德士古煤气化技术改造的几个思路

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1、德士古煤气化技术改造的几个思路许令奇(安徽淮化集团有限责任公司，安徽淮南)2003-05-161 德士古煤气化技术在我国的应用      德士古煤气化技术在我国的应用始于80年代末，从国内已投入运行装置的运行效果来看，该技术控制简单、生产稳定、安全可靠，装置的开工率、设备国产化率高。经过十余年的吸收、消化，我国在水煤浆气化领域积累了丰富的设计、安装、开车以及技术研究开发经验。2 德士古煤气化技术发展的几个思路2.1 配煤技术的应用   2.1.1 德士古气化工艺对煤质的要求   煤的灰分、成浆性、灰熔点、粘温特性是影响德士古气化经济运行的几个重要指标。煤中的灰虽不直接参加气化反应，但要消耗反

2、应热，增加氧耗、煤耗，灰分每增加1％，氧耗将增加0.6％以上。灰分多，渣量多，随渣而损失的碳也相应增加，且给锁渣系统及灰水处理系统的运行带来难度。成浆性能好的煤易制得较高浓度的煤浆，可降低制浆成本，煤浆浓度高，合成气中的有效气体成分(CO＋H2)将增加。根据经验，煤浆浓度每提高1％，(CO＋H2)将增加0.5％以上。德士古气化为液态排渣，灰熔点高，操作温度就高。在正常生产条件下，耐火砖表面有一层煤渣层，适当厚的渣层可以减缓气体和熔渣对砖表面的冲刷，温度低时渣层较厚，温度高时渣层较薄，会影响耐火砖的使用寿命，不利于系统的经济运行。煤的粘温特性也直接影响气化炉的操作温度，有时灰熔点低的煤，灰的粘

3、性温度并不低，如义马煤其T4温度一般小于1300℃，当温度在1400℃以上时，灰粘度较小，低于1400℃，灰粘度急剧增大，流动性变差(见图1)，故气化炉操作温度应综合考虑灰熔点和灰粘度。国内四家投运德士古炉(鲁南2台，上海4台，渭化3台，淮化3台)几年来的实践表明，低灰分、成浆性能好、灰熔点低、粘温特性好的煤比较适合气化。2.1.2 配煤技术的应用   德士古煤气化对原料煤的苛刻要求，使单一的原料煤种很难满足系统正常运行的需要，采用配煤技术，扩大气化用煤来源已成为国内现有德士古气化厂的共同之举。陕西渭河化肥厂由原来的灰熔点较高的黄陵煤改为灰熔点较低的华亭煤；鲁南由灰熔点较高的七·五煤改为混配

4、精煤；淮化也由原灰分高、灰熔点高的义马煤改为义马煤中掺配石油焦、华亭煤、北宿煤、三河尖煤等，且都取得了成功，掌握了一定的配煤经验。配煤不但可以使原不能用于气化的单煤、石油焦可以气化，拓宽了德士古气化的原料来源，并能保持系统的长周期稳定运行，降低煤耗、氧耗。表l为淮化配煤前后的经济技术指标对比。可见采用配煤后，吨氨煤耗和氧耗都有了明显下降。2.2 气化反应机理及技术思路2.2.1 气化反应机理   水煤浆气化过程属于受限气流床气化反应，出煤浆泵的水煤浆经喷嘴雾化后，在气化炉内约1400℃的高温条件下，经历升温、水分蒸发、脱挥发分、挥发分燃烧、残炭燃烧及一系列的气化反应，生成(CO＋H2)含量约

5、80％的合成气。气化的目的反应如下。   C＋CO2＝2CO       (1)   C＋H2O＝CO＋H2   (2)   (1)、(2)反应均为吸热反应，需要的热量由燃烧反应生成的燃烧热来提供，主要燃烧反应有：   C＋O2=CO2    (3)   C＋0.5O2=CO (4)   CH4+2O2＝CO2+2H2O   (5)   但影响煤气组成的反应有两个，即：      CO2＋H2==CO＋H2O   (6)   CH4＋H2O＝CO＋3H2   (7)   实践已经证明在气流床气化条件下，进行的为逆变换反应(6)、甲烷转化反应(7)，而不是正变换反应、甲烷化反应。反应(6)为吸

6、热反应，焓变不大，化学平衡常数对温度不敏感。2.2.2 制备高浓度、高有效组分煤浆的技术思路   由以上反应可看出，制备高浓度、高有效组分的煤浆，降低进气化炉煤浆的水含量，是提高合成气有效气体组分(CO＋H2)含量，降低消耗，实现经济运行的有效手段。制备优质煤浆的技术思路有以下几个方向。   (1)降低煤的内在水分   煤的内在水分是影响煤成浆性最直接的因素，选择内在水分低、成浆性能好的煤是一种方法；同样在制备煤浆前对煤进行低温热处理、选择性破碎，以减少不利于煤浆特性的惰性组分，提高水煤浆浓度，也可提高煤的制浆浓度。   (2)开发高浓度煤浆添加剂      通过对煤表面物化性质的研究，寻找

7、与之分子结构相对应的优良添加剂，降低水煤浆中的含氧官能团和亲水官能团，减小空隙率，从而提高煤的制浆浓度。国内许多大学及研究机构一直在做这方面的工作，并取得了一定的进展。据悉南京大学水煤浆添加剂研究所已成功开发出新型优良添加剂，可以制得浓度在70％以上的水煤浆。   (3)开发三元混合煤浆   降低煤浆中的水含量，增加有效组分，开发由煤、水或有机废水、油组成的三元混合料浆，改变现行由单一煤制浆的状况，提高进炉煤