德士古气化炉简介与基本原理和特点
德士古水煤浆气化技术概况与发展讲解
毕业设计（论文）题目德士古水煤浆气化技术概况与发展专业学生姓名学号小组成员指导教师完成日期新疆石油学院1、论文（设计）题目：德士古水煤浆气化技术概况与发展2、论文（设计）要求：3、论文（设计）日期：任务下达日期完成日期4、系部负责人审核（签名）：新疆石油学院毕业论文（设计）成绩评定1、论文（设计）题目：德士古水煤浆气化技术概况与发展2、论文（设计）评阅人:姓名职称3、论文（设计）评定意见：成绩：5、论文（设计）评阅人（签名）：日期：德士古气化技术概况与发展摘要本文简要介绍了德士古气化技术现状、原理、工艺流程，以及一些存在的问题。
煤气化，即在一定温度、压力条件下利用气化剂(O2、H2O或CO2)与煤炭反应生成洁净合成气(CO、H2的混合物)，是对煤炭进行化学加工的一个重要方法，是实现煤炭洁净利用的关键。
1984年我国建设了我国第一套Texaco水煤浆气化装置，气化炉是水煤浆加压气化技术的关键设备之一。
目前，国内外最常用的水煤浆气化炉是德士古气化炉。
Texaco气化炉由喷嘴、气化室、激冷室(或废热锅炉)组成。
其中喷嘴为三通道，工艺氧走一、三通道，水煤浆走二通道。
介于两股氧射流之间。
水煤浆气化喷嘴经常面临喷口磨损问题，主要是由于水煤浆在较高线速下(约30 m ／s)对金属材质的冲刷腐蚀。
喷嘴、气化炉、激冷环等为Texaco水煤浆气化的技术关键。
最后是对德士古气化技术的展望，还有新型煤气化技术发展前景，及发展重要意义。
从我国经济发展全局出发，结合我国的能源资源结构和分布，寻求行之有效的替代石油技术，以缓解我国石油进口的压力．水煤浆代替燃油技术在国内外已经成熟，用水煤浆代替原油对我国国民经济发展具有重要的战略意义．关键词德士古煤气化，水煤浆，气化炉，工艺烧嘴目录1.德士古水煤浆气化技术概述 (1)1.1 水煤浆技术的发展 (1)1.2 德士古水煤浆加压气化技术............................................................................... 错误!未定义书签。
德士古气化
一、Texaco煤气化工艺介绍德士古水煤浆加压气化工艺简称TCGP，是美国德士古石油公司TEXACO在重油气化的基础上发展起来的。
1 945年德士古公司在洛杉矶近郊蒙特贝洛建成第一套中试装置，并提出了水煤浆的概念，水煤浆采用柱塞隔膜泵输送，克服了煤粉输送困难及不安全的缺点。
7 0年代开发并推出具有代表性的第二代煤气化技术，即加压水煤浆气化工艺，70年代末80年代初完成示范工作并实现工业化，80年代投入工业化生产，成为具有代表性的第二代煤气化技术。
德士古水煤浆气化技术包括煤浆制备、灰渣排除、水煤浆气化等技术。
先后在美国、日本、德国及我国渭河、鲁南、上海三联供建成投产多套工业生产装置，经多年的运行实践证明，德士古加压水煤浆气化技术是先进并成熟可靠的。
见下图。
水煤浆经高压煤浆泵加压后与高压氧气(纯度为98％以上)经德士古烧嘴混合后呈雾状，分别经喷嘴中心管及外环隙喷入气化炉燃烧室，在燃烧室中进行复杂的气化反应，反应温度为1350-1450℃，压力为4.0-6.0Mpa，生成的煤气(称为合成气)和熔渣，经激冷环及下降管进入气化炉激冷室冷却，冷却后的合成气经喷嘴洗涤器进入碳洗塔，熔碴落入激冷室底部冷却、固化，定期排出。
在碳洗塔中，合成气进一步冷却、除尘，并控制水气比(即水汽与干气的摩尔比)，然后合成气出碳洗塔进入后工序。
气化炉和碳洗塔排出的含固量较高黑水，送往水处理系统处理后循环使用。
首先黑水送入高压、真空闪蒸系统，进行减压闪蒸，以降低黑水温度，释放不溶性气体及浓缩黑水，经闪蒸后的黑水含固量进一步提高，送往沉降槽澄清，澄清后的水循环使用。
二、德士古水煤浆气化工艺的环保优势德士古水煤浆气化工艺的气化反应是在1200~1500℃的高温下进行的，炉膛中的还原气氛使煤或残留物的有机成分几乎完全分解，并且阻碍了有害于环境的新化合物例如烃类的生成。
典型的灰渣组成如下：灰分组成：这些灰渣与燃煤电厂的灰渣没有什么区别，也被广泛的应用在建材行业中。
德士古气化炉的优缺点
德士古气化炉的优缺点淮化“1830”工程是于2000年建成投产的一套年产18 万吨合成氨并加工成30 万吨尿素的生产装臵, 它由空分、气化、净化、合成、尿素等几个工序组成, 其中气化是制备合格煤气的工序, 采用的是最新一代德士古水煤浆加压气化工艺技术。
该工艺是美国德士古石油公司受重油气化的启发, 于1948 年首先开发的煤气化工艺, 后经前西德鲁尔煤/鲁尔化学公司在磨煤、热回收方面的进一步改进, 以及日本对系统关键设备进行合理改造后, 逐步形成比较完善的煤气化工艺。
