水煤浆煤气化化讲义
水煤浆气化工艺原理
热效率是评价整个煤气化过程能量利用的经济技术指标。气化效率侧重于评价能 量的转移程度，即煤中的能量有多少转移到煤气中; 而热效率则侧重于反映能量 的利用程度。
比煤耗
比煤耗=单位时间内消耗的干煤量/单位时间生产（CO+H2）量，单位kg/km3(标态) 比氧耗
比 氧耗 = 单 位 时 间内 消 耗 的 氧气 量 /单 位 时间 生 产 （CO+H2 ） 量 ， 单位 m3( 标 态)/km3(标态)
➢二次反应：
C+ CO2→2CO 2CO + O2→2CO2 CO+ H2O→H2 + CO2 CO+3H2→CH4 + H2O 3C+2H2O→CH4 + 2CO 2C+ 2H2O→CH4 + CO2
Q = -173.3kJ/mol Q= 566.6kJ/mol Q= 38.4kJ/mol Q= 219.3kJ/mol Q = -185.6kJ/mol Q= -12.2kJ/mol
（三）、煤气化过程的主要评价指标
反映煤气化过程经济性的主要评价指标有气化强度、单炉生产能力、气 化效率、热效率、比煤耗、比氧耗等。 气化强度
所谓气化强度，即单位时间、单位气化炉截面积上处理的原料煤质量或 产生的煤气量。
一般常用处理煤量来表示。气化强度越大，炉子的生产能力越大。气化 强度与煤的性质、气化剂供给量、气化炉炉型结构及气化操作条件有关。
二、气化工艺原理
（四）、气化炉主要操作参数
煤浆浓度的影响
水煤浆的浓度及成浆性能，对气化率、煤气质量、原料消耗、煤浆的输送 及雾化等有很大的影响。如果水煤浆浓度太低，则进入气化炉的水分增加， 水分在蒸发时要消耗大量的热量，为了维持炉温，势必要增加氧量，比氧 耗增加，有效气体成分CO+H2的含量和气化效率都会降低。 氧/煤配比的影响
水煤浆气化技术简介
水煤浆气化技术简介
水煤浆气化技术是现代煤化学工程的一种新型气化技术，其主要
特点是使用水煤浆作为原料，经过高温高压条件下的分解与转化，可
获得高品质的合成气、液体燃料和化学品。
通过水煤浆气化技术，可以将低品位煤资源转化为高附加值产品，提高煤的利用率和资源利用效益，同时减少二氧化碳等有害气体排放，具有较好的环境效益。
目前水煤浆气化技术已经在国内外得到广泛应用，广泛用于燃气
轮机、燃气锅炉、化学品合成等领域。
在未来，水煤浆气化技术将会
成为我国能源结构转型升级的重要方式之一，具有广阔的应用前景。
关于水煤浆气化技术的简介32页PPT
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
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南
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以
寄
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审
容
膝
之
易
安
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谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
关于水煤浆气化技术的简介
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露
凝
无
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高
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7、翩翩新 来燕，双双入我庐 ，先巢故尚在，相 将还旧居。
8
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吁
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后
名Leabharlann ，于我若
浮
烟
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9、 陶渊 明（ 约 365年 —427年 ），字 元亮， （又 一说名 潜，字 渊明 ）号五 柳先生 ，私 谥“靖 节”， 东晋 末期南 朝宋初 期诗 人、文 学家、 辞赋 家、散
文 家 。汉 族 ，东 晋 浔阳 柴桑 人 （今 江西 九江 ） 。曾 做过 几 年小 官， 后辞 官 回家 ，从 此 隐居 ，田 园生 活 是陶 渊明 诗 的主 要题 材， 相 关作 品有 《饮 酒 》 、 《 归 园 田 居 》 、 《 桃花 源 记 》 、 《 五 柳先 生 传 》 、 《 归 去来 兮 辞 》 等 。
关于水煤浆气化技术的简介ppt课件
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耐火材料的分类 ： 耐火材料通常按耐火度、形状
尺寸、烧制方法、耐火材料基体的化学矿物质组成 等进行分类。
（1）按耐火度分类有
