第二代水煤浆锅炉
清华炉介绍
1、水冷壁系统的本质安全：
清华炉研发过程中充分考虑了水冷壁水汽自然循 环的可行性，依自然循环设计，按强制循环运行。 即便特殊故障无法强制供水，水汽系统仍可自然循 环，保证气化炉安全停车，不会出现日本核电站地 震海啸中给水泵停运引发的重大安全事故。锅炉水 循环泵不必采用一级电源供电。
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1、水冷壁系统的本质安全：
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粗煤气向上进入热回收系统，渣向下进入锁斗。壳牌气化炉内的粗煤气 和渣逆向流动，熔渣依靠重力向下流动，对熔渣的流动性要求高。提高渣口 温度，就必须首先提高气化炉工艺烧嘴区域的温度，保证气化炉渣口区域的 温度，使熔渣的粘温特性在正常范围内。所以壳牌气化对灰渣的粘温特性要 求严格。根据国内多台壳牌气化炉实际运行情况来看，煤的灰熔点不能超过 1400℃下。
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航天炉和GSP气化炉的煤粉通过三条煤粉管线进入气化炉烧嘴的三个煤 粉管，在气化炉内形成旋流。氧气经预热后和一定比例的蒸汽混合后进入 气化炉，炉内轴向温度梯度为上部高，下部低。对于液态排渣的气化炉， 渣口的温度应保持在灰熔点以上，渣口温度的高低是决定渣口压差大小的 主要影响因素，也是气化炉能否正常排渣的关键。
度降低；
废气：水冷壁清华炉减少了烘炉时间，不需要气化炉的热备，减少了烘炉废气的排放。
和水煤浆耐火砖气化炉相比 根据实际运行来看，水冷壁清华炉已经完成了入炉煤灰熔点为1520℃的工业试验，实际运行证明气化炉操作稳定，排渣顺畅。
清华炉煤气化技术自2001年投入研发开始，经过专利研究、数学模型建立、冷态试验、热态试验及工程化各阶段。 压力：6.
和其他结构水冷 壁内件比起来， 清华炉内件具有 冷却均匀，系统 阻力低；不会出 现汽水分层现象 等优点。
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2、点火投料系统的安全：
多种类水煤浆气化炉的基本概况比较
多类水煤浆气化炉的基本概况比较一、Texaco水煤浆气化1945 年美国德士古公司在洛杉矶蒙特贝洛建成第一套中试装置，20 世纪70 年代开发并推出具有代表性的第二代加压水煤浆气化技术，80 年代投入工业化生产。
该水煤浆气化炉采用单喷嘴下喷式的进料方式，壁炉为耐火砖，采用水激冷流程净化除尘，在发电项目中采用废锅流程回收热量。
单炉目前最大日投煤量可达2000t 操作压力有4Mpa 、6.5Mpa 和8.4Mpa ，操作温度为1350 左右，有效气体成分（CO+H2 ）含量为82%左右，它的主要优点流程简单、煤种适应性广、压力较高、气化强度高、有利于环保、技术成熟、投资较低（但专利转让费用高15.9 元/kNm3）。
我国最早引进该技术的是山东鲁南化肥厂，于1993 年投产，现在为多家企业所使用。
不足之处是该技术对煤质有较严格的限制（灰熔点<1250℃）、气化效率和碳转化率相对较低、比氧耗高、总能耗略高、耐火砖寿命短不足两年、喷嘴运行一般为50 天左右，不足三个月要维护或更换，黑水管线易堵塞、结垢、磨蚀，激冷环、激冷室易出问题等。
为了提高经济性，得到较高的气化效率及较好的合成气组分，要求水煤浆浓度（58%—65%）且稳定性和流动性（黏度<1200mpa.s）较好。
