粉煤与水煤浆加压气化技术的技术评价

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具有自主知识产权的三种煤气化技术对比_王洪营

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表 2 不同气化工艺的优缺点对比
项目进料方式
优点
缺点
水煤浆进料
进料方便，对泵要求低气化炉压力可以提高至 6． 5 MPa 或 8． 7MPa，降低后工段压缩功；合成气中水汽比较高，后序变换工段可以不加蒸汽
由于物料中含水，需要消耗气化热使水变成高温蒸汽，增加各种消耗
干粉进料喷嘴个数
气化效率高，反应温度高；残炭量低；合成气有效气成分高
1 技术及业绩简介
1． 1 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是由华东理工大
学和兖矿集团共同开发的新型水煤浆气化技术。其特点为：采用水煤浆进料方式，四个对置式喷嘴进料，气化炉采用耐火砖隔热形式，出气化室合成气体
与渣采用冷激流程与渣水处理工艺［1］。自山东华鲁恒升多喷嘴气化炉于 2005 年投运
三种气化技术各有其优点，用户及使用业绩也气化技术。在企业选择气化技术时，一定要根据自
在不断增加。单从气化炉反应反面考虑，粉煤气化身情况，从产品及规模、原料煤种，自身资源，环境保
具有其优势，但如果考虑原料介质输送所消耗的功，护，投资等综合多方面情况考虑，选择出适合自己的
第 9 期（上）
王洪营等：具有自主知识产权的三种煤气化技术对比
WANG Hong － ying ，YANG Yue － jing ，YANG Guo － dong ，GU Zhao － hui
（ Henan XLX Fertilizer Co． Ltd ，Xinxiang 453731 ，China）
Abstract： The coal gasification technology that possess independent intellectual property mainly includes

水煤浆气化工艺几个技术短板问题的探讨

水煤浆气化工艺几个技术短板问题的探讨摘要：在近年的煤炭能源发展过程中其技术趋于加压化煤气化方向发展。

水煤浆气化技术具备工艺简单、对环境无污染、适应多类煤种、生产率高、气化压力高、高质量合成质量好优势。

对水煤浆气化技术的应用和优势进行了分析研究，阐明了我国大力发展水煤浆气化技术的必要性。

关键词：水煤浆气化；短板问题；分析研究1、简述水煤浆加压气化技术的工艺优势加压水煤浆气化工艺具有煤质要求低、原煤种类多等优势，容易获取水煤浆工艺化工生产的原料，更好地实现水煤浆的气化，满足煤炭化工的生产需要。

水煤浆气化工艺设备为氨合成和甲醇合成提供了技术条件，并且可以确保设备持续平稳的运行。

可以通过废热锅炉及激冷实现系统的热能利用，实现转换热能，需要配置额外的设备。

加压水煤浆气化工艺是一种环保技术措施，可减少有害尾气排放，避免对环境造成废气污染。

明显缺点是实现气化率必须使用低灰煤，否则必须添加助熔剂。

另外，还存在较低碳转化率，较低有效组分，对有效气体的消耗量较大。

气化炉使用的耐火砖寿命周期短，工艺喷嘴必须及时修理或更替的不足，严重影响水煤浆气化技术工艺措施的实施。

在实施加压水煤浆气化技术时，气化炉使用的耐火砖优先选择适宜的耐火材料，确保化炉使用周期的延长，水煤浆的原料优先考虑低灰煤，以保证气化炉的稳定运行，确保实现预期气化效率。

2、简述加压水煤浆气化工艺优化技术的措施基于提升加压水煤浆技术气化工艺的气化效率，对影响气化过程中工作效率的因素的分析很有必要。

通过相应的技术方案，加强管控加压气化工艺流程，实现低耗损，高产率的目标。

2.1优化原煤质量煤的压力处理要求优质原煤，并必须使用高效环保的煤处理技术方案，促进原煤适应性的提高。

衡量气化效果的技术之一是灰分含量，含量越低，获得的气化效率越高。

只有当灰的粘度达到设计标准，且内水含量较低时，才能生产出合格的水煤浆，确保后期生产工艺原料的高效性。

压力气化技术要求较高的碳转化率，才能保证形成水煤气的性能稳定，以满足化工企业的生产需要，从而提高生产有效气体的效率，降低耗氧量和耗煤量。

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。

几种常用煤气化技术的优缺点

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，由于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）由于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。