相继在美国、德国、日本等地建成了多套工业性示范及工业化生产装臵, 其系统工艺技术已基本成熟。
淮化公司的气化装臵由磨煤、低压煤浆泵、煤浆槽、高压煤浆泵、气化炉、收排渣系统、洗气系统及渣水系统组成。
投产 6 年来, 总体运行情况良好, 同时也暴露出一些问题。
在此之前, 国内的上海焦化厂、山东鲁南化肥厂、陕西渭河化肥厂等企业都先后建成投产了多套类似的煤气化装臵。
虽然在煤浆制备、操作压力及装臵能力等方面存在小的差异, 但核心技术基本相同。
根据公司六年来的使用实践, 结合国内其它兄弟单位的使用经验以及国外的相关资料, 总结出德士古水煤浆加压气化工艺技术相对于传统的固定床、流化床等气化工艺, 具有如下优点: (1) 煤种适应性广。
德士古气化工艺可以利用次烟煤、烟煤、石油焦、煤加氢液化残渣等。
不受灰熔点限制( 灰熔点高可加助熔剂) , 同时因煤最终要磨制成水煤浆,故不受煤的块度大小限制。
原设计为河南义马煤, 但在近几年煤炭市场紧俏的情况下, 我们经常掺烧山东、陕西等地的煤种, 经过局部的工艺调节, 同样能够平稳运行。
( 2) 连续生产性强。
气化炉的原料———煤浆、氧气的生产是连续的, 因此也就能够连续不断地进入气化炉。
排渣经排渣系统固定程序控制, 不需停车, 气化开停少, 系统操作稳定。
迄今单炉连续稳定运行最长已达53天。
( 3) 气化压力高。
气化炉内的高压, 首先是相同质量的产品气大幅度减小了比容积, 提高了单炉产量; 其次产品气具有的高压节省了煤气压缩所需要的能耗和费用。
德士古气化工艺流程五
三、煤浆的制备和输送
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GE德士古气化炉
1.德士古气化炉概况德士古水煤浆加压气化工艺简称TCGP ,是美国德士古石油公司TEXACO 在重油气化的基础上发展起来的。
1945 年德士古公司在洛杉矶近郊蒙特贝洛建成第一套中试装置,并提出了水煤浆的概念,水煤浆采用柱塞隔膜泵输送,克服了煤粉输送困难及不安全的缺点,后经各国生产厂家及研究单位逐步完善,于80年代投入工业化生产,成为具有代表性的第二代煤气化技术。
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8套，24台气化炉，正在建设、设计的装置还有4套，13台气化炉。
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。
我国自鲁南化肥厂第一套水煤浆加压气化装置（2台气化炉）1993年建成投产以来，相继建成了上海焦化厂气化装置（ MPa气化，4台气化炉，于1995年建成投产），渭河化肥厂气化装置（ MPa气化，3台气化炉，于1996年建成投产），淮南化肥厂气化装置（ MPa气化，3台气化炉，于2000年建成投产），金陵石化公司化肥厂气化装置（ MPa气化，3, , , , 台气化炉,于2005年建成投产），浩良河化肥厂气化装置（～ MPa气化，3台气化炉，于2005年建成投产），南化公司气化装置（ MPa气化，2006年建成投产），南京惠生气化装置（ MPa气化，2007年建成投产）等装置。
由于我国有关生产厂的精心消化吸收，已掌握了丰富的连续稳定运转经验，新装置一般都能顺利投产，短期内便能连续稳定、高产、长周期运行。
并且掌握了以石油焦为原料的气化工艺技术。
水煤浆和99. 6 %纯氧经德士古烧嘴呈射流状态进入气化炉,在高温、高压下进行气化反应,生成以CO +H2 为主要成分的粗合成气。
在气化炉内进行的反应相当复杂,一般认为气化分三步进行:(1) 煤的裂解和挥发份的燃烧水煤浆和氧气进入高温气化炉后,水份迅速蒸发为水蒸汽。
煤粉发生热裂解并释放出挥发份。
德士古气化炉
提高生产能力 减少带出物损失
气流床气化
加压粉煤气化
德士古 水煤浆气化
干法进料 提高压力 是有限度的
湿法加压气化
IGCC电站
大化肥装置
渭河化肥厂
鲁南化肥厂
Байду номын сангаас 齐鲁 化肥厂
神木 化工
神华 CTO
淬冷型德士古气化炉
全热回收型德士古气化炉
动画
淬冷型德士古气化炉
鲁南
渭河
淮南 上海 焦化
全热回收型德士古气化炉
成浆性 限制
德士古水煤浆 气化工艺
神木 华亭
气化 压力 高
碳转 化率 高
技术 成熟
对环境 影响较
小
了解淬冷型和全热回收型两种德士 古气化炉的优缺点
掌握两种德士古气化炉的气化过程 原理及炉体结构
德士古气化炉
案例导入