普通耐火材料，耐火度为1580～1750℃； 高级耐火材料，耐火度为1750～2000℃； 特级耐火材料，耐火度为2000～3000℃。
（2）按重量、形状和尺寸分类可分为
标准型、普通型、异型和特异型。
（3）按制造工艺方法可以分为
天然岩石锯泥浆浇筑、可塑成型、半干压成型、热压成型、捣打成型、 熔铸成型等制品。
（4）按烧制方法可以分为
不烧砖、烧制砖和熔铸砖等。
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（5）按耐火材料基体的化学矿物质组成分类
耐火材料
硅酸铝制品
硅质制品
镁质制品 碳质制品
特殊高纯氧化 物耐火制品
想一想：进入一次反应区和二次反应区的物 质组成有什么区别？
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3、一次与二次反应共存区 多喷嘴对置气化炉中射流区与撞击区、撞击流
股、回流区、折返流区共存，不时进行物质交换， 再加湍流的随机性，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。
颗粒的湍流弥散 颗粒的对流加热
颗粒的振荡运动
来自火焰、炉内壁、高温 气体、固体物等
颗粒的辐射加热
煤的热裂解
煤浆蒸发与颗粒 中挥发分的析出
挥发产物的气相反应
煤焦、CH4等与 H2O、CO2
煤焦的多相反应
灰渣的形成
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气化反应是串并联反应同时存在的极为复杂的 反应体系，可分为一次反应与二次反应：
德士古水煤浆加压气化技术
德士古水煤浆加压气化技术目录第一章：德士古水煤浆加压气化技术概况第一节：概述第二节：国外开展情况第三节: 国内开展情况第四节：德士古水煤浆加压气化技术有待改良第二章：煤及水煤浆的性质第一节：煤的工业分析和元素分析第二节：煤的工艺性试验第三节：德士古对水煤浆性质的要求第三章：气化原理及操作条件的选择第一节：德士古水煤浆加压气化原理第二节：气化反响条件的选择第四章：德士古水煤浆加压气化工艺流程及主要设备第一节：工艺流程表达第二节：主要设备介绍第五章：开停车方法第一节：原始开车前的检查准备工作第二节：气化炉的烘炉第三节：正常开车第四节：正常停车第五节：紧急停车第六章：正常操作要点第七章：PLC和DCS简介第一节：联锁和可编程控制器〔PLC〕第二节：集中分散控制系统〔DCS〕第八章：一般故障及处理第九章：平安生产第一节：概述第二节：装置设计中的防范措施第三节：平安生产管理第一章德士古水煤浆加压气化技术概况第一节概述****化学工业20万吨/年甲醇工程是新建一套利用神木本地所产烟煤作为原料，经空分、气化、净化、合成等几个化工工序，年产20万吨甲醇的生产装置。
其中气化装置是采用德士古水煤浆加压气化工艺，向甲醇生产制备合格水煤气。
煤气化已有一百多年的开展历史，先后开发了一百多种气化工艺和气化炉型，有工业应用前景的十余种。
煤气化分类无统一规定，最常用的是按原料在气化炉内的移动方式分为固定床、流化床和气流床三种：固定床气化是块煤从炉顶参加，自上而下经历枯燥、干馏、复原、氧化和灰渣层，灰渣最终经灰箱排出炉外；气化剂自下而上经灰渣层预热后进入氧化层和复原层，生成的煤气显热用于煤的干馏和枯燥。
固定床气化的局限性是对床层均匀性和透气性要求很高，要求入炉煤要有一定的粒〔块〕度及均匀性，对煤的机械强度、热稳定性、含碳量、灰熔点、粘结性、结渣性等指标都有比拟严格的限制。
流化床气化是气化剂由炉下部吹入，使细粒煤〔﹤6mm〕在炉内呈并逆流反响，为了维持炉内的“沸腾〞状态并保证不结疤，气化温度应控制在灰软化温度〔T2〕以下，要防止煤颗粒相聚而变大以致破坏流态化，显然不能使用粘结性煤。
第9讲 水煤浆加压气化工艺技术
第9讲水煤浆加压气化工艺技术水煤浆气流床气化是指煤或石油焦等固体碳氢化合物以水煤浆或水炭浆的形式与气化剂一起通过喷嘴，气化剂高速喷出与料浆并流混合雾化，在气化炉内进行火焰型非催化部分氧化反应的工业过程。
具有代表性的工艺技术有美国德士古发展公司开发的水煤浆加压气化技术、道化学公司开发的两段式水煤浆气化技术、中国自主开发的多喷嘴煤浆气化技术，它们当中以德士古发展公司水煤浆加压气化技术开发最早、在世界范围内的工业化应用最为广泛，本课也将重点介绍。
一、水煤浆加压气化过程原理及特点水煤浆气化反应时一个很复杂的物理和化学反应过程，水煤浆和氧气喷入气化炉后瞬间经历煤浆升温及水分蒸发、煤热解挥发、残炭气化和气体间的化学反应等过程，最终生成以CO、H2为主要组分的粗煤气（或称合成气、工艺气）。
灰渣采用液态排渣。
1、水煤浆气化制粗煤气技术的优点。
❶可用于气化的原料范围比较宽。
几乎从褐煤到无烟煤的大部分煤种都可采用该项技术，还可气化石油焦。
煤液化残渣。
半焦、沥青等原料，之后又开发了气化可燃垃圾、可燃废料的技术。
❷水煤浆进料与干粉进料比较，具有安全并容易控制的特点。
❸工艺技术成熟、流程简单，过程控制安全可靠。
❹操作弹性大，气化过程碳转化率比较高。
❺粗煤气质量好，用途广。
❻可供选择的气化压力范围宽。
❼单台气化炉的投煤量选择范围大。
❽气化过程污染少，环保性能好。
2、水煤浆气化技术的缺点。
