９年４月
多喷嘴对置式水煤浆气化技术设备概况
张大晶
（水煤浆气化及煤化工国家工程研究中心滕州２７７５２７）
摘要多喷嘴对王式水煤浆气化技术是我国具有自主知识产权的气流床气化技术．简迷了多喷嘴对置式 水煤荣气化技术的工艺流程。介绍了其中的重要设备情况，除关键的高压煤浆泵、氧阀、锁斗安全阀、Ｄｃｓ和ＥＳＤ 系统建议进口外，其余设备均建议实施国产化。 关键词煤气化气流床多喷嘴
２
工艺流程 改造后脱盐水系统工艺流程见图ｌ。
步处理后送动力车间作为锅炉给水．充分利用余
能，降低了能源消费。提高了能源综合利用率。 １．８脱盐水ｐＨ值偏低
３
结语
２００７年１１月，吉林长山化肥集团又新增加
了ｌ台７５ Ｌ／ｈ流化床锅炉．需增加脱盐水８０
Ｌ／ｈ。
原送睹的脱盐水ｐＨ值经常偏低，多次造成
动力车间因锅炉祷蚀而减量生产，甚至停车。 措施：将手动加氨改为自动加氨．使送出的脱 盐水ｌ，Ｈ值保持稳定：
经过对反渗透脱盐水装置改造和回收冷凝液，保 证了脱盐水供应。反渗透脱盐水装置最高产水量 可达３０【）Ｌ／ｈ。保证了脱盐水供应。
（收稿日期２（）０８旬３．１．１）
４３
万方数据
多喷嘴对置式水煤浆气化工艺
多喷嘴对置式水煤浆气化工艺由煤浆制备及
至气化炉的４个对置式喷嘴。同时由空分系统来 的高压氧气也分４路．再各分为２路．分别送４个 工艺喷嘴的中心通道和外环通道。煤浆与氧气通 过工艺喷嘴对喷进人气化炉。在气化炉燃烧室内 进行部分氧化反应．生成的粗合成气被冷却后在 洗涤冷却室的液位以下以鼓泡的形式进行洗涤和
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多喷嘴对置式水煤浆气化工艺流程
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工业装置运行情况(1)－750TPD
• 地点：山东德州华鲁恒升 化工有限公司
• 数量：1台 • 规模：日处理750吨煤 • 产品：合成氨 • 压力：6.5MPa • 投入工业运行时间：2005
“十一五”－大型化，日处理2000吨煤级工业装 置的建设运行，并与化工多联产、IGCC发电 整合配套（863课题）
•
荣誉
• 2006年中国石油和化学工业科技进步特等奖 • 2006年全国高校十大科技进展 • 2006年中国高校－企业合作创新十大案例 • 2004年煤炭工业十大科技成果 • 2002年中国电力科技进步二等奖 • 2001年“九五”科技攻关优秀成果奖 • 1998年上海市科技进步一等奖 • ……
•
国际煤气化领域的关注和认可
•与GE、Shell 、Siemens的 气化技术同台 竞争！
•多喷嘴对置式水煤浆气化技术的成功引 起了国际煤气化领域的关注，2006年煤气 化年会邀请华东理工大学报告该技术的进 展 •左上：气化技术协会主席James Childress •右：华东理工大学介绍煤气化技术 •下：著名气化专家、《Gasification》作
经济效益
•
工业装置运行情况(1)－750TPD
• 设备情况
– 拱顶耐火砖寿命约5000小时 – 直筒段及锥底部分耐火砖寿命预计超过
12000小时 – 喷嘴寿命超过2个月
• 2006年12月~2007年1月，气化炉106%负 荷运行，无任何异常，工艺指标依然优 良！厂方打算继续提高负荷！
•
工业装置运行情况(2)－1150TPD
•
设计和在建项目
• 江苏灵谷化工有限公司以多喷嘴对置式水煤浆气化技术为 气头的合成氨项目(日处理1800吨煤，系统总投资约20亿 元)；
• 兖矿国泰化工有限公司第三套多喷嘴对置式水煤浆气化系 统(日处理1150吨煤，气化及相关配套系统投资3亿元)；
• 滕州凤凰化肥有限公司采用多喷嘴对置式水煤浆气化技术 年产60万吨醇氨(日处理3000吨煤，系统总投资约32亿元) ；
•
年6月 • 累计运行时间：超过7000
小时 • 最长连续运行时间：58天
•
工业装置运行情况(1)－750TPD
• 工艺指标 与同期运行的GE气化炉相比：
– 节煤~7%，节氧~7%； – 碳转化率高2~3个百分点； – 有效气成分高2~3个百分点，CO2降低2~3个
百分点； 综合：此规模下，比GE气化炉增加5万元/天
• 兖矿鲁南化肥厂双结构改造项目中采用多喷嘴对置式水煤 浆气化技术(日处理1150吨煤，系统总投资约15亿元)；
• 江苏索普（集团）公司60万吨甲醇项目采用多喷嘴对置式 水煤浆气化技术（日处理3000吨煤，系统总投资约30亿元
•
其他有意向单位
• 中国泽楷(集团)有限公司甲醇项目； • 山东鲁西化肥有限公司氨醇项目； • 烟台万华聚氨酯股份有限公司合成气项目； • 杭州半山发电有限公司IGCC发电； • 辽宁华锦集团甲醇项目； • 黑龙江省鹤岗甲醇项目； • 深圳月亮湾燃机电厂油改煤项目； • 山东盛大科技集团甲醇项目等。
多喷嘴对置式水煤浆气 化技术
2020年5月30日星期六
煤气化技术的地位
煤气化是发展煤基液体燃料合成、先进的IGCC发电 、多联产系统、制氢、燃料电池、直接还原炼铁等过程工 业的基础。
•
技术发展的回顾与展望
“九五”－技术开发，22吨煤/天中试装置的建设 运行（科技攻关项目）
“十五”－工业放大，日处理千吨煤级工业示范 装置的建设和运行（863课题）
• 设备情况
– 拱顶耐火砖寿命超过4000小时 – 直筒段及锥底耐火砖寿命预计超过15000小
时 – 喷嘴使用寿命超过2个月,最长使用73天
• 2006年兖矿国泰生产甲醇23.6万吨（设计 能力24万吨），到2007年1月，累计生产 甲醇28万吨!
•
结论和经验
• 技术已经成熟 • 工艺指标先进 • 易于大规模化
• 地点：兖矿国泰化工有限公司 • 数量：2台 • 规模：日处理1150吨煤 • 产品：甲醇、发电 • 压力：4.0MPa • 投入工业运行时间：2005年10月 • 累计运行时间：超过12000小时 • 最长连续运行时间：69天
•该项目为国内首套IGCC发电系统 ！
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工业装置运行情况(2)－1150TPD
• 工艺指标
– 与采用GE气化技术的兖矿鲁南化肥厂同期 运行结果相比，有效气成分提高2~3个百分 点，CO2含量降低2~3个百分点；碳转化率 提高2~3个百分点，比氧耗降低7.9%，比煤 耗降低2.2%。
– 国泰吨甲醇煤耗~1.25T煤/T甲醇，鲁南化肥 厂吨甲醇煤耗~1.4T煤/T甲醇
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工业装置运行情况(2)－1150TPD