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目前，国内大化肥装置较多采用德士古气化炉，并且世界范围内IGCC电站多采用德士古气化炉。
教师出镜ppt4
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鲁南化肥厂在国内第一家引进了德士古气化炉，而渭河化肥厂在国内第一个引进了德士古大型洁净煤化工生产装置，此外，国内引进德士古煤气化装置的还有上海焦化，淮南、鲁南、齐鲁化肥厂，神木化工，神华CTO，金陵石化、延长石油、大化集团等多家大中型化工生产单位。
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德士古气化炉
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在未来职业岗位的应用
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德士古气化炉的构造及特点是煤化工生产操作技能人员必须掌握的理论基础，是气化岗位培养的主要知识结构组成部分。
学生实训现场视频ppt12
自由截取
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如果从事气化岗位工作，将面临德士古气化生产装置的应用与改进等问题，希望本讲的内容，会对你有所启发。
厂区生产视频插入ppt13
下面我们一起来学习德士古气化炉的基本内容。
教师出镜ppt5-6
知识点/技能点讲解
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德士古气化炉是一种以水煤浆进料的加压气流床气化装置，其外部是一立式圆筒形钢制耐压容器，内壁衬以高质量的耐火材料，可以防止热渣和粗煤气的侵蚀。
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德士古气化炉有两种不同的炉型，根据粗煤气冷却方法的不同，可分为淬冷型和全热回收型。两种炉型下部合成气的冷却方式不同，但炉子上部气化段的气化工艺是相同的。
德士古气化技术
Texaco Texaco（（德士古德士古））气化技术德士古气化是一种以水煤气为进料的加压气流床气化工艺。
一、德士古气化的基本原理德士古气化的基本原理德士古水煤浆加压气化过程属于气化床疏相并流反应，水煤浆通过 喷嘴在高速氧气流的作用下，破碎、雾化喷入气化炉。
氧气和雾状水煤浆在炉内受到耐火砖里的高温辐射作用，迅速经历预热、水分蒸发、煤的干馏、挥发物的裂解燃烧以及碳的气化等一系列复杂的物理、化学过程，最后生成一氧化碳，氢气二氧化碳和水蒸气为主要成分的湿煤气，熔渣和未反应的碳，一起同向流下，离开反应区，进入炉子底部激冷室水浴，熔渣经淬冷、固化后被截流在水中，落入渣罐，经排渣系统定时排放。
煤气和饱和蒸汽进入煤气冷却系统。
水煤浆是一种最现实的煤基流体燃料,燃烧效率达96~99%或更高,锅炉效率在90%左右,达到燃油等同水平。
也是一种制备相对简单,便于输送储存,安全可靠,低污染的新型清洁燃料。
具有较好的发展与应用前景。
水煤浆的气化是将一定粒度的煤颗粒及少量的添加剂在磨机中磨成可以泵送的非牛顿型流体,与氧气在加压及高温条件下不完全燃烧,制得高温合成气的技术,以其合成气质量好、碳转化率高、单炉产气能力大、三废排放少的优点一直受到国际社会的关注。
二、Texaco Texaco（（德士古德士古））气化炉技术特点德士古气化炉是一种以水煤浆进料的加压气流床气化装置，水煤浆由气化剂夹带由专门的喷嘴喷入炉内，瞬间气化。
优点优点：：（1）甲烷含量低，利于甲醇与氨的合成（2）设备结构简单，内件很少；理论上可以用于任何煤种（3）具有较长的实际运行经验，操作危险性小，可用率达80%-85%（4）利用水煤浆便于高压泵送的特点，可以制备压力很高的粗煤气（5）能充分利用一切污水源制作水煤浆（6）气化炉的运行费用较低（7）后续的除灰系统比较简化缺点缺点：：对煤质要求方面，要求活性好，灰熔点低，由于其工艺原料是水煤浆（含碳60%左右）要求流动性、成浆性、灰熔点、可磨性、灰份要求严格必须试烧认可，改变煤种也需要经过试烧认可。
德士古水煤浆气化技术特点
德士古水煤浆气化技术特点摘要：由于工业化时代的降临，能源在人们生活中的位置越来越重要，资源变得不可或缺，能源被越来越多的人们所需要，同时，也提高了我国能源开发和加工的技术水平。
且主要分析了德士古水煤浆气化技术的特点与工艺，探究了我国德士古水煤浆气化技术的发展历程，综合实际状况对存在的问题进行了梳理总结，对德士古水煤浆气化技术的研发与应用进行了简单的分析。