❶炉内耐火砖冲刷侵蚀严重，选用的高铬耐火砖寿命为1～2年，更换耐火砖费用大，增加了生产运行成本。
❷喷嘴使用周期短，一般使用60～90天就需要更换或修复，停炉更换喷嘴对生产运行高负荷运行有影响，一般需要有备用炉，增加了建设成本。
❸考虑到喷嘴的雾化性能及气化反应过程对炉砖的损害，气化炉不适宜长时间在低负荷下运行，经济负荷应在70%以上。
❹水煤浆含水量太高，使冷媒气效率和煤气中的有效气体成分（CO+H2）偏低，氧耗、煤耗均比干法气流床气化高一些。
对水煤浆气化反应的认识
对水煤浆气化反应的认识
1水煤浆气化反应
水煤浆气化反应是一种有用的能源转化的反应，它可以将水煤浆的有机组分转化为可燃气体、烟碳物和水，被称为水煤浆气化反应。
这项反应非常有用，可以将富含有机物质的水煤浆转化为固体、气体和液体三种物质，可用于发电、加热及其他工业应用。
水煤浆气化反应一般由三个步骤来完成：脱水、氧化、分解。
首先，水煤浆在一定的温度下，经过加热后，水分由蒸汽和液态变为气态，从而使水煤浆的湿度降低，这一步称为“脱水”;其次，在脱水的情况下，未氧化的部分有机物质经过高温氧化而氧化，这一步称为“氧化”；最后，氧化后的有机物质经过高温分解，分解为可燃气体、烟碳物和水等，这一步称为“分解”。
水煤浆气化反应有很多优点，它可以理解为燃料转化的一种替代方法，其能源利用率高，可以为电力，热力等产生节能影响;它可以减少大量煤炭的消耗，因为它可以将以水溶液形式存在的煤按耐受的瓦数转化为可燃气体；其次，它可以改善环境，可以降低污染物的排放以及增加空气质量。
由于水煤浆气化反应的优缺点，它在能源转换中的作用越来越受到重视，它可以改变能源使用方式，减少煤炭的消耗，提高能源效率，减少污染物的排放，改善环境质量，节约能源，为社会建设和可持续发展作出重要贡献。
多喷嘴--水煤浆--气化技术--介绍
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。
GE水煤浆气化技术PPT课件
2.4烧嘴冷却水系统
德士古烧嘴在1400℃的高温下工作，为了保 护烧嘴，在烧嘴上设置了冷却盘管和头部水夹套， 用以冷却烧嘴防止高温损坏。脱盐水经LV12007送 入烧嘴冷却水槽T1202，控制液位在80％以上。 T1202中的水经烧嘴冷却水泵P1203加压及烧嘴冷 却水换热器E1201冷却后，送入德士古烧咀冷却盘 管中。出冷却盘管的水经烧嘴冷却水分离器V1201 靠重力流回烧嘴冷却水槽T1202中。分离罐V1201 内通低压N2作为CO分析的载气，载气经放空管排 入大气。当冷却盘管泄漏时，安装在放空管上的CO 监测仪AIA12001会发出报警，从而及早提醒操作
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2.3合成气洗涤系统
水与合成气混合进入洗涤塔，沿下降管进入塔底部的水浴中。合成气向上穿过 水层，大部分固体颗粒与合成气分离，沉降到塔底部。合成气沿下降管和上升管之间 的环隙上升，穿过四块塔板，由高压冷凝液泵来的变换冷凝液喷淋，洗去剩余的固体 颗粒。合成气在洗涤塔顶部经过除沫器，除去合成气中的雾沫，然后出洗涤塔送往净 化单元。
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氧气系统流程
氧气
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5.气体联合装置跳车空分应急处理
• 1.气化炉正常生产过程中突然由于系统故障触发气化炉联锁跳车，气化立即通知空 分进行调整，保证氧气总管压力稳定。
• 2.气化炉停车后及时联系空分启动液氮泵对高压氮气储罐V1205进行充压，确保在 最短时间内V1205压力达到正常值。
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齐鲁石化
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2.6渣水处理系统
出气化炉激冷室的黑水与出合成气洗涤塔底部的黑 水经高压闪蒸、低压闪蒸及两级真空闪蒸，经四级闪蒸后 的黑水经过沉降槽给料泵送至沉降槽沉降分离细渣。沉降 后沉降槽底部的沉降物含固量约20％，由沉降槽底流泵打 出后送至真空抽滤机，脱水后的滤饼装车外运，滤液自流 到滤液受槽。再经磨机给水泵P1507送至磨机作为水煤浆制 备的补充水。沉降槽上部溢流清液自流到灰水槽，灰水槽 中的灰水经低压灰水泵加压后至锁斗冲洗水罐渣一部分经 废水冷却器冷却后排至污水处理系统进行处理，达到排放 标准后排放；另一部分灰水进入除氧器，再经洗涤塔给料 泵在灰水加热器中与高压闪蒸汽换热以后，送至合成气洗 涤塔作为系统补充水循环使用。合成气洗涤塔不足的洗涤 水 由 来 自 工 艺 水 槽 的 冷 凝第液8页补/共充24页。
Shell煤气化工艺讲义
Shell煤气化工艺讲义第一部分煤气化工程的构成 z了解煤气化装置所处的位置及和周边装置的关系z煤气化装置所用的技术和设计基础z选择壳牌煤气化技术的理由1.1 煤气化工程概况： 1.1.1煤气化项目的构成：洞庭煤气化项目是巴陵石化合成氨部原料路线改造工程，同时向双氧水部和己内酰胺部提供氢气源。
