德士古煤气化技术发展概况及简介

德士古煤气化技术发展概况及简介

Texaco水煤浆加压气化工艺简称TCGP ,是由美国德士古石油公司开发的。第一套处理15 t/d煤的中试装置于1948年在美国洛杉矶附近的MONTEBELLO建成。1958年在美国圣弗吉里MONGANTOWN建立了处理100 t/ d煤的原形炉，操作压力2.8MPa,气化剂为空气,生产的合成气用于合成氨，1979年在联邦德国完成工业操作试验。Texaco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,经过研究机构的逐步完善,已于20世纪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。中国从20世纪90年代初开始大量引进该技术。如山东鲁南化肥厂、上海焦化厂、陕西渭河化肥厂、淮化集团有限公司等均采用该流程。

GE德士古（Texaco）水煤浆加压气化技术，属气流床加压气化技术，原料煤经磨制成水煤浆后泵送进气化炉顶部单烧嘴下行制气，原料煤运输、制浆、泵送入炉系统比干粉煤加压气化要简单。单炉生产能力大，目前国际上最大的气化炉日投煤量为2000t，国内已投产的气化炉能力最大为1000t/d。设计中的气化炉能力最大为1600t/d。对原料煤适应性较广，气煤、烟煤、次烟煤、无烟煤、高硫煤及低灰熔点的劣质煤、石油焦等均能用作气化原料。但要求原料煤含灰量较低、还原性气氛下的灰熔点低于1300C，灰渣粘温特性好。气化压力从2.5、4.0、6.5到8.5MPa皆有工业性生产装置在稳定长周期运行，装置建成投产后即可正常稳定生产。气化系统的热利用有两种形式，一种是废热锅炉型，可回收煤气中的显热副产高压蒸汽，适用于联合循环发电；另一种是水激冷型，制得的合成气的水气比高达1.4，适用于制氢、制合成氨、制甲醇等化工产品。气化系统不需要外供过热蒸汽及输送气化用原料煤的N2或CO2。气化系统总热效率高达94-96%。气化炉结构简单，为耐火砖衬里。气化炉内无转动装置或复杂的膜式水冷壁内件，所以制造方便、造价低，在开停车和正常生产时无需连续燃烧一部分液化气或燃料气（合成气），煤气除尘比较简单。碳转化率达96-98%；有效气成分（CO+H2）约为（80-83%）；有效气（CO+H2）比氧耗为336-410M3/ Km3，有效气（CO+H2）比煤耗为550-620Kg/Km3。国外已建成投产的装置有6套，15台气化炉，国内已建成投产的装置有7套，21台气化炉，正在建设、设计的装置还有4套，13台气化炉，已建成投产的装置最终产品有合成氨、甲醇、醋酸、醋酐、氢气、一氧化碳、燃料气、联合循环发电，各装置建成投产后，一直连续稳定，长周期运行。装备国产化率已达90%以上，由于国产化率高、装置投资较其他加压气化装置都低。国内已掌握了丰富的工程技术经验，已培养出一大批掌握该技术的设计、设备制造、建筑安装、煤种评价、试烧和工程总承包的单位及工程技术人员。缺点是气化用原料煤受气化炉耐火砖衬里的限制，适宜于气化低灰熔点的煤。气化炉耐火砖使用寿命较短，一般为1-2年，国产砖寿命为一年左右，有待改进。气化炉烧嘴使用寿命较短，一般使用2个月后，需停车进行检查、维修或更换喷嘴头部，有待改进提高。

有着30年应用经验的德士古煤气化技术在中国应用也十几年了，是较成熟的煤气化技术。从技术的掌握和操作的熟练，设备的国产化和配套的耐火材料的制造都有较大优势。德士古煤气化技术的主要优点是水煤浆带来的，即较容易把压力升上去。如南化的气化炉压力达到了8.4MPa，这样就可能实现不需压缩直接合成甲醇，节省了压缩能耗。德士古煤气化技术的缺点也跟水煤浆有关，水煤浆中含有40%的水，使它的热值降低。对煤质的限制变得较严格，如成浆性差的煤、灰分较高、灰熔点高的煤经济性较差；气化效率相对较低，碳转化率约为95%。比氧耗是各种气流床气化工艺中最高的，约为400标立方米/千立方米（CO+H2）；必须采用热炉壁，每炉耐火砖要50万美元，进口的要100万美元，寿命不到2

年。价值15万美元的喷嘴只能运行2个月左右就要拆下修理。

德士古水煤气化工艺流程

1、制浆系统

制浆系统用于水煤浆的制备。原料煤经煤称重给料机计量后送人磨机，同时在磨机中加入水、添加剂、石灰石、氨水，经磨机研磨成具有适当粒度分布的水煤浆，合格的水煤浆由低压煤浆泵送人煤浆槽中。

2、合成气系统

水煤浆经高压煤浆泵加压后与高压氧气经德士古烧嘴混合后呈雾状喷入气化炉燃烧室，在燃烧室中进行复杂的气化反应，生成的煤气(称为合成气)和熔渣经激冷环及下降管进人气化炉激冷室冷却，冷却后的合成气经喷嘴洗涤器进人碳洗塔，熔碴落人激冷室底部冷却、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。

3、烧嘴冷却系统

德士古工艺烧嘴是气化装置的关键设备，一般为三流道外混式设计，在烧嘴中煤浆被高速氧气流充分雾化，以利于气化反应。由于德士古烧嘴插人气化炉燃烧室中，承受1400℃左右的高温，为了防止烧嘴损坏，在烧嘴外侧设置了冷却艋管，在烧嘴头部设置了水夹套，并由一套单独的系统向烧嘴供应冷却水，该系统设置了复杂的安全联锁。

4、锁斗系统

落入激冷室底部的固态熔渣，经破渣机破碎后进人锁斗系统（锁渣系统），锁斗系统设置了一套复杂的自动循环控制系统，用于定期收集炉渣。在排渣时锁斗和气化炉隔离锁斗循环分为减压、清洗、排渣、充压四部分，每个循环约30分钟，保证在不中断气化炉运行的情况下定期排渣。

锁渣系统主要有渣罐、锁渣阀、排渣阀、渣罐和冲洗水罐组成，锁渣阀一般有两个，排渣阀一个，在集渣时需给渣罐充压，渣罐压力与气化炉接近时打开锁渣阀，集渣结束后关闭锁渣阀门，对渣罐卸压，排到常压后打开排渣阀门，排渣结束并冲洗完渣罐后，关闭排渣阀，对渣罐充压，重复循环。

5、闪蒸及水处理系统

闪蒸及水处理系统主要用于水的回收处理。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。首先黑水送人高压、真空闪蒸系统，进行减压闪蒸，以降低黑水温度，释放溶性气体及浓缩黑水，经闪蒸后的黑水含固量进一步提高．迭往沉降槽澄清，褴清后的水循环使用。