多喷嘴对置式水煤浆气化技术新进展
论多喷嘴对置式水煤浆气化技术进展及应用
论多喷嘴对置式水煤浆气化技术进展及应用1. 引言1.1 研究背景水煤浆气化技术是一种将煤炭转化为天然气或合成气的重要技术途径，具有节能减排、资源综合利用等显著优势。
随着环境保护意识的增强和对清洁能源需求的日益增长，水煤浆气化技术在实现低碳经济、减少大气污染和推动能源革命方面具有重要意义。
多喷嘴对置式水煤浆气化技术作为水煤浆气化技术的一种新型形式，以其高效、节能、环保等优势逐渐受到研究者们的关注和重视。
深入研究多喷嘴对置式水煤浆气化技术的原理、特点及应用，对于加快其推广应用、促进环境保护和可持续发展具有重要的现实意义。
本文旨在系统探讨多喷嘴对置式水煤浆气化技术的研究进展及应用案例，为未来该技术的发展和应用提供理论和实践参考。
1.2 研究意义多喷嘴对置式水煤浆气化技术的研究意义主要体现在以下几个方面：多喷嘴对置式水煤浆气化技术在工业生产中具有广泛的应用前景，可以为工业生产提供稳定、高效的燃料来源，提高生产效率，降低生产成本。
深入研究多喷嘴对置式水煤浆气化技术的意义在于推动我国工业生产的现代化和智能化发展。
多喷嘴对置式水煤浆气化技术的研究还对环境保护具有重要意义。
通过提高煤炭资源利用效率，减少燃烧排放，降低二氧化碳等温室气体排放量，可以降低空气污染和温室效应，有利于改善环境质量，保护生态系统，实现可持续发展。
深入研究多喷嘴对置式水煤浆气化技术的意义不仅在于提高能源利用效率，促进工业生产发展，还在于保护环境，实现可持续发展目标。
这些方面的重要意义将在接下来的正文部分进行详细阐述。
1.3 研究目的本文的研究目的是探讨多喷嘴对置式水煤浆气化技术在能源利用和环境保护领域的应用前景。
通过系统分析该技术的原理、特点、优势以及研究进展，我们旨在深入了解多喷嘴对置式水煤浆气化技术在气化过程中的效率和环保性能，以及其在实际应用中的应用案例。
特别是我们希望通过对多喷嘴对置式水煤浆气化技术的研究，为未来该技术的进一步发展提供参考和支持，为节能减排领域的发展做出贡献。
论多喷嘴对置式水煤浆气化技术进展及应用
' 三( 运行状态 现阶段多喷嘴置式气化技术多采用系统化运行方式"在 生产过程中负荷一直在 '1h左右"并且考核期间原料煤指数与 设计煤种指数相差不大"各项数据均处于正常状态# 详见下表# 在实际工作中"一般采用多喷嘴气化技术实现一对烧嘴带压投 料的优势"从而保证切换过程中安全# 气化炉在生产中具有以 下两个特点!第一"气化炉负荷"气化炉属于目前我国单炉处理 能力最大的水煤浆气化炉"其设计生产合成气高达 $$;%%%9( *L" 其日产合成氨高达 $(%% 吨"并且实际生产中产能也能达到 $(%% 吨每天)第二"运行过程中系统稳定性比较高"并且具有操作灵 活的特点# 由于其采用四个进料系统"因此其抗干扰能力比较 强)运行中带压连投技术的应用"若出现单个进料系统故障"则 只需要停止一对烧嘴即可"另一对烧嘴不会受到影响"在解除故 障后"则只需要停运烧嘴就可以实现在线投入运行"有效降低了 整个系统的停运风险)同时还具有负荷调节灵活的特点"在煤浆 进料过程中具有同步等量的优势"同时操作人员还可以控制每 个烧嘴的氧气"从而起到调节作用#
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论多喷嘴对置式水煤浆气化技术进展及应用
牟连维
内蒙古中煤远兴能源化工有限公司#内蒙古鄂尔多斯#"&*%"*
摘4要多喷嘴置式水煤浆气化技术属于我国自主研发的大型煤气化技术!其核心就是实现煤炭的清洁化和高效化# 基于 此!本文从喷嘴置式水煤浆气化技术的应用出发!并分析气化炉压力控制"蒸发热水塔结构优化以及运行状态等技术的应用!借 助多喷嘴置式水煤浆气化技术进展和应用分析!以期为能源高效化应用提供帮助#
多喷嘴对置式水煤浆气化技术新进展
工业示范
1150TPD 750TPD 2001~2005
大型化 2000TPD 2006~2010
大型化 3000TPD 2011~2015
超大型化 4000TPD 2016~2020
多喷嘴对置式水煤浆气化技术——技术优势
大型化 高效率 长周期稳定运行
降低投资 节能降耗 降低运行费用
大型化效果——180万吨/年煤制甲醇装置(60万吨/年煤制烯烃)
冷 室
废锅-激冷型水煤浆气化技术
不同入口型式辐射废锅的模拟研究
不同接口及入口结构示意图
直圆拱型
缩口结构
扩口结构
渐缩结构一
不同入口结构的顶部流场特征
渐缩结构二
废锅-激冷型水煤浆气化技术
辐射废锅数值模拟
辐射段结构示意图
直段高度为18m废锅的 速度场(左m/s）、温度场(中K)与颗粒相(右kg/m3)
工程应用
提高关键设备寿命 解决结渣堵渣问题 提高系统效率 实现优化控制
大型化理论基础
系统集成创新
长周期稳定运行
大型高效水煤浆气化成套技术
多喷嘴对置式水煤浆气化技术——推广应用
国国内内外外5557个个项项目目，，115508台台气气化化炉炉
已运行26个项目，67台气化炉 累计总原料煤能力 > 20万吨煤/天，单炉最大规模4000吨级/日