无形中就增加了建设投资。

水煤浆加压气化装置的技术改进

水煤浆加压气化装置的技术改进郑宝祥程光旭国蓉(西安交通大学环境与化工学院，陕西西安,710049) 2005-01-16水煤浆加压气化工艺是美国德士古公司在重油气化工艺的基础上开发的具有代表性的第2代气化技术。

因其煤种适应性广，生产连续性强，热量回收合理，可以高压运行，单炉生产能力大，压缩功耗及能耗低，环境污染少等优点倍受世界各富煤国的青睐。

本文主要总结渭河煤化工集团有限责任公司水煤浆加压气化装置的运行状况及技术改进措施，研究和分析影响装置稳定运行的主要因素，对拟建、在建装置在工艺选择、工程设计、项目建设和操作运行都会有较好的借鉴作用。

1装置流程介绍1.1 流程介绍原煤经煤称重给料器送入磨煤机。

助溶剂通过石灰石给料机、石灰石螺旋输送机送入磨机中，以改善煤浆中灰渣的流动性。

添加剂经计量泵送入磨机，以改善煤浆的流动性。

水经计量送入磨机中。

这些物料在磨机中通过磨棒的研磨，再通过滚筒筛滤去大颗粒后，煤浆进入磨机出口槽，最后合格煤浆经磨机出口槽泵送入大煤浆槽。

煤浆槽中的煤浆经高压煤浆给料泵送入气化炉顶部的德士古烧嘴，空分工段来的高压氧经缓冲后进入烧嘴的中心管和外环隙。

在炉膛的高温条件下，煤浆与氧气在气化炉燃烧室内发生部分氧化反应，生成以CO、H2、CO2、H2O(汽)为主要成分的粗合成气。

该合成气经激冷室冷却洗涤后，再经喷嘴洗涤器进入碳洗塔，经碳洗塔下部(侵入式)、上部(冲击式塔盘)洗涤后，干净的工艺气送入变换工号。

激冷室的粗渣经破渣机破碎后送入锁渣罐，锁渣罐卸压排出的渣经捞渣机送至汽车，拉出厂外，碳洗塔及激冷室排放的黑水送入灰水处理工号。

从气化炉和碳洗塔来的黑水进入高压闪蒸罐，高压闪蒸罐顶部气体送灰水加热器冷凝，底部分离出的固体和液体送入低压闪蒸罐。

低压闪蒸罐顶部闪蒸气送往碳洗塔给料槽，底部排出的固体和液体送进真空闪蒸上塔。

真空闪蒸上塔顶部闪蒸气去高位真空冷凝器，上塔底部的液体和夹带的固体进入下塔。

真空闪蒸下塔顶部闪蒸气去低温真空冷凝器，底部的固体和液体经泵加压与絮凝剂混合后进入沉淀池。

几种常用煤气化技术的优缺点

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。

煤制合成气技术比较

煤制合成气技术比较煤制合成气技术比较Texaco水煤浆气化、Shell粉煤加压气化和GSP气化技术都是典型的洁净煤气化技术，各有特点，各企业在改造或新建时应根据煤种、灰熔点、装置规模、产品链设定和投资情况进行合理选择。

下面就上述气化技术及其选择和使用情况进行分析和评价，供大家参考。

1、Shell气流床加压粉煤气化该工艺在国外还没有用于化肥生产的成功范例。

中石化巴陵分公司是第一家引进该技术用于化肥原料生产的厂家。

到目前为止，国内已先后有18家企业引进了此项技术(装置)。

但该工艺选择的是废锅流程，由于合成原料气含有的蒸汽较少，3.0MPa下仅为14％；因此用于生产合成氨后续变换工序要补充大量的水蒸气，用于甲醇生产也要补充一部分水蒸气于变换工序，工艺复杂，也使系统能量利用不合理。