项目分为两部分, 一是合资部分，是由中石化（SINOPEC ）和壳牌(SHELL CHINA)各出资50%组建的岳阳中石化壳牌煤气化公司，完成煤气化部分；另外是配套部分，由中石化全额出资，完成气体处理和硫回收部分。
图1图1 煤气化项目结构框图合资企业煤气化装置的构成为：卸煤、煤储存及输煤系统由合资企业建设，化装置的设计基础煤气化工艺Shell Coal Gasification Process(SCGP)，design coal ）2000T ，这是考虑到和荷兰Dem （U-1100），在使用设计煤种产气142000Nm 3/h(H 2+CO)有效由于原料煤由巴陵石化提供，建成后移交巴陵石化管理；磨煤与干燥系统（U-1100），设三条线，按两开一备远行；粉煤加压与给料系统（U-1200）设两条线对应气化炉两对（四个）烧嘴；煤气化及合成气冷却系统（U-1300）；除渣系统（U-1400）；除灰系统（U-1500）；洗涤系统（U-1600）；初步水处理系统（U-1700）；公用工程系统(U-3***)；空分系统（U-4000）。
图 2.煤气化装置方块图。
1.1.2 煤气 煤气化技术采用壳牌粉由壳牌提供基础工艺包 Basic Design and Engineering Package(BDEP)，由宁波工程公司做详细设计并进行工程总承包。
装置设计能力为日处理设计煤种（kolec 电厂的煤气化装置设计能力相同，减少技术风险。
向巴陵石化提供142000Nm 3/h(H 2+CO)有效合成气，其中140640 Nm 3/h(H 2+CO)用于合成氨和第三方供氢，剩余部分经过气体处理后返用于煤气化装置；设备设计能力，在使用备用煤（“worst case” coal ）时保证产气量142000Nm 3/h(H 2+CO)有效合成气；60%负荷下，产气量为85200 Nm 3/h(H 2+CO)。
水煤浆气化及变换操作
水煤浆气化及变换操作知识问答1 煤气化的基本概念是什么？答：煤的气化是使煤与气化剂作用，进行各种化学反应，把煤转变为燃料用煤气或合成用煤气。
2 煤气化必备的条件是什么?答:煤炭气化时，必须具备三个条件，即气化炉、气化剂、供给热量，三者缺一不可。
3 简述煤气化工艺的分类。
答:煤气化工艺按照操作压力分为常压气化和加压气化；;1）按照操作过程的连续性分为间歇式气化和连续气化；;2）按照排渣方式分为液态排渣和固态排渣；;3）按照固体原料（煤）反应物料在炉内的运动过程状态分为固定床、流化床、气流床和熔融床（熔渣池）。
4 气流床煤气化工艺按照气化炉的进料状态都有哪些分类?其代表技术有哪些？答：气流床煤气化工艺按照气化炉的进料状态分为干法粉煤进料和湿法水煤浆进料。
国外技术:干法粉煤进料的代表技术为荷兰壳牌干煤粉气化工艺(SHELL Process），德国未来能源公司的GSP气化技术；湿法水煤浆进料的代表技术为美国GE公司的水煤浆气化工艺(GEGP)。
另外，德国未来能源公司的GSP气化技术，能够以干煤粉和水煤浆两种进料方式进料。
国内技术:湿法水煤浆进料的技术有西北化工研究院的多元料浆技术和华东理工大学的四喷嘴对置气化技术，干法煤粉进料的技术为西安热工研究院的两段式气化技术。
5 气流床气化技术有哪些特点?答:气流床气化技术的主要特点:(1)采用干粉形式或水煤浆形式进料；;(2)加压、高温气化；;(3)液态排渣；;(4)气化强度大；;(5)气化过程中不产生有机污染物，具有良好的环保效应。
6 试简要叙述煤气化技术发展的趋势。
答：随着技术的不断进步，煤气化技术由常压固定床向加压气流床气化技术发展的同时，气化炉能力也向大型化发展，反应温度也向高的温度（1500～~1600℃）发展，固态排渣向液态排渣发展，这主要是为了提高气化效率，碳转化率和气化炉能力，实现装置的大型化和能量高效回收利用，降低合成气的压缩能耗或实现等压合成，降低生产成本，同时消除或减少对环境的污染。
水煤浆气化工艺原理专题
煤制氢装置筹备组 2013年1月8日星期二
系统学习GE-Texaco工艺原理
一、制浆工艺原理 二、气化工艺原理 三、除尘洗涤原理 四、黑水处理
一、制浆工艺原理
选煤 当原料煤的质量满足不了用户对水煤浆灰分、硫分、热值的要求 时，制浆工艺应设置选煤环节。 破碎与磨煤 破碎与磨煤是为了将煤炭磨碎至水煤浆产品所要求的细度，并使 粒度分布具有较高的堆积效率。它是制浆工艺中能耗最高的环节。 为了减少磨煤功耗，磨煤前必须先经破碎。磨煤可用干法，也可 用湿法。水煤浆气化工艺一般用湿法磨煤。
在煤气化的一次反应中，所有反应均为增大体积的反应，故增加压力， 不利于反应进行。但压力高，反应物浓度增加（单位体积物质量增加）， 反应速率快，气化炉生产强度大，生产能力提高；另一方面，由于气化 炉反应为气体体积增大的反应，加压气化可以节约下游工艺单元合成气 或H2压缩机功耗。
二、气化工艺原理
（三）、煤气化过程的主要评价指标
