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。

二、德士古加压水煤浆气化工艺对煤质的要求

目前适宜于水煤浆加压气化的是气化反应活性较高的年轻烟煤，而烟煤中最适宜的是长焰煤、气煤等。从经济运行角度来考虑，对原料煤的具体要求为：

1、发热量：大于25MJ/Kg，越高越好；

2、灰分：灰分含量低于15％(包括加入助熔剂CaO后)，最好低于12％；

3、挥发分：大于25％(wt)，挥发份高的煤活性好，才能获得较高的碳转化率，节省氧耗；

4、水分：内水≤8%，总水份含量越低越好；

5、灰熔点：1300℃以下，如灰熔点较高，可采取加助熔剂如石灰石粉，将灰熔点降下来；

6、可磨性好。

三、德士古加压水煤浆气化技术主要工艺技术指标

气化条件：

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

原料消耗：

1、原料煤610（Kg/KNm3有效气）

2、氧耗400（Nm3/KNm3有效气）

3、蒸汽 0（Kg/KNm3有效气）

效率：

1、碳转化率95-99%

2、冷煤气效率 72%

3、煤气组成：有效成份78-82% （CO+H2）

四、德士古加压水煤浆气化技术主要设备

水煤浆气化工艺过程包括水煤浆制备、水煤浆加压气化、和灰水处理三部分。水煤浆制备一般采用湿法棒磨或球磨，合成氨厂气化流程选择激冷式流程，灰水处理一般采用高压闪蒸、真空闪蒸、灰水沉淀配细灰压滤的流程。德士古加压水煤浆气化工艺主要设备有煤称量给料机、磨煤机、煤浆振动筛、低压（高压）煤浆泵、工艺喷嘴、气化炉、破渣机、锁渣罐、文丘里喷嘴洗涤塔、洗涤塔、高压（低压）闪蒸塔，配套空分制氧装置。

德士古气化炉燃烧室有：12.74m3、16.98 m3、25.47 m3等几种不同容积的炉型。12.74m3和25.47 m3的炉子为标准设计，均有工业化生产经验。12.74m3的炉子外径2794mm，内径均为1676 mm；25.47m3的炉子外径为3175mm，内径均为2134 mm；16.98m3的炉子属非标准炉，尚无工业化经验，其外径和内径与12.74m3的炉子相同，但燃烧室高度比同尺寸标准炉高2m，由于L/D增大了近40%，气体在燃烧室内循环有所变差，对气化反应不利。这几种炉型的下部激冷长度因煤种及能力的不同而不同，其长度约为6-10 m。

12.74m3标准气化炉炉径2800mm，高14600mm，壳体为

1/4Cr1/2Mo耐热合金钢，内衬高铬耐火砖，下部为激冷室，激冷环材质为Incoloy800，气化炉膛体积约450ft3(12.7m3)，气体在炉内停留时间5.5s。在3.0MPa压力下，投煤量为450t/d；在4.0MPa压力下，投煤量为600t/d；在6.5MPa压力下，投煤量为900t/d。

五、德士古加压水煤浆气化技术改造投资

德士古水煤浆气化技术在操作压力与工艺设备等方面与目前小氮肥企业普遍采用的固定床间歇制气工艺相差较大，原料煤本地化改造中采用德士古加压水煤浆气化工艺，需实施的工程内容有：

1、水煤浆气化工艺过程的三部分：水煤浆制备、水煤浆加压气化、灰水处理都需要新建。

2、空分制氧系统。

3、配套改造部分。德士古水煤浆加压气化压力2.7～

6.5Mpa，对于新建装置，气化压力采用6.3Mpa是最佳的；但对于老装置改造，气化压力的选择一定要考虑与老系统工艺的配套：

①气化采用废锅式流程，加压的煤气减压后送现有半水煤气脱硫装置，然后送压缩机经加压后送变换、脱碳、铜洗、合成等，气体减压将造成产品能耗的增加。该改造方案可最大限度地利用原有设备，降低现有装置改造工程费用，但气化流程增加了废热锅炉投资，从经济角度考虑，该方案不可取。②气化采用激冷流程，加压的煤气经半水煤气脱硫后减压送变换，变换后去压缩机，气体经压缩后送脱碳、铜洗、合成。该改造方案，需建设新的脱硫装置取代现有半水煤气脱硫系统，压缩机也须进行相应的改造。③根据现有脱碳装置压力等级，确定气化压力。气化采用激冷流程，加压的煤气经半水煤气脱硫、变换后去脱碳，然后送压缩机经压缩后送铜洗、合成。该改造方案，需建设新的脱硫、变换装置取代现有半水煤气脱硫、变换系统，压缩机也必须进行相应的改造。