湖北双环科技股份有限公司是第一家正式投运的厂家，于2006年5月开始试车。

据反映，试车期间曾发生烧嘴处水冷壁烧漏，输煤系统不畅引发氧煤比失调、炉温超温，渣口处水冷壁管严重腐蚀，水冷液管内异物堵塞和烧嘴保护罩烧坏等问题。

引进该技术的项目投资大。

2006年5月贵州天福与Shell签约，气化岛规模为每小时17.05万m3CO+H2，投资9.7亿元人民币，为同规模水煤浆气化岛投资的1.8倍。

气化装置设备结构复杂，制造周期长。

气化炉、导管、废锅内件定点西班牙、印度制造，加工周期14～18个月，海运3个月；压力壳可国内制造，但材料仍需进口，周期也较长；设备、仪表、材料的国产化率与水煤浆气化相比差距比较大。

建厂时间长(3～5a)，将使企业还贷周期长，财务负担加重。

2001年与Shell签约的中石化巴陵分公司、湖北双环、柳州化工股份有限公司只有双环于2006年5月试车；2003年与Shell签约的中石化湖北化肥分公司、中石化安庆分公司、云天化集团公司、云维集团沾化分公司只有安庆于2006年10月开始煮炉。

Shell气化装置没有化工生产成熟应用为依托，消化掌握需要经历较长时间。

Texaco-Shell-GSP煤气化技术比较

730 2200 小试厂
商业化装压力 4.0MPa 1986 年 6
置，生产温度 1500℃ 月建成，投
H2 和羰
资 2.2 亿马
基合成气
克
联合发电压力 2.8-3.0 96 年 7 月 MPa，温度投用，投资
1200-1500℃ 5.1 亿美元
小试装置气化压力 1.4 小试厂 79
气化装 Φ2×10ft，二段反应
发电
年投运。示范厂 83 年 7 月投运
1430 1832
商业化生压力 2.1MPa 87 年 4 月产装置，一段温度投运联合循环 1316-1427 发电 ℃，二段
1038℃
中国水煤浆气化装置概况一览表
序气化装气化炉台数和形式
号置
煤浆制备
单炉干煤用途
量（t/d）
主要工艺条件
2、国内外水煤浆气化装置
到目前为止，国内外已建、在建和拟建德士古水煤浆加压气化装置，加上技术上相似的道化学气化装置，已达 20 多座，如下表所示：
国外水煤浆气装置概况一览表
序气化气化炉台数和形式
号装置
煤浆制备
单炉干煤用途
量（t/d）
主要工艺条件
备注
1 美国蒙 3 台，第 l 台为废锅棒磨机，试烧评 15～20 中试装第 1 台设计 3 台分别于
⑦、单台气化炉的投煤量选择范围大。根据气化压力等级及炉径的不同，单炉投煤量一般在 400～1000t/d（干煤）左右，在美国 Tampa 气化装置最大气化能力达到 2200t/d（干煤）。
一、Texaco 水煤浆纯氧加压气化技术
1、发展历史鉴于在加压下连续输送粉煤的难度较大，1948 年美国德士古发展公司（Texaco Development Corporation）受重油气化的启发，首先创建了水煤浆气化工艺 (Texaco coal gasification process) ，并在加利福尼亚州洛杉矶近郊的 Montebello 建设第一套投煤量 15t/d 的中试装置。当时水煤浆制备采用干磨湿配工艺，即先将原煤磨成定细度的粉状物，再与水等添加物混合一起制成水煤浆，其水煤浆浓度只能达到 50%左右。为了避免过多不必要的水分进入气化炉，采取了将人炉前的水煤浆进行预热、蒸发和分离的方法。由于水煤浆加热汽化分离的技术路线在实际操作中遇到一些结垢堵塞和磨损的麻烦，1958 年中断了试验。早期的德士古气化工艺存在以下明显的缺点。如①、配置煤浆不会应用水煤浆添加剂和未掌握粒级配比技术，煤浆浓度较低；②、水煤浆制备采用干磨湿配，操作复杂，环境较差；③、煤浆在蒸发过程中易结垢和磨损；④、分离出的部分蒸汽（约 50%）夹带少量煤粉无法利用，且在放空时造成污染。由于在 20 世纪 50～60 年代油价较低，水煤浆气化无法发挥资源优势，再加上工程技术上的问题，水煤浆气化技术的发展停顿了 10 多年，直到 20 世纪 70 年代初期发生了第一次世界性石油危机才出现了新的转机。德士古发展公司重新恢复了 Montebello 试验装置，于 1975 年建设一台压力为 2.5MPa 的低压气化炉，采用激冷和废锅流程可互相切换的工艺，由于水煤浆制备技术得到长足的进步，水煤浆不再经过其他环节而直接喷人炉内。1978 年和 1981 年再建两台压力为 8.5MPa 的高压气化炉，这两台气化炉均为激冷流程，用于煤种评价和其他研究。 1973 年德士古发展公司与联邦德国鲁尔公司开始合作，于 1978 年在联邦德国建成了一套德士古水煤浆气化工业试验装置(RCH/RAG 装置)，该装置是将德士古发展公司中试成果推向工业化的关键性一步，通过实验获得了全套工程放大技术，并为以后各套工业化装置的建设奠定了良好的基础。