反映煤气化过程经济性的主要评价指标有气化强度、单炉生产能力、气 化效率、热效率、比煤耗、比氧耗等。 气化强度 所谓气化强度，即单位时间、单位气化炉截面积上处理的原料煤质量或 产生的煤气量。 一般常用处理煤量来表示。气化强度越大，炉子的生产能力越大。气化 强度与煤的性质、气化剂供给量、气化炉炉型结构及气化操作条件有关。 单炉生产能力
二、气化工艺原理
（四）、气化炉主要操作参数
三、除尘洗涤原理
气化炉合成气出口喷淋洗涤的作用
① 防止合成气夹带的细灰在出口管线沉积，堵塞管线； ② 初次润湿、洗涤合成气。（是否可以用高压灰水）
文丘里洗涤器作用
文丘里洗涤器主要由喷管、喷头、喉管、扩散器等组成，其作用是充 分润湿合成气中夹带的尘粒，以便在洗涤塔中被除去。（单独设置一台 泵）
德士古加压水煤浆气化技术
德士古加压水煤浆气化技术德士古加压水煤浆气化技术一、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。
水煤浆气化炉原理和构造
水煤浆气化炉是一种用于将水煤浆转化为合成气（包含氢气和一氧化碳）的设备。
它采用高温和压力下的气化过程，将水煤浆中的碳氢化合物转化为可燃气体。
以下是水煤浆气化炉的原理和常见构造：
原理：
水煤浆供给：水煤浆是由煤粉和水混合而成的浆料，通过给定的供给系统被输送到气化炉中。
煤气化反应：在气化炉中，水煤浆暴露在高温和压力下，发生煤气化反应。
主要的反应包括干馏、部分氧化和水煤浆中碳氢化合物的裂解。
热解和还原：在高温下，煤中的碳氢化合物分解为可燃气体，如一氧化碳和氢气。
同时，还原剂（如水蒸气或空气中的氧气）与煤中的氧气反应，生成一氧化碳。
气体净化：由于水煤浆气化过程中会产生杂质和污染物，例如灰分、硫化物和氮化物等，需要对合成气进行净化处理，以满足后续的应用需求。
构造：
水煤浆气化炉的构造可以根据具体设计和应用需求有所不同，但一般包括以下主要组成部分：
煤浆供给系统：用于将水煤浆输送到气化炉中，包括煤浆储存和输送设备，如煤浆储罐、煤浆泵等。
气化炉：是进行水煤浆气化反应的主要设备。
它通常由反应器和燃烧室组成。
反应器内部有合适的温度和压力控制，并配备适当的气化剂供给系统。
热交换器：用于提供所需的高温和高压热能，将水转化为高温水蒸气，作为气化炉中的气化剂。
气体净化系统：用于对合成气进行净化处理，以去除杂质和污染物，常见的净化设备包括除尘器、吸收塔和过滤器等。
控制系统：用于对气化炉进行自动化控制和监测，包括温度、压力、流量和气体组成等参数的监控和调节。
这些是水煤浆气化炉的基本原理和常见构造，实际的设计和构造可能会因应用需求、技术要求和规模而有所差异。
新型水煤浆气化技术
新型水煤浆气化技术“新型水煤浆气化技术”是基于国家“九五”重点科技攻关课题“新型(多喷嘴对置)水煤浆气化炉中试研究”的基础上，“十五”期间，兖矿集团有限公司、华东理工大学共同承担的国家高技术研究发展计划(863计划)重大课题，于2006年1月完成了多喷嘴对置式水煤浆气化技术的产业化研究，形成的具有我国自主知识产权的新型煤气化技术。
（一）应用领域我国煤炭资源极其丰富，以煤为原料生产油品、烯烃、甲醇、二甲醚等大宗化学品在国内掀起热潮。
其中最为关键和重要的是将煤炭洁净、高效地转化为合成气(CO+H2)，即煤的气化技术。
煤气化技术关系着国计民生，关系着我国的能源安全。
我国气化技术多年来一直依赖引进，没有自己的煤气化技术。
本成果开发成功的具有完全自主产权的、国际首创的多喷嘴对置式水煤浆气化技术，在水煤浆气化领域居于国际领先水平，建设的工业示范装置成功实现产业化，使我国第一次拥有了自己的大型化煤气化技术，在我国煤气化史上具有里程碑意义。
这标志着我国已拥有了完全自主知识产权的煤气化技术，完全具备了与国外气化技术竞争的实力，从此告别了长期依赖进口、受制于人的时代。
本成果作为产业化技术，应用于以水煤浆为原料制备合成气和燃料气，是发展煤基化学品(如甲醇、氨、二甲醚等)、煤基液体燃料、先进的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。
本成果属完全自主创新的技术，整套技术均具有知识产权。
创造性包括：多喷嘴对置式气流床气化炉；交叉流式洗涤水分布器；复合床高温合成气冷却洗涤设备；预膜式长寿命高效气化喷嘴；高效、节能型合成气初步净化系统；直接换热式含渣水处理系统；并已获得一系列专利。
（二）技术原理3.1 多喷嘴对置式水煤浆气化关键技术水煤浆气化压力～4.0MPa，温度～1350℃。
在此高温下化学反应速率相对较快，气化过程由～900℃的化学反应控制、～1100℃的化学反应与传递共同控制(900～1100℃为固定床、流化床的通常温度范围)跃升为传递控制，气化过程速率为传递过程控制。
关于水煤浆气化技术的简介ppt课件
当射流边界交汇后，在中心部位形成相向射流的剧 烈碰撞运动，该区域静压较高，且在撞击区中心达到最高。 此点即为驻点，射流轴线速度为零，由于相向流股的撞击作 用，射流速度沿径向发生偏转，径向速度（即沿设备轴向速 度）逐渐增大。撞击区内速度脉动剧烈，湍流强大、混合作 用好。
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（3）撞击流股： 四股流体撞击后，流体沿反应器轴向运动，分