2.7—6.5Mpa1300— 1500℃ 60%以上，粒度分布 70%以上大于610（kg/kNm3 有效气） 400（Nm3/kNm3 有效气） 95%—99% 72% 有效成分（ CO+H2 ）78%—82% 大于 25MJ/kg 小于 15%，最好小于 12% 大于 25% 内水≤ 8% 1300℃以下，最好小于 1250℃ 、多喷嘴对置式水煤浆气化多喷嘴对置式水煤浆气化技术是华东理工大学研究开发， 是对 Texaco 气化炉技术的改进，通过四个对称布置在气化炉中上 部同一水平的工艺喷嘴将煤浆与氧气混合喷入炉内， 使颗粒产生 湍流弥散、震荡运动、对流加热、辐射加热、煤浆蒸发、颗粒中 挥发物的析出、气相反应、灰渣的形成等过程。
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。
水煤浆锅炉工作原理
水煤浆锅炉工作原理
水煤浆锅炉是一种利用水煤浆作为燃料的锅炉设备。
它的工作原理可以分为以下几个步骤：
1. 煤浆制备和供给：煤粉经过破碎、磨煤机煤磨和煤浆稀释处理后，变成煤浆。
煤浆通过泵输送到锅炉燃烧室内。
2. 煤浆燃烧：煤浆通过喷嘴喷射到炉膛内，同时利用气体（通常为空气）提供所需的氧化剂。
在燃烧室内，煤浆迅速燃烧，产生高温的燃烧气体。
3. 热交换：燃烧产生的高温气体通过锅炉的烟道，与锅炉内的水进行热交换。
燃烧气体释放的热能被水吸收，使水升温并转化为蒸汽。
4. 蒸汽利用：蒸汽通过各种管道输送到需要蒸汽的地方，例如汽轮机、加热设备等。
蒸汽利用后，会转化为机械能或进行热交换。
5. 烟气处理：燃烧产生的烟气中含有一定的污染物，需要通过除尘器、脱硫器等设备进行处理，以减少对环境的影响。
总的来说，水煤浆锅炉的工作原理就是通过煤浆燃烧产生高温气体，利用热交换使水转化为蒸汽，并将产生的蒸汽输送和利用，同时对燃烧产生的烟气进行处理，实现能量的转化和利用。
水煤浆锅炉工作原理
水煤浆锅炉的工作原理是：将粒状水煤浆投入燃烧室下部装有媒体物料的炽热的流化床中，其温度在850～950℃左右。
水煤浆在炽热的流化床料的加热下迅速完成析出水分、挥发分析出并着火燃烧及焦碳燃烧过程，并在流化状态下将颗粒状水煤浆团进一步解体为细颗粒，被热烟气带出密相区进入悬浮室继续燃烧，热烟气带出的媒体物料和较大的水煤浆颗粒团被设置在燃烧室出口的分离器分离、捕捉，返回燃烧室下部密相区继续进行流化燃烧，这样既减少了媒体物料的损失，又实现了水煤浆颗粒团的循环燃烧，同时分离器气流的扰动有助于可燃气体与氧气的进一步混合和燃烬，从而获得高的燃烧效率。
多种类水煤浆气化炉的基本概况比较
多类水煤浆气化炉的基本概况比较一、Texaco水煤浆气化1945年美国德士古公司在洛杉矶蒙特贝洛建成第一套中试装置，20世纪70年代开发并推出具有代表性的第二代加压水煤浆气化技术，80年代投入工业化生产。
该水煤浆气化炉采用单喷嘴下喷式的进料方式，壁炉为耐火砖，采用水激冷流程净化除尘，在发电项目中采用废锅流程回收热量。
单炉目前最大日投煤量可达2000t操作压力有4Mpa、6.5Mpa和8.4Mpa，操作温度为1350左右，有效气体成分（CO+H2）含量为82%左右，它的主要优点流程简单、煤种适应性广、压力较高、气化强度高、有利于环保、技术成熟、投资较低（但专利转让费用高15.9元/kNm3）。
我国最早引进该技术的是山东鲁南化肥厂，于1993年投产，现在为多家企业所使用。
不足之处是该技术对煤质有较严格的限制（灰熔点<1250℃）、气化效率和碳转化率相对较低、比氧耗高、总能耗略高、耐火砖寿命短不足两年、喷嘴运行一般为50天左右，不足三个月要维护或更换，黑水管线易堵塞、结垢、磨蚀，激冷环、激冷室易出问题等。
为了提高经济性，得到较高的气化效率及较好的合成气组分，要求水煤浆浓度（58%—65%）且稳定性和流动性（黏度<1200mpa.s）较好。