关键词：德士古水煤浆气化技术；特点；发展水煤浆是70年代末国际石油危机时出现的一项煤炭高新技术产品，它是由70%左右的煤炭、30%的水和少量添加剂组成的外观像重油的产品。
水煤浆技术是将固态的煤燃料变为液态的煤基燃料。
它既保留了煤的燃烧特性，又具备了类似重油的液态应有的特点。
用它代替重油燃烧，是一种制备相对简单、便于运输储存、安全可靠的新型清洁燃料，在西方发达国家已经得到工程应用。
我国是一个煤炭资源丰富而石油资源相对短缺的国家，煤炭消耗占我国能源总消耗的75%。
煤气化作为洁净煤技术的重要组成部分，具有主导性地位，而德士古水煤浆气化技术又是煤炭气化技术的典型代表。
它是一种以水煤浆为进料的加压气流床气化工艺，具有对煤种适应性大、整体热利用率高等优点。
本文介绍了德士古水煤浆气化工艺，并对其应用前景进行了展望。
一、加压水煤浆气化的优点1.对煤种的要求较传统的方式来说更宽泛年份浅一点的烟煤和粉煤都可以作为原料。
对1350℃的要求是不超过灰熔点的温度。
煤的耐磨性和塑性都很好，60％为水煤浆最低浓度。
2.气化压力范围大工业装置操作压力可以在2.5~8.0MPa，其中4.0MPa更常见，现在对越来越大的设备需求增大，越来越多地采用6.5MPa，高气化压力可以节省合成压缩功。
3.气化炉热利用率高热冷却过程中产生的蒸汽含量高的合成气体用于合成氨的生产。
在转化过程中不再需要蒸汽。
废锅工艺也可回收热量，产生高压蒸汽。
4.气化炉内无传动装置，结构比较简单。
5.单位体积产量大，直径2800mm，4.0MPa气化炉，日产氨或甲醇500t，目前中国最大直径气化炉为4000mm。
德士古气化工艺
五.德士古气化炉主要问题及处置
1.激冷室带水
现象：提高进激冷室水量，仍无法提高激冷液位， 合成气将水大量带入后序洗涤塔，使洗涤塔液位 难以控制，严重时水带入变换系统，造成系统停 车。 原因：激冷室内传热传质工况恶化（单位面积热 负荷、分离空间）
四.德士古气化工艺的关键设备
1.磨煤机
为气化工艺提供合格的水煤浆 钢制筒体，内衬橡胶（或钢）衬里
研磨体：钢棒（或球）
主要内容
2.气化炉、激冷室
① 气化炉 气化炉为一钢制外壳，内衬耐火材料与保温 材料的立式反应器。在反应器内煤与氢气发 生部分氧化反应生成主要含CO+H2的合成气.
（4）碳的转化率高。碳的转化率高达98%。
（5）气化炉结构简单生产能力大 .一台 Φ3200mm的气化炉气化压力4.0MPa生产的合 成气可以日产合成氨760t以上。
缺点 ：
对煤质要求方面，要求活性好，灰熔点低，由于其 工艺原料是水煤浆（含碳60%左右）要求流动性、 成浆性、灰熔点、可磨性、灰份要求严格必须试烧 认可，改变煤种也需要经过试烧认可。同时水煤浆 中含35%水分，因此比氧耗高，比煤耗高。同时气 化炉喷嘴使用周期短，耐火材料容易侵蚀损坏，灰 水处理系统较大，湿灰处理较困难，对厂区环境影 响教大。
（2）挥ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ份及固定碳
煤化程度增加，则可挥发物减少，固定碳增加。 固定碳与可挥发份之比称为燃料比，当煤化程度增 加时，它也显著增加，因而成为显示煤炭分类及特 性的一个参数。 煤中的挥发份高，有利于煤的气化和碳转化率的 提高，但是挥发份太高的煤种容易自燃，给储煤带 来一定麻烦。
德士古气化炉的优缺点
德士古气化炉的优缺点理费用; 第四, 气化炉渣为固态排放物, 没有飞灰等带出, 不污染环境, 而且是良好的建筑材料。
当然, 德士古气化工艺虽然与传统的煤气化工艺比较有诸多优势, 但它并非完美无缺, 需进一步改进的明显不足有以下几点:( 1) 制浆噪音大。
煤在磨制( 球磨、棒磨) 成煤浆的过程中, 由于磨料( 钢球、钢棒) 的相互碰撞, 不可避免地产生噪音污染, 一般制浆厂房的噪音都在95dB 以上, 给现场操作人员的身体健康带来极为不利的影响。
( 2) 煤浆泵备件消耗高。
淮化公司用于给气化炉送料的高压煤浆泵, 使用的是液压隔膜泵。
其主要备件隔膜及单向阀的使用寿命基本在4～6 个月, 其中单向阀每套价格在11500 元左右, 隔膜每只约8000 元, 每台泵需用单向阀6 套, 隔膜3 只, 维护费用很高; 并且到目前为止, 该类备件完全依赖进口, 购买周期长, 给稳定生产带来隐患。
( 3) 水煤浆气化氧耗高。
德士古气化炉氧耗一般都在400Nm3/1000Nm3 ( CO+H2) 以上。
为了降低氧耗, 需选择灰份低、灰熔点低的煤, 且煤的成浆性要好, 以便制得高浓度的煤浆, 减少气化炉内气化水而耗氧。