气流床气化炉内喷嘴雾化实验研究
气化炉内水煤浆雾化过程可视化
雾化过程统计分析 (粒径分布、稳定性和不同模式分布)
4000吨级水煤浆气化技术—基础研究
气流床气化炉内颗粒壁面沉积实验研究
气化炉内壁面沉积行为分类
颗粒沉积过程可视化
液滴沉积模式分布
颗粒沉积模式分布
华东理工大学科技成果——多喷嘴对置式水煤浆气化技术
华东理工大学科技成果——多喷嘴对置式水煤浆气化技术项目简介煤炭气化，即在一定温度、压力下利用气化剂与煤炭反应生成洁净合成气（CO、H2的混合物），是实现煤炭洁净利用的关键，可为煤基化学品（合成氨、甲醇、烯烃等）、整体煤气化联合循环发电（IGCC）、煤基多联产、直接还原炼铁等系统提供龙头技术，为现代能源化工、冶金等行业的技术改造和节能降耗提供技术支撑。
多喷嘴对置式水煤浆气化技术是世界上最先进的气流床气化技术之一。
水煤浆经四个对置的喷嘴雾化后进入气化炉内，与氧气反应生成含CO、H2和CO2的合成气，从气化炉出来的粗合成气经新型洗涤冷却室、混合器、旋风分离器和水洗塔等设备的洗涤和冷却后进入后序工段；气体洗涤设备内的黑水则经高温热水塔进行热量回收和除渣后成为灰水再返回气体洗涤设备内，全气化系统基本实现零排放。
该技术工艺指标先进，与同类技术相比，合成气有效成分高2-3个百分点、碳转化率高2-3个百分点、比氧耗降低7.9%、比煤耗降低2.2%等，生产强度大，又减少了专利实施许可费。
所属领域化工、能源项目成熟度产业化应用前景多喷嘴对置式水煤浆气化技术的产业化成功，打破了国外技术在气化领域的垄断地位，标志着我国自主的大型煤气化技术已处于国际领先地位。
目前有33台多喷嘴对置式水煤浆气化装置处于工业运行、建设和设计中，同时该技术已走出国门，为美国一家石化公司提供气化技术。
知识产权及项目获奖情况与多喷嘴对置式水煤浆气化技术相关的有二十余项发明专利和实用新型专利。
拥有自主的知识产权。
项目曾得到国家“九五”科技攻关、“十五”和“十一五”“863”课题、“973”计划的支持。
所获主要奖励有：2007年国家科学技术进步二等奖；第十届中国专利奖优秀奖；2006年中国石油和化学工业科技进步特等奖；2006年中国高校-企业合作创新十大案例；2006年中国高校十大科技进展；2005年上海市科技进步三等奖。
合作方式主要以专利（实施）许可和技术转让的模式合作。
1多喷嘴对置式水煤浆气化技术
主流煤气化技术及市场情况系列展示（之一）多喷嘴对置式水煤浆气化技术技术拥有单位：兖矿集团有限公司、华东理工大学编者按：煤气化装置是煤化工的龙头，选择适合的煤气化技术直接关系到整个煤化工装置的安全稳定运行和经济效益，煤气化技术的选择是煤化工装置和煤化工企业的关键点之一。
为了帮助煤化工企业合理地选择气化技术，从本期起，本刊将陆续介绍目前国内主要煤气化技术，从技术特点、主要技术参数、煤种适应性、研发过程、市场开发、典型运用案例、最新动态等方面，全面地展示各种煤气化技术的特点。
此次气化技术展示的所有材料，由相关企业提供，均不代表本刊倾向和观点。
山东兖矿国拓科技工程有限公司是由兖矿集团控股，会同国内著名科研机构、院校、勘察设计单位和企业组建的化工技术研发、推广和技术服务的高科技企业，依靠兖矿集团良好的企业形象、强大的技术研发和技术服务能力，主要从事化工技术开发、技术服务、技术转让、化工工程勘察、设计、施工等业务。
公司立足兖矿自身化工技术的研发与工业化装置，依托华东理工大学、水煤浆气化及煤化工国家工程研究中心、中国天辰工程公司等科研和设计机构，团队具有一流理论水平和实践经验，是典型的产、学、研结合运作模式。
山东兖矿国拓科技工程有限公司与华东理工大学一起向业界推广多喷嘴气化技术，并提供技术理论和工程技术服务支持，公司自2010年7月成立以来，已签订多喷嘴气化技术转让合同15家，与国内外煤化工企业达成合作意向10余项，另与国外多家科研机构和化工企业达成合作意向。
具有完全自主知识产权的多喷嘴对置式煤气化技术由华东理工大学和兖矿集团共同研发，八五期间华东理工大学建立了多喷嘴气化技术数学模型，进行了实验室小试，九五期间兖矿集团承担了多喷嘴气化技术中试，并在兖矿国泰化工有限公司建设多喷嘴气化技术示范工程，2005年第一台千吨级多喷嘴对置式煤气化大型气化炉在兖矿国泰开车成功，由此拉开了我国水煤浆洁净煤大型化的序幕。
多喷嘴对置式水煤浆气化技术主要特征介绍如下：一气化技术特点多喷嘴对置式水煤浆气化工艺是以氧气和水煤浆为原料，采用气流床反应器，在加压非催化条件下进行部分氧化反应，生成以一氧化碳和氢气为有效成分的粗煤气，作为氨和甲醇合成的合成气，或制氢（煤液化、燃料）的原料气、IGCC 发电的燃料气。
浅谈多喷嘴对置式水煤浆气化技术在工程应用中的优化及改造
浅谈多喷嘴对置式水煤浆气化技术在工程应用中的优化及改造多喷嘴对置式水煤气气化技术工业应用十余年来，工艺流程及关键设备结构不断升级和完善。
主要介绍了气化炉拱顶及耐火砖结构的优化和水洗塔、蒸发热水塔内件结构的改造和完善，装置的可操作性和运行周期不断提高。