1、典型的工艺技术数据：（1）气化压力： 2.7—6.5Mpa（2）气化温度：1300—1500℃（3）煤浆浓度：60%以上，粒度分布70%以上大于200目(4) 原料煤消耗：610（kg/kNm3有效气）(5) 氧耗：400（Nm3/kNm3有效气）(6) 碳转化率：95%—99%(7) 冷煤气效率：72%(8) 煤气组分：有效成分（CO+H2）78%—82%2、煤炭质量要求：（1）发热量：大于25MJ/kg（2）灰分：小于15%，最好小于12%（3）挥发分：大于25%（4）水分：内水≤8%（5）灰熔点：1300℃以下，最好小于1250℃（6）可磨性要好二、多喷嘴对置式水煤浆气化多喷嘴对置式水煤浆气化技术是华东理工大学研究开发，是对Texaco气化炉技术的改进，通过四个对称布置在气化炉中上部同一水平的工艺喷嘴将煤浆与氧气混合喷入炉内，使颗粒产生湍流弥散、震荡运动、对流加热、辐射加热、煤浆蒸发、颗粒中挥发物的析出、气相反应、灰渣的形成等过程。
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。
高效煤粉工业锅炉与水煤浆工业锅炉的对比分析_梁兴
118 人 煤： 70 t / t 浆 电： 26 （ kW·h） / t 浆 水： 0. 27 t / t 浆 添加剂： 5. 4 kg / t 浆
3 班2 人 电： 100 kW 水： 7. 2 t / h
备注 100 万 t / a 生产厂
100 万 t / a 生产厂
10 t / h 锅炉 10 t / h 锅炉
水 煤 浆 锅 炉 多 采 用 雾 化 燃 烧 方 式 ，近 年 来 也
有 部 分 水 煤 浆 锅 炉 采 用 流 化 燃 烧 ，其 燃 烧 效 率 ≥98%［14 － 15］，热效率≥85% ，较传统锅炉节煤 15% 以上； 负荷调节能力强，最大可在 30% ～ 110% 内可调； 环保方面，烟尘排放≤20 mg / m3 ，SO2 ≤100 mg / m3 ， 节能环保效果非常显著［16］。
＞ 16. 75 ≥25 ＜ 30
75% 以上的煤粒≤74 ≤8
≤0. 5
从 2 种类型锅炉对各自燃料的要求看，除去价 格高、储量 少 的 炼 焦 煤 种 外，适 宜 于 煤 粉 锅 炉 的 煤 种应包括褐煤与长焰煤［9］； 由于褐煤内水含量高、
含氧团多，制 浆 浓 度 低，目 前 尚 无 法 用 于 制 备 水 煤 浆，因此适 宜 于 水 煤 浆 锅 炉 的 煤 种 应 包 括 长 焰 煤、 弱黏煤和不黏煤等，且随着燃烧技术的发展，贫煤、 贫瘦煤等低挥发分煤种也逐渐进入制浆煤种的选 择范围［10］。同时，为了保证环保效果，2 种锅炉均 对原料煤在灰分和硫分上有严格要求。
2 工艺技术及系统装备
无论是煤粉工业锅炉还是水煤浆工业锅炉，均 采用集中制粉（ 浆） 、分散燃烧的利用模式。由于进 料方式及燃料燃烧特性的不同，工艺技术及系统装 备采用了不用的技术路线。但核心技术均包括高 效燃烧器。
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。
盈德气体简介+清华炉介绍2012-3
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第二代清华炉煤气化技术优势
清华大学
盈德清大
2、第二代清华炉煤气化技术是点火、升温、 投煤全过程最安全简捷的气化技术： 水冷壁现有点火方式
●蓄热式点火 ●启动时间长，热备用 ●燃料消耗量大●热态更换烧嘴劳动 强度大
水冷壁的启动
● Shell点火过程复杂，依次投入燃气、 燃油、煤粉喷嘴 ●GSP烧嘴结构复杂
大学
盈德清大
2、第二代清华炉煤气化技术是点火、升温、 投煤全过程最安全简捷的气化技术
CO ,N ,Steam,NG • 第二代清华炉，在原清华 O 燃料气 炉三流道烧嘴的中心氧通 CS CS O O 道增加燃料气通道，点火 时送入燃料气，投煤后与 水煤浆同轴伴燃，稳燃后 经切断燃料气。 • 第二代清华炉一个烧嘴完 不同流道流体示意图 成气化炉点火、升温、投 煤全过程，不需切换烧嘴。
