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。

流场相对合理，固体颗粒在炉内停留时间长，有效气体成分高，碳转化率高，耐火砖使用寿命长。

多喷嘴对置式水煤浆气化炉有以下优点：
1、预混雾化优势明显。

多喷嘴的气化炉由于喷嘴尺寸大幅度的减小，特别是中环煤浆通道尺寸的大幅度减小，有利于喷嘴的雾化操作。

2.煤浆进入炉内的流场结构优势明显。

由于有撞击流股的存在，增加了炉内物流的混合交错的机会，强化了气化炉内的物料的传质传热过程，延长了物料在炉内停留时间，有利于气化反应的进行，有利于提高碳的转化率和单位气化炉燃烧室容积的生产能力。

物料平均停留时间为8.6s，高于Texaco气化炉（5—6s）2s以上。

3.具有运行稳定性优势。

四喷嘴对置式气化炉有两套安全系统，两个喷嘴为一组共用一套安全系统，当一组喷嘴出问题另一组喷嘴在短时间内依然可以正常工作，起到了气化炉异常情况下短时间稳定的作用。

4、粗煤气洗涤方面有一定优势。

改变了GE公司粗煤气冷却水（急冷水）仅分布在导气管内壁的做法。

将急冷水分为两路，一路分布在导气管内壁，一路以喷淋形式喷射到导气管内部整个空间范围，提高了热交换率，降低了导气管内壁液膜上热流强度。

5、专利转让费用较低：4.7元/kNm3
多喷嘴对置式水煤浆气化技术数据：
（1）压力： 3.0—6.5Mpa
（2）温度：≤1300℃
（3）比氧耗：≤380m3/km3
（4）比煤耗：≤550kg/km3
（5）有效气体成分：（CO+H2）≥80%
（6）碳转化率：≥97%
与Texaco气化炉相比，有效气体成分提高1.5%—2%，碳转化率提高2%—3%，比氧耗可降低2%—4%。

（多喷嘴对置式气化炉比煤耗为541kg/km3,Texaco气化炉为593kg/km3;比氧耗为378m3/km3,Texaco为418m3/km3）。

存在的缺点是气化炉拱顶耐火材料的烧损速率比较快，大约运行5000小时就要更换。

原因是四个喷嘴所在的水平面与拱顶的距离太短，沿气化炉轴线向上的撞击流股的能量尚未完全释放，温度还比较高就接触到了拱顶的耐火材料造成对耐火砖的损伤。

现在已经适当增加了上段的高度，有效减缓了拱顶耐火材料的损伤。

三、多元料浆气化技术
此技术为西北化工研究院多年研究的湿法气流床加压气化技术，是指对固体或液体含碳物资（包括煤、石油焦、沥青、油、煤液化残渣）与流动相（水、废液、废水）通过添加助剂（分散剂、稳定剂、pH值调节剂、湿润剂、乳化剂等）制备料浆，生
产CO+H2为主的合成气。

从而减少有效气单位产量的氧气和原料煤消耗，提高经济效益。

煤浆工艺配料一般为：煤60%—65%、油10%—15%、水20%—30%、黏度≤2500mpa.s。

主要气化工艺技术数据：(煤65%、油10%、水25%条件下) （1）有效气体：（CO+H2）≥84.1%
（2）比氧耗：360m3/km3
（3）比煤耗：524kg/km3
（4）比油耗：80.6kg/km3
四、水煤浆水冷壁式气化炉。

水煤浆水冷壁气化炉是山西阳煤丰喜肥业（集团）有限责任公司与清华大学、北京盈德清大科技有限责任公司共同研制开发，用水冷壁束管代替了Texaco气化炉内衬耐火材料，水冷壁束管内侧镶嵌30mm碳化硅作涂层衬里起到保护束管的作用，气化炉顶部加设了开车摄像头和点火枪。

目前投入使用的只有山西临猗丰喜化工一台气化炉，从现场观察和了解运行基本平稳，国内再建和改造的也有多家。

山西阳煤丰喜肥业（集团）有限责任公司的水冷壁气化炉于2011年8月22日开始运行，到现在依然是世界上唯一运行中的一台水冷壁气化炉。

压力等级40公斤，炉径2800毫米，日投煤设计750吨，实际投煤量600吨，运行周期设计150天。

由于其他外部原因的影响实际运行周期最长只有140多天。

由于水冷壁
气化炉与德士古炉材质不同，水冷壁材质为15CrMoR或14CrMoR，水冷壁内衬碳化硅材料，单炉造价：7000—8000万元一台（不含灰水系统、磨煤系统和空分系统）。

耐火砖气化炉材质为SA387Gr.11cl2和SA182F.11cl2，单台造价：1个亿。

据厂家介绍虽然设备多（增加了点火枪、开车摄像头、水冷壁束管、汽包、给水泵）但造价与德士古炉的造价基本一样。

水冷壁的烧嘴是在德士古烧嘴的中心氧管中又加了一根可燃气点火枪，在炉顶大盖对称增加一个摄像头伸入炉膛并有充氮气保护。

由于水冷壁气化炉没有炉砖，所以不必烘炉升温，常温下即可投料。

投料瞬间点火枪将喷入炉内的氧气与水煤浆点燃，等燃烧稳定后缓慢退出点火枪。

熔融态灰渣喷在水冷壁上遇冷凝固，挂渣在水冷壁上。

原始开车大概需要5到6个小时，挂渣完成后关闭摄像头，升压到正常生产压力后转入正常生产，以后每次开车大概需1到2小时。

正常挂渣固态8毫米，熔融态7毫米，水冷壁产蒸汽量每小时1—2吨。

它的优点是：1、由于是水冷壁结构，燃烧室炉温的操作弹性范围较大（1150℃—1500℃），当遇到高灰份煤种时可随时提高氧煤比，保证液态排渣。

2、节约价格昂贵的耐火砖费用，3200毫米气化炉一炉砖在400多万元，椎体砖40多万可用4000—6000小时，向火面可用12000小时，据厂家估算，10年可节约耐火砖维修更换费用2400到2700万元。

3、由于没有更换炉砖和烘炉时间所以延长了单炉年有效运行时间，每次计划检修只需要1—2天时间（大,中检修除外），因此可以取消备
炉。

4、水冷壁的烧嘴冷却水使用的是锅炉给水，压力比炉膛压力高，即使烧嘴盘管泄露，短时期内气化炉仍可运行。

它的缺点是：1、由于增加了水冷壁的换热束管和汽包，点火枪，给水泵等设备。

操作和控制系统相对复杂，在开车和停车操作过程难度大些。

2、烧嘴造价是耐火砖烧嘴的2倍。

3.大检修要把水冷壁抽出，工作量大。

水冷壁气化炉主要运行技术数据：
（1）有效气体成分：（CO+H2）≥78.46%
（2）比氧耗：404.3m3/km3
（3）比煤耗：605kg/km3
（4）粗渣含碳量： 2.48%
（5）水冷壁副产蒸汽量：0.96t/h
（6）气化压力： 4.0Mpa
（7）气化温度：1150℃—1500℃
以上四种炉型的相关技术内容，有现场考察获取的，有与相关技术研发设计院获取的，也有查阅相关资料获取的，仅供气化炉选型上作为参考。