对水煤浆加压气化工艺技术的评述

对水煤浆加压气化工艺技术的评述章荣林（中国天辰化学工程公司，天津 300400） 2006-11-171 水煤浆加压气化工艺技术的现状水煤浆加压气化是美国德士古公司开发并应用于工业化生产的。

国外已建成投产的装置有6套，15台气化炉。

国内已建成投产的装置有7套，21台气化炉；正在建设、设计的装置还有4套，13台气化炉。

这些已建成投产的装置最终产品有合成氨、甲醇、醋酸、醋酐、氢气、一氧化碳、燃料气、联合循环发电，各装置自建成投产后，一直连续稳定、长周期运行。

该工艺技术的专利许可证费已有大幅度降低，装备国产化率已达90%以上，由于国产化率高，装置投资相应降低。

一套投煤量500 t/d，气化压力为4.0MPa的气化炉系统投资约7000万元。

一套投煤量1000t/d，气化压力为4.0MPa的气化炉系统投资约11000万元。

一套投煤量750t/d，气化压力为6.5MPa的气化炉系统投资约9000万元。

近年来国内有关大专院校和科研单位还开发了具有自主知识产权的水煤浆气化工艺技术。

华东理工大学开发的多喷嘴对置式水煤浆加压气化技术，西北化工研究院开发的多元料浆加压气化技术，都各有其特点。

2 特点及优点（1）水煤浆气化对煤质的适应性较广。

烟煤、次烟煤、无烟煤、高硫煤及低灰熔点劣质煤、石油焦等均能用作气化原料。

气化温度一般比在还原性气氛下的灰熔点T4高50～100℃，由于耐火砖衬里承受高温抗渣的限制，一般要求煤的灰熔点在还原性气氛下T4＜1300℃。

气化温度下的煤灰粘度要求在25~40Pa.s之间，且变化平稳。

对较高灰熔点的煤，也可以采用高灰熔点煤与低灰熔点煤混配煤或加石灰石作助熔剂以降低灰熔点的办法来解决。

原料煤中含氯、氟等卤素低一些比较好，否则在气化及后续系统的设备、管道选材上需要特别注意。

原料煤的成浆性必须作实验室试验，成浆性好的煤，其煤浆流动性能好，气化用的氧气消耗少。

要求制成水煤浆的煤浆浓度在60%以上。

影响制成高浓度水煤浆的一个重要因素是原料煤的内在水分，要求内在水分低于10%，否则制不成高浓度的水煤浆。

分析常见煤气化技术及水煤浆加压气化技术的应用探究

浆加压气化技术就不得不谈起其在应用过程中经常导致气化炉炉壁超温和烧嘴泄漏的问题，在实际应用过程中，只有切实处理这些问题，才能确保其应用成效得到有效的提升。２．３．１炉壁超温原因及对策导致炉壁超温的原因较多，但主要有以下几个方面的原因：一是烧嘴正常烧坏导致局部出现超温；二是耐火砖厚度变薄或烧损导致炉壁超温；三是烧嘴设计不合理导致拱项法兰超温；四是耐火材料质量差导致炉壁超温；五是检修、工艺操作不当导致炉壁超温；七是气化原料的质量差导致炉壁
超温等。在分析炉壁超温原因的基础上，就应及时的采取对策予以
降温。并结合具体原因采取针对性的技术措施。例如检修和工艺操作不当导致炉壁超温，就应在工艺操作过程中尽可能地确保气化炉稳定的工作，炉温的调整应换面的加减负荷，
一
可靠性。