标签：多喷嘴对置式气化炉；耐火砖；水洗塔；蒸发热水塔多喷嘴对置式水煤浆气化技术是兖矿集团和华东理工大学共同开发的，多喷嘴对置式水煤浆气化技术经历了技术理论、实验室试验、工业中试、工业示范、工业放大等技术开发过程，掌握了该技术的工程放大规律，研究與放大方法是科学、正确、严谨，奠定了向更大规模跨越的理论与工程化基础从2005年第一套千吨级工业示范装置投产以来，结合十余年工业化经验多喷嘴气化技术工艺流程及关键设备结构不断升级和完善，使得工艺流程更趋合理，关键设备运行周期更长，工况更稳定。
1 耐火砖结构优化气化炉燃烧室为一进行气化与燃烧反应的气流床反应器，气化炉金属壳体设计温度约425℃，为防止高温火焰使金属壳体受热变形，多喷嘴对置式水煤浆气化炉燃烧室采用耐火砖结构，耐火砖分为三层，从里到外依次为向火面砖（Cr-Al-Zr砖）、背衬砖（Cr-Al砖）、隔热砖（纯Al2O3）。
炉体耐火砖从上到下依次为拱顶、筒体、锥底三部分，为了便于局部更换，在烧嘴上部下部分别设置托砖架。
1.1 存在问题气化炉燃烧室砌筑耐火砖后，燃烧室内径相较于气化炉壳体内径缩减约1000mm，这就造成气化炉燃烧室内有效反应容积减小，从而制约装置提产的要求。
1.2 处理措施对气化炉隔热衬里进行减薄优化，主要对背衬砖厚度进行了削减，同时增加隔热砖厚度。
在相同钢壳体内径下，减薄优化后的气化炉炉膛有效容积显著增大，有利于在不增加设备投资的情况下提高气化炉处理能力。
通过理论计算，相对于减薄优化后的耐火衬里结构，减薄优化前由于背衬砖厚度引起的热阻增加，耐火砖层、托砖架和炉壳内的整体温度分布相比减薄优化后均有不同程度的降低：托砖架和筋板的最高温度比减薄优化后低约60℃，最低最高温度比减薄优化后低约30℃；炉壳和鳍片中的最高温度比减薄优化后低约30℃，最低最高温度比减薄优化后低约20℃。
多喷嘴对置式水煤浆加压气化装置灰水浊度的控制
多喷嘴对置式水煤浆加压气化装置灰水浊度的控制摘要：多喷嘴对置式水煤浆加压气化装置是一种新型的气化设备，其主要特点是采用了多喷嘴对置式的结构。
在气化过程中，水煤浆和空气通过多个喷嘴进行混合，并在对置式炉膛内进行反应，从而实现水煤浆的加压气化。
相比传统的气化设备，多喷嘴对置式水煤浆加压气化装置具有更高的气化效率和更好的环保性能。
关键词：多喷嘴对置式；水煤浆；加压气化装置；灰水浊度；控制措施引言水煤浆加压气化技术是一种利用水煤浆作为燃料进行气化反应的技术，它具有高效、节能、环保等优点。
然而，在水煤浆加压气化过程中，由于含灰量较高的水煤浆进入气化炉后，易产生大量的灰渣和废水，这些废弃物会对环境造成污染，同时也会降低气化效率。
因此，如何控制水煤浆加压气化装置的灰水浊度，成为了一个研究热点。
1多喷嘴对置式水煤浆加压气化装置的基本原理和特点1.1基本原理多喷嘴对置式水煤浆加压气化装置是利用高温高压下的物理和化学反应，将水煤浆转化为高品质的合成气。
该装置采用多喷嘴对置的方式，将水煤浆和氧气同时喷入气化反应器中，在高温高压下进行气化反应，生成合成气。
该装置的气化反应器采用了对置式结构，将喷嘴对置在反应器两端，形成一个相对静止的气化区域，使得水煤浆和氧气充分混合，并在高温高压下进行气化反应，生成高品质的合成气。
同时，多喷嘴的设计可以增加气化反应器的反应面积，提高气化效率。
1.2特点（1）高效节能。
多喷嘴对置式水煤浆加压气化装置采用了高温高压的气化技术，可以将水煤浆转化为高品质的合成气。
同时，该装置采用多喷嘴对置的设计，可以增加反应器的反应面积，提高气化效率。
这些特点使得该装置具有高效节能的优势。
（2）环保。
多喷嘴对置式水煤浆加压气化装置可以将水煤浆转化为高品质的合成气，同时减少了燃烧产生的有害气体的排放，具有环保的特点。
（3）稳定性。
多喷嘴对置式水煤浆加压气化装置采用了对置式结构，可以使得水煤浆和氧气充分混合，并在高温高压下进行气化反应，生成高品质的合成气。
多喷嘴对置式水煤浆气化设备的气化效率优化研究
多喷嘴对置式水煤浆气化设备的气化效率优化研究水煤浆气化技术作为一项重要的能源转化技术，在能源产业中起着重要的作用。
随着能源需求的增加和环境问题的日益严重，提高水煤浆气化设备的气化效率具有重要的意义。
多喷嘴对置式水煤浆气化设备作为一种常用的气化设备形式，其气化效率优化研究对于提高气化效率具有重要意义。
本文将重点研究多喷嘴对置式水煤浆气化设备的气化效率优化问题。
首先，对于多喷嘴对置式水煤浆气化设备的结构和工作原理进行了介绍。
该设备主要由喷嘴、燃烧室、气化室等组成。
煤浆经过喷嘴进入燃烧室，在高温和压力的作用下发生燃烧反应，产生的燃烧产物进一步进入气化室，与水蒸气反应生成合成气。
多喷嘴对置式水煤浆气化设备相比其他形式的气化设备，在气化效率方面具有独特的优势。
然而，在实际应用中，多喷嘴对置式水煤浆气化设备的气化效率还存在一定的改进空间。
其次，本文通过分析多喷嘴对置式水煤浆气化设备的气化过程中的热力学特性，提出了进一步提高气化效率的几点优化思路。
首先是优化喷嘴结构。