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第二代清华炉概况
清华大学
盈德清大
2005年第二代清华炉水煤浆水冷壁技术投入研发，工业 装置于2011年8月22日在丰喜投入运行，与第一代清华炉一 样，首次投料即进入稳定运行状态，并连续、安全、稳定运 行了140天，全面实现了研发和设计意图： 1. 水冷壁产生蒸汽从气化炉吸取的热量与炉外壁温降为气 化炉节约的热量平衡，气体质量与耐火砖炉相当，不必每年 数次更换锥底砖，定期更换全炉耐火砖，为“安稳长满优”运 行、节约投资及运行费用创造了条件，同时扩大了原料煤的 适应性。 2. 与现有各类型干粉给料气化技术相比水煤浆给料的稳定 性无庸置疑。。 第二代水冷壁清华炉技术的综合性能在现有气流床气化 技术中已取得明显优势。
400,000
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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。
任务四：Texaco德士古煤气化技术
气化炉一般能开二个月左右就要单炉停车检修，或出现故障，须有计划的停车，而备用炉必须在 1000℃以上才可投料，若临时把冷备用炉升温至1000℃以上，势必影响全系统生产，所以有备用炉应处 于热备用状态的要求。而维持热备用炉耗能较大，需煤气150～1500 Nm3/h,空气150～1500 Nm3/h及部 分抽引蒸汽、冷却水。
TEXACO水煤浆气化属气流床气化工艺技术，即水煤浆与气化剂——纯氧在气化炉内特殊喷 嘴中混合，高速进入气化炉反应室，遇灼热的耐火砖瞬间燃烧，直接发生火焰反应。微小的煤粒 与气化剂在火焰中作并流流动，煤粒在火焰中来不及相互熔结而急剧发生部分氧化反应，反应在 数秒内完成。在上述反应时间内，放热反应和吸热反应几乎是同时进行的，因此产生的煤气在离 开气化炉之前，碳几乎全部参与了反应。在高温下所有干馏产物都迅速分解转变为均相水煤气的 组分，因而生成的煤气中只含有极少量的CH4。
最后生成以CO、H2、CO2、 H2O为主要成分的湿煤气及熔渣。
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项目三
二、TEXACO水煤浆气化工艺核心设备
思考：据你所知，描绘一下德士古气化炉的结构特点？
小组讨论，谈谈看法！
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项目三
1、TEXACO气化炉
气化炉为一直立圆筒形钢 制耐压容器，内壁村以高质量 的耐火材料，可以防止热渣和 粗煤气的侵蚀。
4
项目三
基本原理 水煤浆通过喷嘴在高速氧气流作用下破碎、雾化喷入炉内。 ａ：裂解、挥发分燃烧
水迅速变为水蒸气；煤粉发生干镏及热解；挥发份燃烧。
b:燃烧气化:
燃烧：C+O2→CO2 +Q 气化:C+H2O→CO+H2 -Q；CO2+C→CO-Q; 燃烧:O2+H2→H2O +Q; CO+O2→CO2 +Q ; c:气化（氧气耗尽时）： C+H2O→CO+H2 -Q； CO2+C→CO-Q; CO+H2→CH4+H2O +Q；
德士古水煤浆气化工艺概况
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。裂解产物 及挥发份在高温、高氧浓度下迅速完全燃烧，同时煤粉 变成煤焦，放出大量的反应热。因此，在合成气中不含 有焦油、酚类和高分子烃类。这个过程进行的相当短 促。 （２）燃烧及气化反应 煤裂解后生成的煤焦一方面和剩余的氧气发生燃 烧反应，生成ＣＯ、ｃ０２等气体，放出反应热；另一方面， 煤焦又和水蒸汽、ｃ０２等发生化学反应，生成ＣＯ、Ｈ２。 （３）气化反应 经过前面两步的反应，气化炉中的氧气已完全消 耗。这时主要进行的是煤焦、甲烷等与水蒸汽、ｃ０２发 生的气化反应，生成ＣＯ和Ｈ２。 一般认为，在气化炉中主要进行以下化学反应： （ｃ。Ｈ。ｓｒ代表煤） 部分氧化反应：