当煤的灰份、灰熔点上升, 成浆性能降低时, 氧耗将大幅度提高, 同时助熔剂、煤浆添加剂、炉砖的消耗也迅速上升,降低了系统的经济效益。
( 4) 需备用热源。
德士古气化炉投料时, 其炉内温度必须在1000℃以上方可, 这就要求本系统外有备用热源设备, 已经超出了大部分工矿企业常规的水、气、汽公用工程; 另外, 如果需要维持热备用炉, 其能耗是很大的, 需煤气150～1500Nm3/h、空气150～1500Nm3/h 及部分抽引蒸汽和冷却水。
( 5) 气化炉耐火材料寿命短。
气化炉耐火材料一般包括背衬砖、支撑砖及向火面砖。
其中向火面砖的使用寿命是决定气化炉能否长周期运行、降低生产成本的关键因素之一。
在淮化公司新建“1830”的时候, 世界上使用最多的是法国砖、奥地利砖及美国砖, 进口到国内一炉砖需要75 万美元( 约合人民币600 万元) , 其使用寿命在1～1.5 年左右。
德士古水煤浆气化炉简介
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(MorganTown)又建立了日处理100t煤、操作压力为2．8MPa的德士古炉。
目前，德士古气化的工业装置规模已达到日处理煤量1600t。
它是经过示范性验证的、既先进又成熟的第二代煤气化技术。
德士古气化炉是所有第二代气化炉中发展最迅速，开发最成功的一个，并已实现工业化。
德士古水煤浆气化炉简介
德士古水煤浆气化炉一、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，即通常所说用煤行业的“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(MorganTown)又建立了日处理100t煤、操作压力为2．8MPa的德士古炉。
目前，德士古气化的工业装置规模已达到日处理煤量1600t。
它是经过示范性验证的、既先进又成熟的第二代煤气化技术。
德士古激冷型气化炉
德士古激冷型气化炉合成气偏流的原因、危害及采取的措施作者/来源：丛玉梅，孙鸿，高凯（贵州开阳化工有限公司，开阳 550300) 日期：2007-7-170引言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塔进一步降温除尘，再送往CO变换。
2 合成气偏流的原因2.1 下降管的安装不符合设计要求下降管的安装一定要符合设计要求。
如果下降管的实际中心线与设计中心线发生偏离，产生较大的夹角，那么下降管就会倾斜，结果导致高温合成气沿下降管进入激冷室水浴后的气流在上升过程中不能均匀分布而产生偏流。
如果在生产过程中由于振动和热应力的原因而使下降管发生倾斜或变形，其结果和上述相同，也会产生偏流。
2.2 烧嘴偏喷因为烧嘴具有雾化和形成合适流场的双重功能，而不仅仅是雾化功能，所以烧嘴偏喷时，造成反应室内流场发生改变，使高温合成气沿渣口、激冷环、下降管偏向一侧进入激冷室水浴中而产生偏流。
德士古气化炉工艺
一、德士古(TEXACO)气化法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。
德士古气化炉由美国德士古石油公司所属的德士古开发公司在1946年研制成功的。
1953年第一台德士古重油气化工业装置投产。
在此基础上，1956年开始开发煤的气化。
本世纪70年代初期发生世界性能源危机，美国能源部制订了煤液化开发计划，于是，德士古公司据此在加利福尼亚州蒙特贝洛(Moutebello)研究所建设了日处理15t的德士古气化装置，用于试烧煤和煤液化残渣。
联邦德国鲁尔化学公司(Ruhrchemie)和鲁尔煤炭公司l(R1flhrkohie)取得德士古气化专利，于1977年在奥伯豪森一霍尔顿(Oberl!fausezi-Hoiten)建成目处理煤150t的示范工厂。
此后，德士古气化技术得到了迅速发展。
目前国外共有一套中试装置，三套示范装置和四套生产装置，见下表。
除这些已建成的装置外，还有一些装置在设计或计划之中。
德士古气化炉是所有第二代气化炉中发展最迅速、开发最成功的一个，并已实现工业化。
(一)德士吉气化的基本原理和德士古气化炉德士古水煤浆加压气化过程属于气流床疏相并流反应。
德士吉气化炉的结构如下图所示。
水煤浆通过喷嘴在高速氧气流的作用下，破碎、雾化喷入气化炉。
氧气和雾状水煤浆在炉内受到耐火衬里的高温辐衬作用，迅速经历预热、水分蒸发、煤的干馏、挥发物的裂解燃烧以及碳的气化等一系列复杂的物理、化学过程，最后生成以一氧化碳、氢气、二氧化碳和水蒸气为主要成分的湿煤气、熔渣和未反应的碳，一起同流向下离开反应区，进入炉子底部激冷室水浴，熔渣经淬冷、固化后被截留在水中，落入渣罐，经排渣系统定时排放。