喷嘴是水煤浆进入燃烧室的关键部分，合理的喷嘴结构能够提高煤浆的喷雾效果，增加煤浆与氧气的接触面积，从而提高燃烧效率；其次是优化燃烧室结构。
合理的燃烧室结构能够确保煤浆的充分燃烧，提高燃烧产物的温度和压力，进而提高合成气的产量；最后是优化气化室结构。
气化室的结构对于合成气的产生和传递具有重要影响，合理的气化室结构能够提高气化效率。
然后，本文通过数值模拟的方法，对多喷嘴对置式水煤浆气化设备进行了仿真计算。
通过改变喷嘴结构、燃烧室结构和气化室结构等参数，对气化效率进行了评估。
仿真结果表明，在优化后的结构下，多喷嘴对置式水煤浆气化设备的气化效率得到了显著提高。
与传统的气化设备相比，气化效率提高了约10%，合成气产量增加了约8%，同时煤耗降低了约5%。
这些结果表明，优化多喷嘴对置式水煤浆气化设备的结构能够有效地提高气化效率和资源利用率。
最后，本文进行了优化结果的验证实验。
科技成果——多喷嘴对置式水煤浆气化技术
科技成果——多喷嘴对置式水煤浆气化技术适用范围化工行业煤制合成气行业现状同等产量条件下常压固定床技术：比氧耗380Nm3O2/kNm3（CO+H2）；有效气成分CO+H2含量60%-70%；碳转化率78%；年消耗71万tce。
成果简介1、技术原理水煤浆、氧气进入气化室后，相继进行雾化、传热、蒸发、脱挥发分、燃烧、气化等6个物理和化学过程，煤浆颗粒在气化炉内经过湍流弥散、振荡运动、对流加热、辐射加热、煤浆蒸发与挥发份的析出和气相反应等，最终形成以CO、H2为主的煤气及灰渣。
产生的合成气经分级净化达到后序工段的要求，同时采用直接换热式渣水处理系统。
2、关键技术多喷嘴对置式水煤浆气化技术采用四喷嘴撞击流、预膜式喷嘴，加强混合，强化热质传递。
关键技术设备包括：（1）由喷淋床与鼓泡床组成的复合床高温煤气洗涤冷却设备；（2）合成气“分级”净化。
由混合器、分离器、水洗塔组成的高效节能型煤气初步净化系统；（3）直接换热式含渣水处理系统；（4）预膜式长寿命高效气化喷嘴；（5）结构新颖的交叉流式洗涤水分布器；（6）国内首次成功实施停运气化烧嘴在线带压投料的操作技术。
3、工艺流程通过喷嘴对置、优化炉型结构及尺寸，在炉内形成撞击流，以强化混合和热质传递过程，并形成炉内合理的流场结构。
主要包括煤浆制备、输送单元，多喷嘴对置式水煤浆气化单元，煤气初步净化单元和含渣水处理单元，其中关键单元为气化、煤气初步净化和含渣水热回收。
图1 多喷嘴对置式水煤浆气化工艺流程图主要技术指标与引进的水煤浆气化技术相比，采用该技术可使比氧耗降低7.9%，比煤耗降低2.2%。
以北宿煤为原料，合成气有效气成分（CO+H2）含量84.9%，比氧耗309Nm3O2/1000Nm3（CO+H2），降低7.9%；比煤耗535kg/1000Nm3（CO+H2），降低 2.2%；碳转化率98.8%，提高2%-3%；产气率2.20Nm3/kg；有效气成分提高2%-3%；CO2含量降低2%-3%。
华理多喷嘴对置式水煤浆气化技术再创佳绩
华理多喷嘴对置式水煤浆气化技术再创佳绩华理多喷嘴对置式水煤浆气化技术再创佳绩随着全球对环保和能源问题越来越重视，水煤浆气化技术因其高效、清洁和经济等特点成为了人们关注的热点之一。
然而，由于水煤浆不稳定、易结焦等缺陷，其气化过程不稳定，产生的氧化物等污染物排放高，给环境和人体健康带来极大威胁。
为了解决这些问题，研究者们一直在寻求新的水煤浆气化技术和改进措施。
而华理多喷嘴对置式水煤浆气化技术的出现，为这项技术的提高和优化打开了新的方向。
华理多喷嘴对置式水煤浆气化技术是一种新型多喷嘴气化技术，它能够有效地控制水煤浆气化过程，提高气化效率和产品质量，减少废气的排放，是目前能够实现“零污染”气化的一种技术。
首先，该技术的原理是将水煤浆喷入多喷嘴气化室内，在高温高压下，将煤中的碳化合物转化为可燃气体，同时污染物物质得到了充分转化和分解，达到减少废气排放的效果。
多喷嘴气化室的对置设计增加了室内物质和热量的均匀分布，有效地避免了喷嘴堵塞、结焦等问题，从而提高了气化效率和稳定性。
其次，该技术的优点非常突出。
华理多喷嘴对置式水煤浆气化技术可以在较低的氧气供应下获得高效的气化效果，并且能够实现高转化率和高选择性，提高产品的交流率和可利用率；该技术在设计上注重操作便捷和维护方便，提高了工作效率和操作安全性；此外，它还节能环保、降低了能源成本、减少了人力和物力投入。
再次，华理多喷嘴对置式水煤浆气化技术的应用前景广阔。
随着技术水平的提高和市场需求的增加，气化技术的发展越来越受到关注。
相信这种技术将可以广泛应用于电力、炼化、化肥、冶金等领域，成为煤炭清洁高效利用的重要手段。
因此，可以总结出华理多喷嘴对置式水煤浆气化技术再创佳绩的原因：一是采用了对置式设计，使得气化室内热量和物质的分布更加均匀，有效避免了结焦和堵塞等问题；二是能够高效地控制水煤浆气化过程，提高了气化效率和产物质量；三是具有很强的应用前景，可以广泛用于多个领域，成为煤炭清洁高效利用的重要手段。
多喷嘴对置式水煤浆气化技术工业应用进展及东方炉介绍
推广应用（全球36家用户项目，共104台气化炉）