二是该气化技术需要高温加压才能气化，因而气化过程中的温度为ｌ４００ ℃ ±１００ ℃ ，气化过程中的压力为６．ＯＭｐａ ±１．９Ｍｐａ，且气化炉的能力和压力之间成正比，当气化压力升高时，其反应速度加快，气化炉内的反应物停留时间变长，提高碳的转换效率，促进气化炉生产能力的提升，并节省压缩气体的工序。三是在碳转化过程中，具有较好的转化率，一般能高达９０％甚至更高，出渣中探的含量不足５％，生产的气体质量好、产量大，尤其是有效气的成分高达８０％，且整个转化过程容易控制，能节约大量的能量。２．３需要注意的问题在水煤浆加压气化技术应用过程中，虽然其具有诸多优点，因而在煤气化过程中得到了广泛的应用。但是谈及水煤

气流床气化工艺水煤浆和煤粉两种进料方式比较_范玮

流量
表 3 两种进料方式气化效果比较
x（ H2 ）
x（ CO） x（ CO2 ） x（ H2 O） x（ CH4 ） x（ N2 ）
x（ H2 S）
x（ O2 ）
Qgr /
（ MJ·m － 3 ）
煤（干燥基） 40
8333. 33 kg / h
0
0
0
0
0
0
0
0
水
煤制浆用水 40
5107. 52 kg / h
关键词：气流床气化；水煤浆；煤粉
中图分类号： TQ54； TD849
文献标识码： A
文章编号： 1006 － 6772（ 2013） 03 － 0065 － 03
Comparison of coal water slurry and coal dust feeding methods of entrained flow gasification technology
0
表 2 生产 1 GJ 燃料气两种制备方式的能耗对比
物料
规格
粉煤
水煤浆
电 / kWh V（ N2 ） / m3
380 V /10 kV 99% ，0. 6 MPa
0. 67 4. 76
0. 94 0
Qgr = 11. 23 MJ / m3
V（燃气） / m3
Qnet = 10. 83 MJ / m3
表 1 生产 1 t 干基原料煤两种制备方式所需能耗对比
物料
规格
粉煤
水煤浆
电 / kWh
380 V /10 kV
17. 0
22
V（ N2 ） / m3
99% ，0. 6 MPa

水煤浆加压气化工艺技术优化

水煤浆加压气化工艺技术优化摘要：在煤炭多种利用方式中，煤气化技术虽然过程复杂、仅占我国煤炭消费总量的6%左右，但却是煤炭高效加工、转化的龙头，也是煤炭清洁利用的关键，更是保障国家经济、能源安全和社会可持续发展的基础。

煤气化技术已有近百年的历史，尤其在石油危机期间世界各国广泛开展了煤气化技术的研究。

煤气化技术根据煤炭进料类型的不同主要分为干粉气化和水煤浆气化。

干粉气化技术存在磨煤过程粉煤的安全性问题、粉煤气流输送的计量精度难以达到炉内氧煤比的控制要求而导致炉内温度波动影响装置安稳长运行、高挥发分煤的安全性较差、高灰熔点煤成熟度不够、装置长周期运行成绩不佳等一系列问题。

而水煤浆气化技术具有技术成熟、设备相对简单、生产过程安全可靠、易于大型化、投资及产品成本低等优点，因前景广阔而被广泛应用。

关键词：水煤浆；加压气化；工艺优化1水煤浆加压气化工艺技术特点首先，水煤浆加压气化工艺对于原料的质量要求不高，所以很容易找到化工生产所需的水煤浆原料，进行加压气化以后可满足煤化工生产需要。