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2、煤浆颗粒在气化炉内的气化过程
煤浆颗粒在气化炉内的气化过程
经历了以下步骤：
湍流脉动
颗粒的湍流弥散 颗粒的对流加热
颗粒的振荡运动
来自火焰、炉内壁、高温 气体、固体物等
颗粒的辐射加热
煤的热裂解
煤浆蒸发与颗粒 中挥发分的析出
挥发产物的气相反应
煤焦、CH4等与 H2O、CO2
煤焦的多相反应
灰渣的形成
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别在撞击区外的上方和下方形成了流动方向相反， 特征相同的两个流股。在这个区域中，撞击流股具 有与射流相同的性质，即流股对周边流体也有卷吸 作用，使该区域宽度沿轴向逐渐增大，轴向速度沿 径向衰减，直至轴向速度沿径向分布平缓。 （4）回流区：
由于射流和撞击流股都具有卷吸周边流体的作 用，故在射流区边界和撞击流股边界，出现在回流 区。
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（5）折返流区： 沿反应器轴线向上运动的流股对拱顶形成撞击
流，近炉壁沿着轴线折返朝下运动。 （6）管流区：
在炉膛下部，射流、射流撞击、撞击流股，射 流撞击壁面等特征消失，轴向速度沿径向分布保持 不变，形成管流区。
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水煤浆、氧气进入气化室后，相继进行雾化、传 热、蒸发、脱挥发份、燃烧、气化等六个物理和化 学过程，前五个过程速度较快，已基本完成，而气 化反应除在上述五区中进行外，主要在管流区中进 行。
水煤浆气化
目录引言 (1)第1章煤的性质 (2)1.1概述 (2)1.1.1煤的成因及主要组分 (2)1.1.2煤的结构与化学组分 (3)1.2煤的性质 (4)1.2.1煤的物理性质 (4)1.2.2煤的活性 (5)1.2.3煤的灰渣特性 (5)第2章水煤浆气化工艺计算 (6)2.1气化过程物料衡算 (6)2.1.1计算依据 (6)2.1.2计算实例 (6)2.1.3计算步骤 (7)2.2热量平衡 (13)2.2.1计算标准 (13)2.2.2计算实例 (13)第3章设备选型 (22)3.1煤气洗涤塔 (22)3.1.1进煤气洗涤塔气量计算 (22)3.1.2出洗涤塔气量计算 (23)3.1.3气体密度计算 (24)3.1.4冷却水量计算 (24)3.1.5洗涤塔的热平衡 (26)3.1.6塔径计算 (27)3.1.7塔高计算 (28)3.2气化炉 (28)3.2.1操作条件 (28)3.2.2计算 (28)第4章加压水煤浆气化技术 (30)4.1生产原理 (30)4.1.1气化原理概述 (30)4.1.2水煤浆气化热力学与化学 (30)4.2国内外发展情况 (31)4.2.1国外概况 (31)4.2.2国内概况 (32)4.3加压水煤浆气化技术的优点 (32)4.4水煤浆气化工艺条件 (33)4.4.1气化温度 (33)4.4.2气化压力 (33)4.4.3气化时间 (34)第5章加压水煤浆气化工艺流程 (35)5.1 多元料浆制备系统 (35)5.2 多元料浆气化系统 (36)5.2.1 多元料浆供料 (36)5.2.2 气化炉烧嘴冷却水单元 (37)5.2.3 气化炉渣处理单元 (37)5.2.4 粗煤气洗涤单元 (37)5.3 多元料浆气化灰水系统 (38)5.3.1 高温闪蒸单元 (38)5.3.2 低温闪蒸单元 (38)5.3.3细渣过滤单元 (39)第6章水煤浆气化技术问题 (40)结论 (42)参考文献 (43)引言煤的气化技术发展较早，约在20世纪20年代，世纪上就拥有了常压固定层气化炉，而30年代到50年代，世界上用于煤气化技术就包括了常压Winkler（温克勒沸腾炉）技术、加压固定床Lurgi（鲁奇炉）技术与常压气流床K-T炉技术，这一批技术称为第一代煤气化的技术[1]。
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二.制浆技术
三.制浆设备 四.制浆流程
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Hale Waihona Puke 6一.水煤浆的物理化学性质 作为燃料用水煤浆要求含煤浓度（干煤质量分数）高，一般为65％～70％，化学添 加剂约1％，造气用水煤浆浓度低一些，一般为62％～65％。为有利于燃烧与造气反应， 造气用水煤浆的煤炭细度略粗，粒度上限允许达到14目（1410µm）,小于74µm（200目） 含量为32％～60％。要求水煤浆具有“剪切变稀”的流变特性。也就是说，当处于流 动状态时，表现出具有较低的黏度，便于使用；停止流动处于静置状态时，又可表现 出高黏度，便于存放。 二.煤炭成浆性的影响因素
陷。 Texaco气化炉的运行经验和已商业化的台数最多，用于IGCC发电，气化炉的可用率也可达到80％以上，但
它的喷嘴和耐火衬里的寿命较短，冷煤气效率和组成IGCC的效率目前还较低。(国产自主知识产权)
大化肥领域应用