煤气和饱和蒸气进入煤气冷却净化系统。
气化炉是一直立圆筒形钢制受压容器，炉膛内壁衬以高质量的耐火材料，以防止热渣和热粗煤气的侵蚀。
气化炉近于绝热容器，其热损失非常低。
蒙特贝洛中试用气化炉直径1.5m，高6m，操作压为在2.07~8.27MPa。
德士古气化工艺流程五
四、德士古气化工艺流程
气化炉是气化过程的核心，而喷嘴又是气化炉的关 键设备。
合格的水煤浆在进入气化炉时，首先要被喷嘴雾化 ，使煤粒均匀地分散在气化剂中，从而保证高的气化 效率。良好的喷嘴设计可以保证煤浆和氧气的均匀混 台。
满足实际生产要求的喷嘴，应该具有以较少的雾化 剂和较少的能量达到较好雾化效果的能力，而且结构 要简单，加工要方便．使用寿命长等性能。
还进行以下反应；
CmHn →(m-1)C+CH4+0.5(n一4)H2 CmHn+(m+0.25n)02 → mCO2+0.5nH2O
当煤浆进入气化炉被雾化后，部分煤燃烧而使气化炉温
度很快达到1300℃以上的高温，由于高温气化在很高的速
度下进行，平均停留时间仅几秒钟，高级烃ห้องสมุดไป่ตู้全分解，甲
烷的含量也很低，不会产生焦油类物质。由于温度在灰熔
20世纪50年代期间，研究扩大该工艺 以气化石油及少量的煤。
目前，在我国运行的德士古气化炉有 12台。兖矿鲁南化肥厂的德士古气化装置 ，是我国从国外引进的第一套德士古煤炭 气化装置，采用水煤浆进辩在加压下来生 产台成氨的原料气体。
二、德士古气化炉结构
气的经 在 ，分德该过一并流冷离士炉淬水将床却回古有冷煤池气方收气两管气中化法：化种离中。装不在炉不开的粗置同淬是同气灰气，，冷一的化渣体如可型种炉段分经分右气以型底离过为图化部下急水，淬所炉来冷，煤根冷示中到淬，浆据型。。水冷灰进粗，粗的管熔料煤如合饱底渣的气右成和端被加采图气温浸淬压用度没冷体 (后a)截，留和在全水热中回，收落型人，渣如罐右，图经(过b)排所渣示系。统定时 排两放种。炉之型后的冷却比了较的：煤两气种经炉过型侧下壁部上合的成出气口的离 冷开气却化方炉式的不淬同冷，段但。炉然子后上按部照气用化途段和的所气用化原工料 艺，粗是合相成同气的在。使用前进一步冷却或净化。在全 热反回应收过型程炉：中德，士粗古合加成压气离水开煤气浆化气段化后过，程在是合 并成气流冷反却应器过中程从。1合40格0的℃被水冷煤却浆到原7料00同℃氧，气回从收 气的热化量炉用顶来部生进产入高。压煤蒸浆汽由。喷熔嘴渣导向入下，流在到高冷速却 氧器被气淬的冷作，用再下经雾过化排。渣氧系气统和排雾出化。后合的成水气煤由浆淬 在冷段炉底内部受送到下高一温工衬序里。的辐射作用，迅速进行 着对一于系这列两的种物工理艺、过化程学，变目化前：大预多热数、德水士分古蒸气 发化炉、采煤用的淬干冷馏型、，挥优发势物在的于裂它解更燃廉烧价以，及可碳靠的性 气更高化，等劣。势气是化热后效的率煤较气全中热主回要收是型一的氧低化。碳、 氢流排衬 气气的以气而出化侵高、下。炉蚀质，二为。量粗氧一的合化直耐成碳立火气和圆材在水筒料冷蒸形，却气钢可后。制以，气耐防从体压止夹炉容热带子器渣灰的，和分底内粗并部煤壁
德士古气化炉简介与基本原理和特点
德士古气化炉Texaco(德士古)气化炉德士古气化炉是一种以水煤气为进料的加压气流床气化工艺。
德士古气化炉由美国德士古石油公司所属的德士古开发公司在1946年研制成功的，1953年第一台德士古重油气化工业装置投产。
在此基础上，1956年开始开发煤的气化。
本世纪70年代初期发生世界性危机，美国能源部制定了煤液化开发计划，于是，德士古公司据此在加利福尼亚州蒙特贝洛(Montebello)研究所建设了日处理15t的德士古气化装置，用于烧制煤和煤液化残渣。
目前国内大化肥装置较多采用德士古气化炉，并且世界范围内IGCC电站多采用德士古式气化炉。
典型代表产品我厂制造过的德士古气化炉典型的产品有:渭河气化炉、恒升气化炉、神木气化炉、神华气化炉等。
1992年为渭河研制的德士古气化炉是国际80年代的新技术，制造技术为国内先例，该气化炉获1995年度国家级新产品奖。
它的研制成功为化工设备实现国产化，替代进口做出了重要贡献。
德士古气化炉是所以第二代气化炉中发展最迅速、开发最成功的一个，并已实现工业化。
一、德士古气化的基本原理德士古水煤浆加压气化过程属于气化床疏相并流反应，水煤浆通过喷嘴在高速氧气流的作用下，破碎、雾化喷入气化炉。
氧气和雾状水煤浆在炉内受到耐火砖里的高温辐射作用，迅速经历预热、水分蒸发、煤的干馏、挥发物的裂解燃烧以及碳的气化等一系列复杂的物理、化学过程，最后生成一氧化碳，氢气二氧化碳和水蒸气为主要成分的湿煤气，熔渣和未反应的碳，一起同向流下，离开反应区，进入炉子底部激冷室水浴，熔渣经淬冷、固化后被截流在水中，落入渣罐，经排渣系统定时排放。