应用单位 山东盛大 山东久泰 泛海能源 山东海力 青海盐湖 内蒙五原金牛 陕西未来能源 中盐昆山 宁波中金 昊华国泰 气化压力 MPa(G) 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 4.0 6.5 1.5 6.5 气化炉设 置(台) 2 (1+1) 6 (4+2) 3 (2+1) 2 (1+1) 3 (2+1) 2 (1+1) 8 (6+2) 2 (1+1) 2 (1+1) 2 (1+1) 单炉规模 (吨/天) 2300 2300 1500 2500 2500 1300 2000 1200 850 2100 最终产品 甲醇、二甲醚 甲醇、二甲醚 甲醇 合成氨 甲醇 合成氨 煤制油 合成氨 燃气 甲醇 设计中 设计中 在建 设计中 在建 在建 设计中 设计中 备注
煤制油
合成氨 合成氨 化学品 合成氨 化学品 甲醇 H2 合成氨
在建
设计中 在建 设计中 在建 设计中 设计中 设计中 设计中
运行指标先进
华鲁恒升(750TPD,6.5MPa)：报道四喷嘴气化炉碳转化率98.3% 兖矿国泰(1150TPD,4.0MPa)：2005年12月11-18日168小时连续运行 现场考核，碳转化率98.8% 新能凤凰(1500TPD,6.5MPa)：2010年10月13-16日72小时满负荷性能 考核，碳转化率99.16% 神华宁煤(2000TPD,4.0MPa)：2010年9月24-27日双炉72小时连续运行 现场考核，碳转化率98.9% 江苏灵谷(2000TPD,4.0MPa)： 2011年11月25-28日72小时连续工业运 行考核，碳转化率99.2% 安徽华谊(1500TPD,6.5MPa)：2012年8月20-24日双炉72小时连续工业 运行考核，碳转化率98.94%
多喷嘴对置式水煤浆气化技术的研究开发与产业化应用
比煤耗降低 ２．２％（见表 ２）。 ２００６ 年 １ 月 ８ 日，该技术在北
多喷嘴对置式气化炉
气化烧嘴平台
多喷嘴对置式水煤浆气化技术示范装置（山东华鲁恒升化工股份有限公司）
30 中国科技产业． ２ ０ ０ ６
CHINA ENERGY SCIENCE & TECHNOLOGY·2006
工程研究中心负责提供。气化炉
场考核，技术指标为：有效气组成 的国际领先水平。
工程中建设了一台多喷嘴对置式水
（ Ｃ Ｏ ＋ Ｈ ２ ） ８ ４ ． ９ ％ ；比氧耗 ３０９Ｎｍ３Ｏ２／１０００Ｎｍ３（ＣＯ＋Ｈ ２）；比 煤耗 ５３５ｋｇ／１０００Ｎｍ ３（ＣＯ＋Ｈ ２）； 碳转化率 ９８．８％；产气率 ２．２０Ｎｍ３
（２）山东华鲁恒升化工股份有 限公司的多喷嘴对置式水煤浆气 化炉
28 中国科技产业． ２ ０ ０ ６
CHINA ENERGY SCIENCE & TECHNOLOGY·2006
司、中国天辰化学工程公司等）的 紧密配合。
表 １ 中试结果与引进水煤浆气化技术的比较
2．实验室研究
水煤浆气化过程具有化学与物
理问题耦合、技术条件苛刻（高温、
高压、多相）、多过程串并联交叉等
累计运行约 ２０００ 小时，气化装置
运转率大于 ８５％。工业运行证实，
多喷嘴对置式水煤浆气化装置具
有如下优点：该装置开车方便、操
作灵活、负荷增减自如、操作的方
洁
便程度优于引进的水煤浆气化装 置；自动化程度高，全部采用集散
净
控制系统（ＤＣＳ）控制；整个气化系
统运行状况稳定；采用独特的氧气
［１］ 现场操作数据 ［２］ 《化肥工业》，３１（２），２００４，３７～４０ ［３］ 《大氮肥》，２８（１），２００５，２５￣２８ ［４］ 《德士古气化技术固体进料用户技术交流会论文集》，２００２
四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华东理工大学洁净煤技术研究所煤炭气化，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。
气流床煤气化技术代表着发展趋势，是现在最清洁的煤利用技术之一，主要包括：以水煤浆为原料的多喷嘴对置式水煤浆气化技术、GE(Texaco)气化技术、Global E-Gas气化技术，以干粉煤为原料的Shell气化技术、Prenflo气化技术、GSP气化技术。
煤气化技术是发展煤基化学品(氨、甲醇、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。
据专家估计，我国“十一五”末期年气化用煤估计约1亿吨。
以煤间接液化为例，规模为500万吨/年的生产装置，气化用煤在2200~2500万吨/年。
国内在建的甲醇装置、合成氨装置、煤制油装置和处于筹建中煤制烯烃装置、煤制油装置、甲醇装置等，已展现了对煤气化技术的强劲需求。
“九五”期间华东理工大学、兖矿鲁南化肥厂、中国天辰化学工程公司承担了国家重点科技攻关课题“新型(多喷嘴对置)水煤浆气化炉开发”，进行了多喷嘴对置式水煤浆气化炉的中试研究。
有关部门组织的鉴定和验收认为“填补国内空白”和“国际领先”。
“十五”期间多喷嘴对置式水煤浆气化技术已进入商业示范阶段。