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大化肥领域应用
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3.多原料浆气化 拿内蒙天润举例：化肥采用多元料浆气化技术，是西北化工研究院自主开发的一种气流 床加压气化专利技术。本工艺技术主要有料浆制备、气化及灰水处理三部分组成。
煤的成浆性是指将煤制成水煤浆的难易程度。煤炭的成浆性与煤炭本身的理化性质
有密切关系，最显著的煤质因素是煤炭分析基水分Mad、哈氏可磨性指数HGI和氧（O）。 除此之外，水煤浆的粒度分布（级配）、添加剂、助熔剂、水质、制备条件、温度等
对成浆性都有影响。
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1.内在水份 煤的内在水分越低，制成的水煤 浆粘度越小，流动性就越好，易于 制成浓度较高的水煤浆。反之，不
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6.煤岩显微组分
煤中极性官能团主要分布在镜质组分中，因此，镜质组分高的煤成浆性差。丝质组 分含碳高，哈氏可磨性指数减小不易成浆。 7.煤化程度 煤阶越低，孔隙率和比表面积越大，内在水分越高、哈氏可磨性指数HGI值越小、煤 中可溶性高价金属离子越多，煤的成浆性越差。随着煤化程度的增加，煤的成浆性逐 渐提高。但达到一定的煤化程度后,内表面积又逐渐增多、内在水分提高、哈氏可磨性 指数HGI降低，煤的成浆性变差。 8.煤粒配比 水煤浆是煤粒分散于水中形成的悬浮体系，是不均匀的动力不稳定系统。如果在制 浆中，粗粒比例较多沉降速度就会加快、煤水极易分层、致使煤浆的稳定性变差；细 粒比例增高，沉降速度降低，稳定性进一步提高。但另一方面，煤粉粘度减少，煤浆 的表观粘度值就会增大，流动性会变差。
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二.磨煤机 煤磨机的功用是为得到指定煤浆浓度和粒度的水煤浆成品。本工艺采用湿式溢流型 棒磨机和无返料的开式流程。棒磨机由异步电机、减速机、气动离合器、小齿轮、大 齿轮和回转部组成。 异步电机通过联轴器、减速机、气动离合器、小齿轮、大齿轮带动回转部以一定速 度旋转，回转部筒体内煤和钢棒在离心力和磨擦力的作用下，被提升到一定高度，呈 泻落状态运动，从进料口进入磨机内的物料在钢棒的冲击和研磨作用下而粉碎，煤粉 从出料口溢出，经过筛分，粒度合格的产品由筛下排出，完成粉磨作业。 筒体是棒磨机回转部中重要部件，在棒磨机中属于大型结构件。大齿轮是传动部中 大型部件,一般采用两半齿轮连接形式。大小齿轮组成的开式齿轮传动，适应了磨机低 速、重载、连续工作的特点。磨机是低速、重载的机械设备，传动装置根据这个特点 配置气动离合器，可以实现电机、主机分段起动，磨机主电机零负荷启动。 磨煤机结构简图、水煤浆磨机外形见下图。
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3.含氧极性官能团 煤表面的极性官能团越多， 煤的亲水性越强、增大煤的 内在水分含量。极性官能团 还导致表面活性剂分子在煤 表面的反吸附。煤表面极性 官能团含量多，会降低添加 剂的药效而增大用量。煤中
含氧极性官能团越多，煤浆
中自由流动水则越少，煤浆 的粘度越大(见右图中曲线 1)。
东南大学费因曼科技
煤气化方法全世界已有200余种。学术界将固定床Lurgi炉、流化床的Winkler炉及气流床 的K-T炉称为第一代煤气化技术，现在这些技术都已不再发展。为了减少环境污染提高煤炭 的利用率，增加装置的生产能力，降低氧耗和煤耗，拓宽原料煤种的使用范围，充分利用煤 炭资源，国外大公司开始竞相开发第二代先进的煤气化工艺技术。
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搅拌器有下列几种：
1.旋桨式搅拌器
2.涡轮式搅拌器 3.桨式搅拌器 4.锚式搅拌器 制浆工段有两台搅 拌器：添加剂制备 槽搅拌器、磨机出 口槽搅拌器均为浆 式。磨机出口槽搅 拌器为两层，每层 三片桨叶。添加剂 制备槽搅拌器三片 桨叶。
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气化单元共有设备约92台，其中动设备65台
大化肥领域应用
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水煤浆是煤和水及少量化学添加剂调制而成的浆体。按用途，水 煤浆有高浓度水煤燃料与供德士古炉造气用水煤浆原料两种。如何才 能配制成高浓度、低粘度、稳定性好的水煤浆；掌握煤炭的成浆特性、 应用好制浆技术，选择匹配的设备、合理的流程至关重要。 一.制浆原理
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5.哈氏可磨性指数（HGI） 煤的可磨性直接反映磨 煤的难易程度，中国目前
较普遍采用的是哈特葛罗