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，
后经各国生产厂家的第二代煤气化技术。
目前使用德士古煤气化技术的装置如表１所示。
煤浆泵用于将水煤浆加压到要求的压力，由于水煤 浆是高粘度，易沉降，含有固体颗粒的流体，故对煤浆泵 的要求很高，一般采用荷兰制造的（ＧＥＨＯ）三缸往复式 隔膜泵。煤浆泵主要由主电机、减速箱、联轴器、泵体、 曲轴、连杆、十字头、活塞杆、活塞、隔膜腔、推进油系统、 动力端润滑系统、活塞杆润滑系统构成。 ４．３德士古烧嘴
节能新技术扫描
５ 吨／ ０ 日ＤＭ Ｏ Ｉ 术工 业化 试验 采用 工业 化生 Ｔ —Ｉ技
产 的催 化剂 ， 于今 年４ ３ 日开始 甲醇 进料 ，月４日甲 月 ０ ５ 醇反 应 副产 物循 环转 化 单元 投 料 ，月 １ ５ ２日单 程转 化
率 以及 乙烯 和丙烯 选择 性达 到预期 指标 。 经过数 百 小
技 术 与 市 场
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。
瓦 斯 变 成 清 洁 能 源
采用 优 质 煤 经过 洗 选 机 械研 磨 ，加 入 约３ ％的 水 和 ５ ｌ ％的添 加剂 经搅 拌做 成 的浆状 燃料 （ 即水 煤浆 ） 目 ， 的是作为石油的替代燃料技术储备。 由于大约两吨水 煤 浆 可 以替代 一 吨燃油 ， 故其 燃 料成本 仅 为燃 油燃 气
３ ％的 瓦斯发 电 。 ０
烧 方式 的Ｓ Ｓ ＿ 系列蒸 汽 、 水锅 炉 。二代水 煤浆 ＨＦ ＿． Ｔ代 热 锅 炉 的研 发 ， 别 是７ｔ 水煤 浆 锅 炉 ， 底解 决 了一 特 ５／ ｈ 彻 代 水煤浆 锅炉 存在 的技 术难题 ， 国内首 家采用 流化 是
悬 浮燃烧 技术 开发 成功 的最大 容量 水煤 浆锅 炉 ， 为 成 水 煤浆 锅炉行 业 的领航 者 。
取 得重 大突破 。
目前 ，我 国有６ ０ 座城 市未处 理 垃圾 历史 存量 ０多 进 ８亿 吨 ， ｌ 的城市 被 垃圾 群包 围 ， 市生 活 垃圾 ０ 有 ／ ３ 城 已成 为世 界性难 题 。江西 省将采用 国 内外首创 的垃圾 微 波裂 解 技术 解 决 这一 难 题 。该 技 术 垃圾 处 理无 害 化 、 利用充分 、 资源 能源利 用率高 、 能减排效果 明显 、 节 实现碳 循环 ， 环鄱 阳湖生态经 济区 的战略需求 。 符合 据了解 ，垃圾 微波 裂解 技术 可 以根据 垃圾 构 成 ， 通 过 灵活 调 整工 艺参 数 ， 获得 不 同化 学 组成 、 同比 可 不 例 的气 相 、 液相 、 固相裂解 产物 ， 是一 种 全新 的 垃圾处 理技 术 。 技术 处理 生活 垃圾具 有快 速高 效 、 耗少 、 该 能
煤气化
2-1-8 2-1-9 2-1-10 2-1-11
上述生成甲烷的反应，均为放热反应。
• 4 煤中其他元素与气化剂的反应
• 煤中还含有少量元素氮（N）和硫（S）。他们与气化剂O2 、H2O、H2以及反应中生成的气态反应物之间可能进行的反应如 下 S + O2 = SO2 2-1-12 SO2 + H2 = H2S + 2H2O 2-1-13 2H2S + SO2 = 3S + 2H2O 2-1-14 C + 2S = CS2 2-1-15 CO + S = COS 2-1-16 N2 + 3H2=2NH3 2-1-17 N2 + H2O + 2CO = 2HCN + 1.5O2 2-1-18 N2 + XO2 = 2NOx 2-1-19