“新型水煤浆气化技术”已获“十五”国家高技术研究发展计划(863计划)立项，由兖矿集团有限公司、华东理工大学承担，在兖矿国泰化工有限公司建设多喷嘴对置式水煤浆气化炉及配套工程，进行多喷嘴对置式水煤浆气化技术的工业示范。
在国家发改委的支持下，山东华鲁恒升化工股份有限公司大氮肥国产化工程建设一台多喷嘴对置式水煤浆气化炉(6.5MPa，日处理煤750吨)。
现两套多喷嘴对置式水煤浆气化工业示范装置均已进入正常工业运行。
新型(多喷嘴对置)水煤浆气化炉技术的研发及在洁净煤领域的应用前景
新型 ( 多喷嘴对置 ) 水煤浆气化炉技术的研发及在洁净煤领域的应用前景陈建利 ( 山东兖矿国泰化工有限公司滕州 277527) 2007-01-17新型 ( 多喷嘴对置 ) 水煤浆气化炉是国家“九五”重点科技攻关项目，由华东理工大学、兖矿鲁南化肥厂 ( 水煤浆气化及煤化工国家工程研究中心 ) 、中国天辰化学工程公司共同完成，是我国首创的煤气化关键设备。
该技术于 2000 年 11 月 1 日在北京通过了由原国家石油和化学工业局组织的专家鉴定，与会专家对新型水煤浆气化炉技术给予了高度的评价，认为所开发的新型 ( 多喷嘴对置 ) 水煤浆气化炉技术性能优于德士古气化炉，已经达到国际领先水平，并可望在以下方面发挥作用：推进化肥领域的技术进步；促进动力燃料及大宗化学品原料路线由油基向煤基的转换；促进煤清洁利用产业的发展。
1新型 ( 多喷嘴对置 ) 水煤浆气化炉的技术特点及工艺流程概述1.1技术特点水煤浆气化的控制步骤是热质传递。
新型( 多喷嘴对置) 水煤浆气化炉通过喷嘴配置、气化炉结构及尺寸优化，形成撞击流以强化混合，这不仅使炉内气流场及温度分布合理，而且优化了气化效果，减轻了对耐火衬里的损伤，为实现长周期运转创造了条件。
1.2工艺流程概述新型水煤浆气化炉流程示意见图1和图 2。
(1)气化煤与水、煤浆添加剂进入煤磨机，制得煤浆浓度为60％～ 65％ ( 质量分数 ) 的煤浆，经煤浆给料泵加压后，进入 4 只工艺烧嘴；来自空分装置的纯氧分 4 路经氧气流量调节后进入工艺烧嘴；水煤浆与氧气一起通过工艺烧嘴喷入气化炉，在气化炉内形成撞击反应区，进行部分氧化反应，生成的粗合成气、熔渣一起向下进入气化炉激冷室，大部分熔渣在水浴中经激冷固化后落入激冷室底部，然后进入锁斗收集，定期排放；粗合成气出气化炉，通过加湿混合后送入水洗塔进行洗涤除尘，含尘量<1 mg／m3的合成气送合成气净化系统。
来自气化炉激冷室、水洗塔底部的黑水分别经过减压送入高温热水塔，然后送入真空闪蒸器进行真空闪蒸；闪蒸后的黑水进入澄清槽，加入絮凝剂以强化沉降；浓缩的黑水经澄清槽底部被泵送入压滤机，澄清的灰水大部分经闪蒸气加热回收热量后返回系统，其余去废水处理工序，无环境污染。
多喷嘴对置式水煤浆气化控制方案开发与应用
05
应用案例分析：实际应用案例的效果和问题分析
06
发展趋势分析：未来发展趋势和挑战分析
控制方案的经济效益、环境效益和社会效益评估
经济效益：提高生产效率，降低生产成本，增加企业利润
环境效益：减少废气、废水、废渣等污染物排放，降低环境污染
社会效益：提高能源利用效率，促进能源结构调整，推动经济发展
比较：与其他控制方案相比，多喷嘴对置式水煤浆气化控制方案在经济、环境和社会效益方面具有明显优势
应用领域和市场前景
应用领域：化工、能源、环保等行业
技术优势：高效、节能、环保
市场需求：随着环保政策的推行，水煤浆气化技术将得到广泛应用
市场前景：预计未来几年内，水煤浆气化技术市场将保持快速增长趋势
Part Three
多喷嘴对置式水煤浆气化控制方案的设计
控制方案的设计思路
优化控制参数：通过仿真和实验，优化控制参数，提高控制效果
关键技术问题：如何降低能耗和排放
解决方案：采用节能技术和环保措施，降低气化过程的能耗和排放
关键技术问题：如何实现多喷嘴对置式水煤浆气化的精确控制
解决方案：采用先进的控制算法和智能控制技术，实现对气化过程的实时监控和调整
关键技术问题：如何提高气化效率和稳定性
控制方案的可行性和优势分析
可行性分析：多喷嘴对置式水煤浆气化控制方案的设计，需要考虑到各种因素，如煤浆的性质、气化炉的结构、操作条件等，以确保方案的可行性。
Part Four
多喷嘴对置式水煤浆气化控制方案的实施与应用
控制方案的实施步骤和流程
添加标题
确定控制目标和参数
添加标题
设计控制策略和算法
添加标题
搭建控制系统和硬件平台
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随着我国工业化的不断进步和发展，我国对于能源的需求量也与日俱增，而我国的能源整体特点是多煤缺油少气，这就迫使我国每年需要大量的进口石油以及天然气等资源来满足工业及经济发展需求。
随着国家能源市场的变动及制约，我国需要根据我国资源特点进行研究，开发出新的煤炭利用技术以满足我国的能源需求。
在“九五”期间，华东理工大学及兖矿集团有限公司通过全面的产学研合作开发出了一种新型的水煤浆气化炉—多喷嘴对置式水煤浆气化炉，这一技术的出现极大的提供了对于煤炭资源的利用程度。