煤气和饱和蒸汽进入煤气冷却系统。
水煤浆是一种最现实的煤基流体燃料,燃烧效率达96~99%或更高,锅炉效率在90%左右,达到燃油等同水平。
也是一种制备相对简单,便于输送储存,安全可靠,低污染的新型清洁燃料[1]。
具有较好的发展与应用前景。
水煤浆的气化是将一定粒度的煤颗粒及少量的添加剂在磨机中磨成可以泵送的非牛顿型流体,与氧气在加压及高温条件下不完全燃烧,制得高温合成气的技术,以其合成气质量好、碳转化率高、单炉产气能力大、三废排放少的优点一直受到国际社会的关注,我国也将水煤浆气化技术列为“六五”、“七五”、“八五”、“九五”的科技攻关项目。
德士古煤气化法的特点
德士古煤气化法的特点
德士古煤气化法是一种常用的煤气化技术，被广泛应用于煤炭转化为燃料和化工产品的过程中。
它具有以下几个特点：
1. 高效能：德士古煤气化法能够将煤炭中的碳氢化合物转化为气体燃料，实现煤炭资源的高效利用。
与传统的直接燃烧方式相比，煤气化能够提高能源利用率，减少煤炭的消耗量。
2. 多产物：煤气化过程中，除了产生燃料气体外，还能够产生一系列有价值的化学产品，如合成气、合成油和合成醇等。
这些产物可以用于发电、制造化学品以及石油替代品等领域，增加了能源资源的综合利用。
3. 灵活性：德士古煤气化法适用于不同种类的煤炭，包括贫瘠煤、褐煤和无烟煤等。
它能够根据煤炭的特性进行调整和优化，以达到最佳的气化效果。
同时，该技术还可以适应不同的产物需求，根据市场需求进行调整。
4. 环保性：德士古煤气化法相比于传统的燃烧方式，减少了大量的烟尘、SOx和NOx等有害气体的排放。
通过气化过程中的高温和高压条件，有助于清除煤炭中的硫和灰分，减少了燃烧过程中的污染物排放。
此外，该技术还能够通过合理的废气处理和固体废弃物利用，进一步减少环境污染。
5. 可持续性：德士古煤气化法在煤炭资源紧张的背景下具有重要意义。
通过煤炭气化，可以将煤炭转化为可再生的气体燃料，为能源供应提供了新的选择。
同时，该技术还能够利用生物质、废弃物和焦炉煤气等非煤炭资源，扩大能源的多样化供应。
总体而言，德士古煤气化法具有高效能、多产物、灵活性、环保性和可持续性等特点。
它是一种重要的煤气化技术，能够有效地利用煤炭资源，减少环境污染，同时还能够为能源供应提供新的选择。
德士古气化介绍
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；3、喷嘴使用周期短，必须每两个月检查更换一次，停炉更换喷嘴对生产连续运行或高负荷运行有影响，一般需要有备用炉，增加了建设投资；4、水煤浆含水量高，使冷煤气效率和煤气中的有效气体成份（CO+H2）比干法气流床低，氧耗、煤耗均比干法气流床高；5、对管道及设备的材料选择要求严格，一次性工程投资比较高；6、制备水煤浆需多种添加剂，适用于生产合成氨的激冷流程有庞大的灰水处理系统，且细灰中含碳量高达25～30％不易处理。
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德士古气化炉
Texaco(德士古)气化炉
德士古气化炉是一种以水煤气为进料的加压气流床气化工艺。
德士古气化炉由美国德士古石油公司所属的德士古开发公司在1946年研制成功的，1953年第一台德士古重油气化工业装置投产。
在此基础上，1956年开始开发煤的气化。
本世纪70年代初期发生世界性危机，美国能源部制定了煤液化开发计划，于是，德士古公司据此在加利福尼亚州蒙特贝洛(Montebello)研究所建设了日处理15t的德士古气化装置，用于烧制煤和煤液化残渣。
目前国内大化肥装置较多采用德士古气化炉，并且世界范围内IGCC电站多采用德士古式气化炉。
典型代表产品我厂制造过的德士古气化炉典型的产品有:渭河气化炉、恒升气化炉、神木气化炉、神华气化炉等。
1992年为渭河研制的德士古气化炉是国际80年代的新技术，制造技术为国内先例，该气化炉获1995年度国家级新产品奖。
它的研制成功为化工设备实现国产化，替代进口做出了重要贡献。
德士古气化炉是所以第二代气化炉中发展最迅速、开发最成功的一个，并已实现工业化。
一、德士古气化的基本原理
德士古水煤浆加压气化过程属于气化床疏相并流反应，水煤浆通过
喷嘴在高速氧气流的作用下，破碎、雾化喷入气化炉。