其次，水煤浆加压气化装置可以满足合成氨和合成甲醇等工艺技术的要求，能够长期处于连续稳定的运行状态。

关于加压气化系统的热利用，可采用锅炉和水激冷气的方式实现热能交换，但需要安装相应的设备。

再次，水煤浆加压气化工艺技术属于清洁技术，满足煤化工生产中节能环保的要求。

也就是利用该技术可以减少污染物质的排放，降低对环境的破坏程度。

但是为了提高气化效率必须要使用低灰的燃煤作为原料，或者添加助溶剂。

因为碳的转化率低且有效成分少，而有效气体的消耗量却大。

同时气化工艺所使用的气化炉的耐火砖的使用寿命较短，且要经常性地对喷嘴进行维修或更换，这样又会给气化工艺带来伤害。

2水煤浆技术研究进展2.1添加剂对水煤浆特性的影响。

煤颗粒表面主要呈现疏水性的非极性结构，因此在水中更易于聚并沉降。

这就需要一定的表面改性手段，以降低颗粒的聚并趋势。

水煤浆体系中添加量极少的分散剂对水煤浆性质的改善具有至关重要的作用。

水煤浆加压气化工艺评价

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。

水煤浆加压气化技术改造小结

水煤浆加压气化技术改造小结杨贵州，王军，杨国强(山东兖矿鲁南化肥厂机动处滕州 277527) 2002-02-16兖矿鲁南化肥厂水煤浆加压气化装置自1994年3月10日通过生产考核以来，根据实际情况对不适应系统稳定生产的设备、装置进行了一系列的改造，目前整个工艺系统运行平稳，达到了设计能力。

1 技术改造主要内容(1)文氏洗涤器增设除垢装置当气化系统运行一段时间后(一般为5～7d)，洗涤器开始结垢，垢层逐渐增加，直到气化炉压差过大，使激冷水供应不足而导致停车。

在￠150的管道内结垢曾经达到52mm，对系统的长周期稳定运行带来了非常不利的影响。

据分析，结垢较快的主要原因是系统带灰过多所致，因此在文氏洗涤器增设水力喷管，洗涤器结垢问题得到了控制。

(2)气化炉上升管支撑的改造气化炉内上升管原采用4条拉筋和4个角钢支架支撑，在开停车过程中由于压力的骤变而产生巨大的振动，使支架变形、断裂，导致整个上升管脱落。

本着弹性减震和刚性保护相结合的方针，在上升管的底部增加1个托盘，使上升管通过弹性支架支撑在托盘上，上部的拉筋仅起到定位作用。

改造后彻底解决了这一现象。

(3)闪蒸系统管道的改造在运行过程中闪蒸系统的工艺管道存在一定的设计和工艺问题。

气化炉至高压闪蒸罐管线原先从激冷室底部出来，垂直向下15m再折流向上进入高压闪蒸罐。

这就使黑水中的灰尘沉积在折流处，造成堵塞，影响生产的正常进行。

我们把这段管线改为水平布置，减少了灰垢在管道中的沉积。

(4)气化炉渣口的改造气化炉渣口的尺寸对气化各项工艺参数影响很大。

为了能达到最佳的工艺状态，从1998年开始先后与华东理工大学、西北院等进行了交流和论证，在取得充分理论依据的前提下，将气化炉渣口由￠625改为￠525。

改造后合成氨产量提高了近8％，渣的可燃物含量由42.95％降为39.03％，大大改善了工艺状况。

2 不断深化设备、材料、备品配件的国产化工作进口设备、材料、备品配件的国产化是一项需要长期坚持的工作。

煤炭气化技术评价分析

目录一、煤气化技术概况 (1)1．固定床 (1)2．流化床 (1)3．气流床 (1)二、GE-Texaco水煤浆加压气化 (2)三、Shell 干粉煤加压气化 (3)四、喷嘴对置式煤气化炉 (4)五、三种气化技术比较 (6)六、关于采用国产炉的可行性 (11)七、关于不同气化工艺对甲醇成本的影响问题 (12)煤炭气化技术评价及分析一、煤气化技术概况煤的气化是煤化工生产的基础。

由于煤的品质、目标产品、建设及生产条件的变化不同，决定了煤气化工艺的多样性和复杂性。

至今尚未开发出能适应各种不同情况的十全十美的煤气化技术。

气化的核心装置是气化炉，国内外工业上使用过的气化炉型非常繁多，各有其特点和优缺点，适用范围各不相同。

按照物质在气化过程中的状态一般将炉型按固定床（也称移动床）、流化床（也称沸腾床）、气流床三类划分，现将有代表性的炉型分别简介如下：1 .固定床UGI炉一一以块状无烟煤或焦炭为原料，煤块52~75m/m，常压操作，空气与蒸汽底吹间歇制气。