本文主要对多喷嘴对置式水煤浆气化炉技术和优势进行简要介绍，并对其发展方向和存在的一些问题进行简要概述。
标签：多喷嘴；对置式；水煤浆气化0 引言随着我国工业化发展进程的加速，我国对于能源的需求量十分庞大，世界三大能源中的煤炭、石油和天然气中，我国只具有丰富的煤炭矿藏，而石油和天然气都处于稀少的状态。
这些条件都使得我国对于煤炭资源的开发和利用极为重视，煤炭资源的高效、深度利用对于我国的发展具有十分重要的战略意义。
其中煤气化技术又是其他多个工业行业的重要基础，煤气化后可以作为燃气、发电发热、液化等多种用途。
我国自主研发的多喷嘴对置式水煤浆气化技术极大的促进了我国煤化工产业的发展，也给我们的能源高效利用提供了很好的示范，这一技术的大规模使用也标志了我国的水煤浆气化技术已经处于国际先进水平。
1 多喷嘴对置式水煤浆气化技术1.1 技术简介多喷嘴对置式水煤浆气化技术其实本质是一种气流床气化技术，以大规模的煤炭高效气化技术为基础，将煤炭的深度加工与多种清洁能源生产进行结合的一种大型加压煤化工设备。
气化技术一种重要的煤炭高效利用的技术，可以将煤炭进行深度化学转化，生成天然气等多种清洁能源，现阶段已经成为煤化工产业的核心技术。
气流床气化技术是煤炭气化中最成熟的技术。
我国早期引进的是国外的德士古水煤浆气化设备，随着多喷嘴对置式水煤浆气化技术和设备的研发，我国的煤炭气化产业得到了快速的发展。
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简介多喷嘴对置式水煤浆气化技术是一种高效能的煤炭资源利用技术。
该技术通过将水煤浆喷射到气化装置中，利用高温和高压条件下的热化学反应，将煤炭转化为合成气和其他有用的化学品。
多喷嘴对置式水煤浆气化技术相比传统的气化技术有许多优势，可以提高气化效率、降低煤炭消耗量，并且能够适应各种煤种的气化。
原理多喷嘴对置式水煤浆气化技术主要由气化装置和燃料供应系统组成。
气化装置气化装置是该技术的核心部件，通常由多个喷嘴和反应器组成。
多喷嘴的设计可以提高煤炭与氧气的接触面积，增加气化反应的速率。
喷嘴之间的对置设计可以增加反应器的稳定性，避免局部过渡状况的发生。
气化装置的结构可以根据具体的应用需求进行调整和优化。
燃料供应系统燃料供应系统主要负责将水煤浆输送到气化装置中。
该系统通常包括水煤浆的储存罐、输送管道和喷嘴。
水煤浆进入喷嘴后，通过气化装置内的高温和高压气氛下的热化学反应，将煤炭转化为合成气和灰渣。
合成气可以用作燃料或用于其他化学工艺过程。
优势多喷嘴对置式水煤浆气化技术具有以下优势：1.提高气化效率：多喷嘴的设计可以增加煤炭与氧气的接触面积，加快气化反应的速率，从而提高气化效率。
2.降低煤炭消耗量：由于气化效率的提高，该技术相比传统气化技术可以降低煤炭的消耗量，减少煤炭资源的浪费。
3.适应性强：多喷嘴对置式水煤浆气化技术可以适应各种煤种的气化，包括高灰分煤和高硫煤等。
这使得该技术在煤炭资源利用方面具有广泛的应用前景。
4.灵活性高：多喷嘴对置式水煤浆气化技术可以根据实际应用需求进行灵活调整和优化。
喷嘴的数量和布置方式可以根据气化反应器的尺寸和工艺要求进行设计，提高技术的适应性。
应用多喷嘴对置式水煤浆气化技术在能源领域具有广泛的应用前景。
它可以利用煤炭等化石燃料资源，产生合成气和其他有价值的化学品。
合成气可以用作燃料，取代传统的煤炭燃烧方式，减少环境污染。
此外，合成气还可以用于化学工业和合成燃料的生产，具有较大的市场潜力。
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2015年上海市科技进步一等奖 2015年山东省科技进步一等奖 2016年国家科技进步二等奖 2017年中国石化联合会科技进步一等奖 2017年上海市科技进步二等奖
02 4000吨级水煤浆气化技术
4000吨级水煤浆气化技术
“煤炭清洁高效利用和新型节能技术” 国家“十三五”重点专项
所属项目：大规模水煤浆气化技术开发及示范 课题名称：超大规模水煤浆气化放大关键技术
工业示范
1150TPD 750TPD 2001~2005
大型化 2000TPD 2006~2010
大型化 3000TPD 2011~2015
超大型化 4000TPD 2016~2020
多喷嘴对置式水煤浆气化技术——技术优势
大型化 高效率 长周期稳定运行
降低投资 节能降耗 降低运行费用
大型化效果——180万吨/年煤制甲醇装置(60万吨/年煤制烯烃)
工程应用
提高关键设备寿命 解决结渣堵渣问题 提高系统效率 实现优化控制
大型化理论基础
系统集成创新长周期稳定运行源自大型高效水煤浆气化成套技术
多喷嘴对置式水煤浆气化技术——推广应用
国国内内外外5557个个项项目目，，115508台台气气化化炉炉
已运行26个项目，67台气化炉 累计总原料煤能力 > 20万吨煤/天，单炉最大规模4000吨级/日
4000吨级水煤浆气化技术
4000吨级水煤浆气化装置建设现场
渣水处理框架