氧气和雾状水煤浆在炉内受到耐火砖里的高温辐射作用，迅速经历预热、水分蒸发、煤的干馏、挥发物的裂解燃烧以及碳的气化等一系列复杂的物理、化学过程，最后生成一氧化碳，氢气二氧化碳和水蒸气为主要成分的湿煤气，熔渣和未反应的碳，一起同向流下，离开反应区，进入炉子底部激冷室水浴，熔渣经淬冷、固化后被截流在水中，落入渣罐，经排渣系统定时排放。
煤气和饱和蒸汽进入煤气冷却系统。
水煤浆是一种最现实的煤基流体燃料,燃烧效率达96~99%或更高,锅炉效率在90%左右,达到燃油等同水平。
也是一种制备相对简单,便于输送储存,安全可靠,低污染的新型清洁燃料[1]。
具有较好的发展与应用前景。
水煤浆的气化是将一定粒度的煤颗粒及少量的添加剂在磨机中磨成可以泵送的非牛顿型流体,与氧气在加压及高温条件下不完全燃烧,制得高温合成气的技术,以其合成气质量好、碳转化率高、单炉产气能力大、三废排放少的优点一直受到国际社会的关注,我国也将水煤浆气化技术列为“六五”、“七五”、“八五”、“九五”的科技攻关项目。
本文基于目前我国水煤浆气化技术的现状,以Texaco气化炉为研究对象,根据对气化炉内流动、燃烧和气化反应的特性分析,将Texaco气化炉膛分成三个模拟区域,即燃烧区、回流区和管流区,分别对各区运用质量守恒和能量守恒方程,建立了过程仿
真模型。
该模型考虑了气固两相流动、煤热解、辐射换热及包括均相和异相在内的气化反应过程。
在模型基础上进行了动态与静态仿真,并进行参数化研究和仿真结果分析,分析不同参数下仿真结果的变化趋势。
为更进一步了解气化炉内气体组分以及温度的分布情况,本文利用Fluent建立Texaco气化炉的CFD模型,采用非预混燃烧模型,考虑气固两相流动,化学反应、对流、辐射换热以及反应热。
挥发份的气相湍流燃烧用混合分数法来模拟,用标准k ?ε紊流模型模拟气固两相流动,对炉内燃烧的辐射与对流换热采用P-1辐射模型。
仿真结果很好的验证了本文对气化炉膛中三区模型划分的正确性,并进行参数化研究和仿真结果分析,得出结果与过程仿真结果结果吻合。
二、Texaco(德士古)气化炉技术特点
德士古气化炉是一种以水煤浆进料的加压气流床气化装置，水煤浆由气化剂夹带由专门的喷嘴喷入炉内，瞬间气化。
优点:
(1)甲烷含量低，利于甲醇与氨的合成
(2)设备结构简单，内件很少;理论上可以用于任何煤种
(3)具有较长的实际运行经验，操作危险性小，可用率达80%-85%
(4)利用水煤浆便于高压泵送的特点，可以制备压力很高的粗煤气
(5)能充分利用一切污水源制作水煤浆
(6)气化炉的运行费用较低
(7)后续的除灰系统比较简化
装置特点:
(1)原料适应广。
各种烟煤、气煤、肥煤，都可以用来制气，对煤的水分、灰分、可然雾含量、灰熔点等没有苛刻的要求，这有利于厂家就近选煤，可大大节约成本。
(2)气体有效成分高。
有效成分(CO+H2)80%-82%，鲁奇气化工艺的有效气成分(CO+H2)只有50%-70%(见表1)。
排渣无污染，污水污染小易处理。
因高温气化，气体中含甲烷很低(CH4?0.1%)，无焦油，废渣可以综合利用。
(3)气化压力范围大。
从2.5~6.5MPa皆有工业化装置，以4.0MPa较为普遍，气化压力高可节省合成气压缩功。
(4)碳的转化率高。
碳的转化率高达98%。
(5)气化炉热量利用。
气化炉有激冷，废锅，激冷和废锅结合的3种流程。
可以根据产品进行选择气化流程。
由激冷工艺制得合成气，汽气比达到1.4，特别适合作为生产合成氨和甲醇的气头(见表2)，也可作为制氢、羰基合成气等，用途广泛。
废锅流程适合用做然气透平循环联合发电工程，副产的高压蒸气用于蒸气透平发电机组，实现多联供
(6)气化炉结构简单生产能力大。
气化炉内无传动装置，结构比较简单，一台Φ3200mm的气化炉气化压力4.MPa0生产的合成气可以日产合成氨760t以上。
缺点:
对煤质要求方面，要求活性好，灰熔点低，由于其工艺原料是水煤浆(含碳60%左右)要求流动性、成浆性、灰熔点、可磨性、灰份要求严格必须试烧认可，改变煤种也需要经过试烧认可。
同时水煤浆中含35%水分，因此比氧耗高。
同时气化炉喷嘴使用周期短，耐火材料容易侵蚀损坏，灰水处理系统较大，湿灰处理较困难，对厂区环境影响教大。
texaco水煤浆加压气化工艺，目前仍是广泛应用的煤气化技术之一。
它是以氧气为气化剂与水煤浆混合雾化后一起高速通过喷嘴进入气流床反应器(也称为气化炉)，并在高温下发生不完全氧化反应，最终生成H 、CO、CO 等合成气…，不生成焦油、酚及高级碳氢化合物等有害副产品，合成气体可用于生产合成氨、甲醇、二甲醚、醋酸等化学品和循环发电。
气化过程为达到较高碳转化率，采用部分氧化反应释放大量热能，维持反应器内温
度在煤灰熔点温度以上 J。
但是在实际生产运行中，工艺方面操作条件和控制指标的变化，会出现一系列问题，影响系统正常的运行。