此法古老，为我国中小氮肥厂普遍采用，原料利用率低、单耗高、操作繁杂、污染严重、属落后技术未来会被淘汰。

Lurgi加压气化炉一一主要用于褐煤、弱粘结性煤，要求煤热稳定性高，化学活性好，灰熔点高，机械强度高。

因气化温度较低，煤气中含焦油、酚及高碳氢化物，甲烷含量高，一般适用于作城市煤气。

2 .流化床恩德炉一一原型为Win kier沸腾炉，经朝鲜改进适用于气化褐煤和长焰煤，要求煤种灰分小于25%~30%，灰熔点ST > 1250 C，低温活性好，弱粘接性，床层温度1000~1050 °C，富氧常压气化。

该炉尚存在飞灰量大、污染重、单炉气化能力低等缺点，一般可用于中小型氮肥厂改变原料路线。

灰熔聚粉煤气化炉一一为中科院山西煤化所开发研制技术，煤种适应性强，可用褐煤、低化学活性烟煤及无烟煤v 6m/m的碎煤作原料，床温1100C,煤灰不熔融而只使之熔聚成球状或块状排出。

干粉气化与水煤浆气化的对比-20120427

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：m n 222n n C H ()+(m+)O =mCO +H O 42挥发分22C+O 2CO22C+O =CO222CO+O =2CO2221H +O =H O 222C+H O CO+H222CO+H O CO +H2C+CO 2CO 24C+2H CH对于湿法气化，由于大量水分随水煤浆进入气化炉，因此气化室内有大量的水蒸气存在，在炉内会发生部分CO 变换反应，有比较多的CO 会转化成CO 2，同时得到相同摩尔数的H 2，而且在高温下变换反应的速率很大，所以湿法气化出气化炉的粗煤气中CO 含量比干粉气化低，H 2含量比干粉气化高。

浅谈水煤浆加压气化对煤炭品质的要求

好煤浆的力度分布、黏度等指标外，原料煤的可磨指数、研磨后煤颗粒的微观外形（球状、片状、棒条状等）也是影响煤浆流动性和稳定性的重要参考数据。
要原料气，通常称ＣＯ＋Ｈ为有效气。在正常的稳定工况
山
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ＳＨＡＮＤ０ＮＧＣＨＥＭＩＣＡＬ卷
浅谈水煤浆加压气化对煤炭品质的要求
辛志国，张永，郑学鹏
（德州市德化化－１－有限公司，山东德州２５３０２４）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｙｅｓａｌｌａｎａｌｙｓｉｓｏｎｔｈｅｉｎｌｕｆｅｎｃｅｏｆｔｈｅｒａｗｍａｔｅｒｉａｌｅｏｌ￣ｑａｕａｌｉｔｙｔｏＣＷＳｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｅｑｕｉｐｍｅｎｔａｎｄ
Ｘ／ｎＺｈｉｇ１１０，Ｚｈａｎｇｙ０，ＺｈｅｎｇＸｕｅｐｅｎｇ
（ＤｅｚｈｏｕＤｅｈｕａＣｈｅｍｉｃａｌＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｄｅｚｈｏｕ２５３０２４，Ｃｈｉｎａ）
１．２具有足够的流动性和稳定性
煤浆制备之后，一般需要经过一定的储存和输送过程，
才能进入气化炉参与气化反应，该过程中包含煤浆泵加压，煤浆槽储备、管道输送、烧嘴喷射雾化等。为了防止煤浆在该过程中产生沉淀，并减少对设备的磨损，就要求煤浆具有

水煤浆气化与粉煤气化的模拟评价

水煤浆气化与粉煤气化的模拟评价作者：李水银来源：《城市建设理论研究》2014年第23期摘要：随着社会经济的快速发展，油价也在不断上涨，煤炭经过气化产生有效合成气(CO+H2)，有效合成气经过变换、净化、合成反应生产特种石化产品，因此就为洁净煤化工开辟了新的前景。