（二） 理化过程：
•
煤的热解：煤受热后自身发生一系列物理和 化
• 学变化的复杂过程 • 煤的气化 • 非均相反应：气化剂与固体煤或 • 煤焦的反应 • 煤的气化 • 均相反应：气态反应产物之间或 • 与气化剂的反应
习惯上将气化反应分为三种类型：碳－氧之间的反应、 水蒸汽分解反应和甲烷生产反应。
• • • • • • • • • 1 碳与氧之间的反应有： C + O2 = CO2 2C + O2 = 2CO C + CO2 = 2CO 2CO + O2 = 2CO2 2-1-1 2-1-2 2-1-3 2-1-4
•
3 煤气中的甲烷，一部分来自煤中挥发物的热分解，另一部分 则是气化炉内的碳与煤气中的氢反应以及气体产物之间的反应的 结果。
• • • • •
C + 2H2 = CH4 CO + 3H2 = CH4 + H2O 2CO + 2H2 = CH4 + CO2 CO2 + 4H2 = CH4 + 2H2O
水煤浆锅炉的燃烧方法及工艺流程
（1）空气压力雾化悬浮燃烧原理水煤浆与空气经燃烧器以射流方式进入炉膛，促使煤浆气流与炽热烟气产生强烈混合，水分迅速蒸发；同时水煤浆气流又受到炉膛四壁和高温火焰的辐射。
而将悬浮在气流中的煤颗粒迅速加热，水煤浆颗粒获得了足够的热量并达到了一定的温度就开始着火燃烧。
其着火热随燃料的性质和运行工况的变化而变化，锅炉负荷低时，炉膛平均烟温降低，燃烧器区域的烟温也将降低。
所以雾化燃烧固态排渣水煤浆锅炉最低运行负荷在50%左右。
（2）流化悬浮高效洁净燃烧技术原理将滴状水煤浆投入燃烧室下部由石英砂和石灰石构成床料的炽热流化床中，其温度在850-950℃左右。
水煤浆在炽热的流化床料的加热下迅速完成水分析出，挥发分析出并着火燃烧及焦碳燃烧过程。
在流化状态下颗粒状水煤浆团进一步解体为细颗粒被热烟气带出密相区进入悬浮室继续燃烧。
在燃烧室出口设有分离回输装置。
被热烟气带出的媒体物料和较大的水煤浆颗粒团被分离器分离、捕捉，通过分离器下部设置的回输通道返回燃烧室下部密相区，既减少了媒体物料的损失，又实现了水煤浆颗粒团的循环燃烧，从而获得高的燃烧效率。
此外，低温燃烧过程，有效的控制了热力型NOx的形成。
且由于媒体物料由石英砂与石灰石构成，石灰石在高温下煅烧生成CaO，CaO与SO2反应进一步生成CaSO4，抑制了SO2的排放，而燃烧装置的运行温度是CaO脱硫的最佳运行温度，可有效的减少SO2的排放。
编辑本段特点●解决了燃煤锅炉污染环境及燃油锅炉运行成本昂贵的问题；●环保节能：烟气含硫量、含尘量等环保指标均优于国家标准；●燃尽率高，可高达98%以上，热效率高达85%以上；●水煤浆液态输送和悬浮流化燃烧，自动点火，易于实现自动化控制，操作简单；是燃煤、燃油锅炉理想的环保和节能的替代产品；●实现水煤浆低负荷稳定燃烧。
●对水煤浆质量要求低。
●可实现炉内脱S，利于环保锅炉安全使用常识● 实现了水煤浆的低温燃烧，解决了水煤浆雾化悬浮燃烧带来的易于结焦、运行不稳定、安全性差的问题，同时抑制了热力型NOx的生成与排放。
水煤浆锅炉1
水煤浆锅炉一、主要工艺系统水煤浆锅炉是指使用水煤浆为燃料的锅炉。
水煤浆是一种由70％左右的煤粉，30％左右的水和少量药剂混合制备而成的液体，可以象油一样泵送、雾化、储运，并可直接用于各种锅炉、窑炉的燃烧。
它改变了煤的传统燃烧方式，显示出了巨大的环保节能优势。
尤其是近几年来，采用废物资源化的技术路线后，研制成功的环保水煤浆，可以在不增加费用的前提下，大大提高了水煤浆的环保效益。
在我国丰富煤炭资料的保障下，水煤浆也已成为替代油、气等能源的最基础、最经济的洁净能源。
水煤浆作为替代重油的新型燃料，已经在锅炉和工业炉窑上得到一定程度的推广应用。