夫法简称哈氏法 HGI。可 磨性指数越高，表示煤越 易破碎。可磨性好的煤可 以得到更多的微细颗粒， 因而提高了堆积效率，易 制得高浓度的水煤浆。由 图中曲线“1” 可知，当 可磨性指数低于60时，煤 浆浓度急剧下降。
气化装置的作用：
气化装置的设置： 气化装置主要包括煤浆制备工序，气化工序，灰水处理工序。
料浆制备工序按两套系列设置,正常运行两套。
气化工序按三套系列设置。正常运行两套。 灰水处理主要包括高压闪蒸单元、低压闪蒸单元、真空闪蒸单元和黑水沉降澄清单元、
细渣过滤单元，其中闪蒸单元为三套；灰水沉降、过滤、灰水除氧为一套。
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一.搅拌器 高浓度水煤浆具有 较高的粘度，为了方 便煤浆泵的吸入，除 了维持一定的吸入静 压外，还在煤浆槽设 置搅拌器，通过搅拌 作用，破坏煤浆的结 构黏度。如左图所示 搅拌器结构简图。搅 拌器由桨叶、搅拌轴、 机座、电机及传动装 置等构成。桨叶表面 包以氧丁橡胶，以作 耐磨防腐用。
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9.添加剂
添加剂主要作用改善煤表面亲水性，降低煤水表面张力，使煤粒充分润湿均匀分散 在少量水中；提高煤浆的流动性、降低煤浆粘度。添加剂通常包括分散剂、稳定剂以 及一些辅助化学药剂。分散剂作用是降低粘度。稳定剂的作用是确保煤浆的稳定性， 保证水煤浆在储存运输过程中性态稳定均匀的特性。 10.助溶剂 助熔剂有石灰石、氢氧化钙和铁渣三种，加入石灰石或轻质碳酸钙后，对水煤浆的 质量影响不大，加入氢氧化钙或铁渣会使水煤浆的表观粘度明显增加，降低煤浆的成 浆性能。用石灰石作助熔剂不但对水煤浆的质量没有影响，还能够增加流动性，且经 济、易得。
间的空隙，达到较高的“堆积效率”。该项技术有时简称为“级配”。
3.制浆工艺与设备。 在给定原料煤的粒度特性与可磨性条件下，如何使水煤浆最终产品的粒度分布能达到较高 的“堆积效率”就需要合理选择磨矿设备与制浆工艺流程。
4.选配性能匹配的添加剂。
为提高水煤浆质量（高浓度、低粘度，具有良好的流动性与稳定性）所使用的化学药剂， 简称“添加剂”。添加剂的品种很多，配方不是一成不变的，必须通过试验研究才能确定。
第二代煤气化技术从进料方式来看，有干法、湿法两大流派。Texaco公司放弃了干法加
料这一传统做法，成功地开发出水煤浆湿法气化工艺，因而独树一帜，最先实现了加压非 固定床连续气化的工业化，在80年代开始推广。目前，气流床气化炉中，采用湿法气化的 Texaco和采用干法气化的Shell气化炉的单炉出力都达到了2000t/d～2500t/d等级，并都建 立了250MW～300MW等级的IGCC示范厂。 1.干法气化技术 干法气化技术主要包括荷兰壳牌Shell气化技术和德国科林GSP气化技术（现西门子收购）。 干法气化工艺是以干煤粉进料，纯氧作气化剂，液态排渣操作。Shell气化技术是一种多喷 嘴下置对喷的干法气化工艺，该技术具有技术指标好、消耗低的优点，但同湿法气化技术相 比存在设备投资费用高（比湿法气化高30～50%）、设备加工无法实现国产化、建设周期长，
易制成高浓度的水煤浆。煤内水分
与煤浆浓度关系见左图曲线“2” 2.孔隙率及比表面积 煤的孔隙率发达，则煤的比表面 积大。高比表面积会导致添加剂消 耗增大。发达的孔隙会储存大量的 气体。成浆后水要慢慢渗入其中， 出现煤浆“鼓包”、“发干”等现 象，加剧煤浆的“老化”。给水煤 浆的制备、存储、运输等带来困难。
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具有高浓度，流动性好，较强稳定性，良好的剪切稀化效应、没有硬沉淀的高质量的水煤 浆。是依靠以下技术制成的。 1.正确选用原料煤。 制浆用煤炭的质量除了应满足下游用户的要求外，还应考虑煤的成浆性，水煤浆气化适用 烟煤无烟煤。内水小于8℅，灰分13℅灰熔点低于1300 ℃ 。可磨性好，灰渣年限长煤层厚。 2.级配技术。 水煤浆要求具有良好的粒度分布，使其中不同大小的煤粒能够相互充填，尽可能减少煤粒
除去料浆中的大颗粒后，依靠重力流入磨机出口槽（V1207A），磨煤机出口槽搅拌器
（A1202A/B）使料浆均化并保持悬浮状态。料浆再通过低压料浆泵（P1205A/B）加压 后送至气化系统的料浆贮槽（V1301）供气化用。制浆系统流程见下图。
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内蒙古天润化肥股份有限公司
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三.低压煤浆泵
低压煤浆泵(P1205) 采用三缸
单作用往复式液压隔膜泵。往复式
液压隔膜泵机组由变频电机、减速 机、往复式液压隔膜泵、进口缓冲 器、出口缓冲器、联轴器、润滑系 统和监测控制系统组成，通过变频 器调节活塞的往复次数来改变泵输 出流量。泵与减速机和电机与减速 机通过联轴器联接，减速机和电机 组装在公共底座上，润滑系统组装 在另一底座上，液力端有独立的底 座；泵头部件设有冲洗接口。