本文就用模拟法对水煤浆气化和粉煤气化进行评价，促进其快速发展。

关键词：水煤浆气化；粉煤气化；模拟评价中图分类号：TQ534文献标识码： A一、粉煤气化技术1.简介粉煤气化原理原料煤以粉状入炉，粉煤和气化剂经由烧嘴进入气化炉，在气化炉1400～1700℃温度下进行燃烧和气化反应，在此高温下参加反应的各种物质的化学活性充分显示出来，因而碳转化率特高，有效气(CO+H2)产率特高，合成气气中甲烷含量特低。

2.粉煤气化共性特点2.1气化强度大。

由于气流床气固两相的接触好，增强了热传导和热交换，气化强度大，直径炉的单台煤气产量可超过40000m3/h。

2.2使用廉价煤料。

可使用高灰的褐煤、不粘煤、弱粘煤和长焰煤等煤料，特别是褐煤价格较低，可显著降低煤气的生产成本。

3.Shell气化Shell气化技术是荷兰Shell国际石油公司开发的一种加压气流床粉煤气化技术，该技术以干煤粉进料，采用纯氧和蒸汽气化，气化温度达1500℃左右，采用液态排渣，碳转化率达99%，有效气体(CO+H2)达90%以上，甲烷含量几乎为零，氧耗和煤耗较低。

气化炉水冷壁采用特殊的结构，使用壽命可达25a以上。

气化采用废锅流程，可副产高压蒸汽，但是气化炉带有导气管和废锅，气化炉结构复杂，设备费及专利费均较高。

粗煤气除尘也是一关键技术，技术须全面依赖进口，国内技术支撑率低。

自湖北双环的Shell炉开车后，又有中石化企业的气化炉装置先后开车，但这些装置的运行不太正常。

神华宁煤的100万t/a直接煤制油项目气化使用的是Shell炉，运行基本正常，但运行成本较高，该项目Shell气化炉装置的一次性投资是一般气流床气化炉的两倍左右。

水煤浆气化与粉煤气化的模拟评价

水煤浆气化与粉煤气化的模拟评价唐宏青(中国石化集团兰州设计院，甘肃兰州,730060) 2001-12-16由于油价的上涨使以油为原料的化肥、甲醇企业面临困境，以渭河化肥厂为代表的大型水煤浆制氨厂却闪起生机，为洁净煤化工开辟了新的前景。

现在，众多厂家又提出引进粉煤气化技术，进一步提高洁净煤化工的效益。

但是外商及其代理人在提出这一新技术时，有过分夸大粉煤气化效益的倾向，最突出一点是：粉煤气化的有效气量(CO+H2)比水煤浆气化多10％～12％，氧耗量低 15％～25％。

如此可贵的技术进步，引起国内学者的严肃思考，对其真实性存有疑问。

许多人提出应该用高新技术对这个问题进行定量的评价，为投资决策者提供可靠的依据。

对这两个工艺进行评价，单纯依靠外商报价是无济于事的。

用模拟技术对国外报价进行评价的办法，已在多项工程中得以应用。

可以有信心地说，在研究模拟技术30年后的今天，做这一件事并不困难。

毫无疑问，“模拟—评价”是化学工程的成熟技术。

1 客观评价的基础建国至今，我国已经引进三十多套大型合成氨装置，可以博览世界氮肥新技术。

不妨回忆引进的过程，每当引进签约时，都是国际先进水平，投产时就不一定了。

因为随着时间的推移，技术在逐渐发展，国情也有一定的变化。

历年来，国内的生产企业与设计院为这些企业进行技术改造。

普遍的看法是，有百年历史的合成氨技术进步是渐进的，大幅度的技术进步是难以得到的。

为了正确地评价这两个工艺，应该建立一个“评价平台”。

在这个平台上，尽量设置一个相对一致的初始和终止条件，输入两种工艺不同的数据，从而客观地评价这两个过程效果。

无疑，这样的评价是比较公正的。

目前见到的对这两种工艺的评价，都是数字来自于资料的评价。

这些评价片面地建立在只针对气化炉的基础上作出的，而且只是从气化炉出口组成的百分数出发的，忽略了气化炉出口干气绝对量的变化。

这就是问题所在。

现在这两种炉子不仅仅打算用在制取合成气上，还打算用在制取甲醇、二甲醚、煤液化、合成油和氢气的工艺上。