在电站锅炉方面，已从蒸发量220 t／h锅炉成功运行发展到670 t／h 锅炉的试运行；在工业锅炉方面，全同有数十家锅炉厂在设计制造不同容量的水煤浆锅炉并成功运行。
水煤浆应用于钢铁、陶瓷、玻璃等行业的T业炉窑也在推进之中，其中不乏成功的经验。
水煤浆锅炉全部采用管道流态输送和雾化，实现短时间油自动点火，操作简单方便，劳动强度远低于燃煤锅炉，安全性高。
锅炉炉膛升温迅速，短时间内可达到900—1200~C，实现水煤浆的连续稳定燃烧，避免了燃煤锅炉加煤时低温燃烧不充分的重污染过程，也避免了燃油锅炉高温(1300~C)燃烧产生的大量氮氧化物污染。
在烟气含尘量、含二氧化硫量等环保排放指标上，均优于国家标准。
水煤浆锅炉系统的基本流程：水煤浆由供浆泵送入燃烧器，经压缩空气(或蒸汽)雾化，在一定条件下，水煤浆在炉膛内稳定燃烧，产生的高温烟气经锅炉管束、省煤器等从锅炉尾部排出，通过除尘器达到环保标准后经引风机进入烟囱排入大气。
燃烧后的极少灰渣通过排渣系统排出炉外。
水煤浆锅炉系统除了具有和燃油、燃气锅炉系统相同的系统(供油系统或供气系统、水处理系统、蒸汽或热水系统、排烟系统)外，还增加了供浆系统(包括储浆罐、输浆泵、日用浆罐、供浆泵、在线过滤器、流量计等)、雾化介质系统(空气压缩机、储气罐或蒸汽)、清洗水系统、除灰系统(出渣机、沉淀池)、烟气处理系统(省煤器、带文丘里管的湿式脱硫除尘器、引风机)。
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。
6.5MPa_GE水煤浆气化炉新煤种试烧工作经验总结
101为降低煤炭综合使用成本，实现公司整体效益最大化。
兖州煤业榆林能化有限公司根据《兖矿能源集团股份有限公司山东能源化工分公司气化配煤掺烧管理办法》，结合生产实际在2022年度进行气化配煤试烧工作。
根据配比分析数据安排气化系统的运行。
根据气化炉有效气成分的变化情况，根据质检中心对煤浆灰熔点[2]进行分析，气化车间根据灰熔点及时优化气化炉运行指标。
对试烧[1]过程中的工艺参数及时进行优化调整，并完成每种煤种试烧过程数据的搜集整理工作，试烧工作结束后编写试烧总结、编写季度试烧煤种总结并编写气化炉装置运行管控方案。
上半年度气化用煤为金鸡滩沫煤，下半年度气化主要试烧的煤种有金鸡滩精煤、金鸡滩沫煤、营盘壕精煤、隆德沫煤和榆树湾混煤（见表1）。
表1 配煤试烧情况时间煤种配比7月1日-7月13日金鸡滩沫煤/7月14日-7月17日金鸡滩精煤、金鸡滩沫煤5：57月18日-7月25日金鸡滩精煤、营盘壕精煤7：37月26日-7月28日金鸡滩精煤、营盘壕精煤5：57月29日-8月29日金鸡滩精煤、营盘壕精煤6：48月30日-9月6日金鸡滩沫煤、金鸡滩精煤7：39月7日-9月15日金鸡滩精煤、榆树湾混煤5：59月16日-9月22日金鸡滩精煤、榆树湾混煤4：69月23日-9月25日金鸡滩精煤、榆树湾混煤5：59月26日-10月8日金鸡滩沫煤/10月8日-10月17日金鸡滩精煤、榆树湾混煤、隆德沫煤2：2：110月18日-10月30日金鸡滩精煤、榆树湾混煤、金鸡滩沫煤2：2：110月31日-11月4日金鸡滩沫煤、隆德沫煤3：111月5日-11月20日金鸡滩精煤、榆树湾混煤、隆德沫煤2：1：112月21日-12月31日金鸡滩沫煤、榆树湾混煤5：51 金鸡滩精煤与金鸡滩沫煤配比金鸡滩精煤与金鸡滩沫煤配比采用了5：5 和3：7两种配比方案。
5：5配比时水煤浆的灰熔点平均值为1186℃，甲醇装置水煤浆浓度平均值为62.59%，粘度平均值为548mPa.s，有效气成分为84.9%；配套装置水煤浆浓度平均值为61.4%，粘度平均值为472mPa.s，有效气成分为84.1%。
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第二代水煤浆锅炉