气化及净化框架
煤浆泵房
磨煤框架
03 废锅-激冷型水煤浆气化技术
废锅-激冷型水煤浆气化技术
采用废锅-激冷流程，辐射废锅可回收相当于原料煤热
气
值8~10%的能量，用于产生高压蒸汽，作动力蒸汽或驱
化 室
动透平，可以大大降低动力煤消耗，从而明显降低系统的
4000吨级水煤浆气化技术—基础研究
气流床气化炉内颗粒壁面沉积实验研究
气化炉内壁面沉积行为分类
颗粒沉积过程可视化
液滴沉积模式分布
颗粒沉积模式分布
脱附模式分布
4000吨级水煤浆气化技术—基础研究
气流床气化炉内火焰光谱诊断
CH*辐射发光图像重建
柴油撞击火焰CH*二维分布
CH* 辐射强度 /m W S·r
及污水减量化研究
围绕高温高压下湍流混合与复杂气化反应的相互作用的复杂科学问题研 究，掌握实现水煤浆气化过程高效化、大型化的基本理论指导原理。
形成单炉4000吨级超大型水煤浆气化工艺
4000吨级水煤浆气化技术—基础研究
气流床气化炉内喷嘴雾化实验研究
气化炉内水煤浆雾化过程可视化
雾化过程统计分析 (粒径分布、稳定性和不同模式分布)
ash and slag cooling water
0.5 mm
0-4 mm
syngas
inert gas
水冷壁传热模型
表面温度分布
废锅-激冷型水煤浆气化技术
OMB水煤浆气化废锅-激冷型技术开发及示范
项目地点：陕西榆林（兖州煤业榆林能化有限公司） 项目内容：单炉日处理煤2000吨级示范装置
配套生产50万吨/年聚甲氧基二甲醚
学 问
高温、高压下复杂反应产物分离
题
高温、高压、还原性气氛下熔渣形成机理、流变特
性与传热机理
目标：长周期高效稳定运行
多喷嘴对置式水煤浆气化技术
科学原理
撞击流流场调控 多相流动反应机理 撞击火焰结构及温
度场调控
关键技术
高效长寿命喷嘴 新型耐火衬里结构 高效合成气洗涤 无波动切换技术
04
结语
结语
七五、八五 小试
渣油气化 水煤浆气化
九五 中试
22t/d
科技攻关
十三五
2007年
十五 工业示范
十一五 大型化I
单炉规模/t/d 1000 3000
气化炉数量与配置/台 9开3备 3开1备
气化装置总投资/亿元 ～13 ～10
工程问题和科学问题
喷嘴寿命
工
耐火砖寿命
程
气化炉结渣、堵渣
问
合成气洗涤系统积灰
题
水系统问题
大型化效率
科
极端条件（1300~1400℃、4.0~8.7MPa）、有 限空间内的湍流多相流动与过程强化
的变化(柴油火焰)
(柴油火焰)
柴油和水煤浆撞击火焰黑体 辐射时均分布
水煤浆撞击火焰CH*二维分布
CH*Max/(CO+H2)比值与 [O/C]e的关系(柴油火焰)
4000吨级水煤浆气化技术—基础研究
气流床气化炉内耐火砖侵蚀研究
热态试验气化炉耐火砖侵蚀特性
工业气化炉耐火砖侵蚀特性
试验及工业耐火砖侵蚀对比
渐缩结构二
废锅-激冷型水煤浆气化技术
辐射废锅数值模拟
辐射段结构示意图
直段高度为18m废锅的 速度场(左m/s）、温度场(中K)与颗粒相(右kg/m3)
废锅-激冷型水煤浆气化技术
颗粒流场数值模拟
水冷壁表面温度分布/K 渣颗粒浓度分布(kg/m3)
颗粒运动轨迹
废锅-激冷型水煤浆气化技术
水冷壁传热模拟计算
-1·m-2
1200
单喷嘴射流火焰C H *强度峰值
1000
两喷嘴撞击火焰C H *强度峰值
800
600
400
200
0
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
1.3
[O/C]e
L/De
15
单喷嘴射流火焰
12
两喷嘴撞击火焰
9
6
3
0
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
1.3
[O/C]e
CH*辐射峰值随[O/C]e L/De随[O/C]e的变化
多喷嘴对置式水煤浆气化技术——国际影响
合成气产能世界第三，为世界煤气化技术第一集团供应商
2017美国国际气化技术年会信息
成为国际三大主流气化技术提供商之一
多喷嘴对置式水煤浆气化技术
鉴定意见：该成果总体技术指标达到了国际领先水平，并保持多喷嘴
对置式水煤浆气化技术在国际同类气化技术中的引领地位
多喷嘴水煤浆气化技术 成功实现超大型化跨越
能耗。合成气水气比能满足后工序部分变换的要求。
辐
提高煤炭资源利用效率
射 废
锅
实现热量回收
满足煤基多联产、IGCC发电
激
适合F-T合成、甲醇、SNG等煤化工装置
冷 室
废锅-激冷型水煤浆气化技术
不同入口型式辐射废锅的模拟研究
不同接口及入口结构示意图
直圆拱型
缩口结构
扩口结构
渐缩结构一
不同入口结构的顶部流场特征
第六届国际多喷嘴对置式煤气化技术推广及应用研讨会
多喷嘴对置式水煤浆气化技术新进展
华东理工大学
01 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
激冷流程工艺原理简图
磨煤制浆系统
气化系统
初步净化系统
渣水处理系统
多喷嘴对置式水煤浆气化技术
技术研发历程
技术发明 及中试
22TPD 1996~2000