第二代水煤浆锅炉(即流化悬浮燃烧模式的锅炉)是相对第一代水煤浆锅炉（即压力雾化燃烧模式锅炉）而言的，第二代产品是升级换代产品，克服了第一代水煤浆锅炉产品的种种缺点，下面重点介绍下第二代水煤浆的原理及突出特点:
（一）水煤浆流化悬浮高效洁净燃烧锅炉工作原理：
循环流化床锅炉的燃烧室下部是由石英砂和石灰石构成床料，燃烧时床料的温度在850-950℃左右，滴状水煤浆投入炽热、悬浮的流化床中，在炽热的流化床料的加热下迅速完成水分析出、挥发分析出并着火燃烧、焦碳燃烧的过程。
在流化状态下，大的水煤浆颗粒团进一步解体为细颗粒，被热烟气带出密相区进入悬浮室继续燃烧，直至完全燃尽。
燃烧室的出口设有分离回输装置，被热烟气带出的媒体物料和较大的水煤浆颗粒团，被分离器分离、捕捉，通过分离器下部设置的回输通道，返回燃烧室下部密相区；这样，既减少了媒体物料的损失，又实现了水煤浆颗粒团的循环燃烧，从而获得很高的燃尽率。
此外，水煤浆在低温燃烧过程中（850-950℃左右），有效的控制了热力型NOX的生成。
且由于媒体物料由石英砂与石灰石构成，石灰石在高温下煅烧生成CaO，CaO与SO2反应进一步生成CaSO4，将SO2固定在炉渣内，减少了SO2的排放。
炉膛内850-950℃的燃烧温度是CaO脱硫的最佳运行温度，可有效的减少SO2的排放。
（二）水煤浆流化悬浮燃烧锅炉优点：
目前，水煤浆锅炉主要有雾化和流化两种形式，在工程实践中都得到了广泛的应用，并取得了良好的效果。
但是，水煤浆雾化锅炉在燃烧过程中，尤其在小空间燃烧过程中存在的高温结渣问题，一直没有得到有效的解决，是水煤浆燃烧领域的世界级难题。
此外，雾化燃烧难以在燃烧过程直接脱硫，造成环境污染。
水煤浆流化悬浮高效洁净燃烧技术彻底解决了水煤浆在小空间燃烧室中易结焦、燃烧不稳定这一世界级难题，实现了水煤浆的低温、高效、洁净燃烧，具有以下优点：
①实现了水煤浆的低温燃烧，解决了水煤浆结焦、运行不稳定、安全性差的问题，同时抑制了热力型NOX的生成与排放；
②实现了着火燃烧后的水煤浆颗粒团的循环燃烧，具有高的燃烬率；
③利用石灰石与石英砂构成的媒体物料，辅之于低温燃烧技术实现了水煤浆燃烧过程中直接脱硫、脱硫系统简单、成本低；
④采用分离回输燃尽装置提高了石灰石的利用率，减少了媒体物料的补充量，提高燃烧效率；
⑤负荷调节特性好，可100% ~ 30%额定负荷范围内稳定运行，水煤浆品质适应性好；
⑥降低了对水煤浆品质的要求，使制浆成本降低；
⑦省略了燃烧器和雾化浆枪，不需要高压风浆系统及过滤器等设备，系统更为简单可靠；
⑧运行稳定，操作简单，燃烧效率高，运用范围广，适合各种参数的锅炉。
水煤浆流化悬浮高效洁净燃烧技术，是水煤浆燃烧技术领域的一场革命，对洁净煤技术将产生深远的影响。
下面是水煤浆锅炉两种燃烧方式的工艺流程比较：
问题解答邮箱：0539cx@
以上资料来源1：
以上资料来源2：
水煤浆锅炉特点
1、水煤浆锅炉的优势在于环保、节能、高效，其有效的利用煤炭资源使锅炉燃尽率达到98%以上。
2、调整负荷方便。
水煤浆锅炉的负荷可在35%—100%的范围内任意调节，可达到经济运行的效果。
3、节约土地。
燃料及粉煤灰采用罐装密闭运输方式，无扬尘污染，无需储煤场和渣场，有效地提高了土地利用率，节约用地50%以上。
4、运行成本低，自动化程度高。
节约人力资源，原煤锅炉每班6-7人，而水煤浆锅炉每班只需2名运行人员。
节约燃料20%以上。
职工劳动及工业卫生条件得到大幅度改善。
5、经测试水煤浆锅炉烟尘排放浓度为100mg/Nm3左右。
国家《锅炉大气污染物排放标准》(GB 13271-2001)规定烟尘排放浓度为200 mg/Nm3，仅为国家标准规定燃煤锅炉的1/2。
燃烧后的灰可采用密闭的干法气体出灰系统收集后，可用作加气块和水泥的生产原料。