德士古水煤浆气化技术改造工程设计介绍

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1、德士古水煤浆气化技术改造工程设计介绍林彬彬（中国天辰化学工程公司，天津）2004-07-161  概述   能源是发展国民经济和提高人民生活水平的重要物质基础，而我国能源资源的特点，又决定了我国是以煤为主的能源结构。能源生产和消费结构中煤炭的比例分别为75.5%和75%。据有关方面预测，即使到2010年，我国能源结构中，煤炭的比例仍高居71.7%和69%。能源结构中以煤炭为主的局面长期不会改变。   一般说来，面向未来的洁净煤气化技术生产体系是以洁净煤气化技术为基础，将城市煤气、洁净发电和供热、液体燃料等清洁能源产品的生产与碳一化学深加工相结合，如联合循环

2、发电（IGCC）和碳一化学甲醇、醋酸等为基础的化工生产相结合。这种洁净气化技术生产体系与目前常规燃煤锅炉技术相比，不但在热效率上有较大的提高，而且对大气环境的影响具有根本性的改变。尤其对高硫煤而言，更具有特殊的意义。预计未来，当石油和天然气的成本因资源枯竭会明显上涨，煤炭不仅是能源资源，也将是化学工业惟一可靠的基本原料来源。特别是生产合成氨和碳一化学含氧化合物，煤化工更具有竞争力。   因此，我国自80年代末至今已相继引进鲁南、上海三联供、渭河、淮南、浩良河五套以水煤浆为原料的德士古气化装置，现又引进的还有金陵化肥、神木甲醇、南化大化肥、湘火炬等装置，同时也

3、有兖矿、惠生等公司正在同德士古公司接触。我国90%以上的氮肥企业是以无烟煤或焦炭为原料，使用固定床间歇气化技术生产半水煤气，作为合成氨（或甲醇）的原料气。该气化技术存在的主要问题：一是原料（无烟煤、焦炭）价格高，企业亏损，生产难以为继；二是环境要求越来越高，间歇式固定床气化吹风气排放对环境的污染较严重，治理困难。为了解决上述问题，使企业走出困境，就必须采用高新技术加快企业改造步伐，提高企业的竞争能力，同时随着天然气和油品价格的上涨，醇醚燃料和甲醇的广泛应用，以煤为原料的德士古水煤浆加压气化将有越来越广泛的市场。2  德士古气化技术的特点   德士古水煤浆加压

4、气化法为目前世界上先进的气化技术之一，属气流床加压气化法。其特点是该工艺对煤的适应范围较宽，可利用粉煤，单台气化炉生产能力较大，气化操作温度高，液态排渣，碳转化率高，煤气质量好，甲烷含量低，不产生焦油、萘、酚等污染物。排出粗灰渣可以用作水泥的原料和建筑材料。三废处理简单，易于达到环境保护的要求。生产控制水平高，易于实现过程自动化及计算机控制。   （1）工业化情况   Texcao公司自1957年在蒙特培罗（Monetebello）研究室开始以氧为气化剂对煤、焦进行气化研究，1973年建立了一套投煤量15t/d的试验装置进行加压水煤浆气化试验。经过30年的试

5、验及工业化过程，德士古水煤浆加压气化工艺已经发展成为一项先进、成熟可靠的煤气化工艺。具体工业应用情况见表1。   （2）加压水煤浆气化的优点   ①煤种适应性广。年轻烟煤，粉煤皆可作原料，灰融点要求不超过1350℃，煤可磨性和成浆性好，制得煤浆浓度要高于60%为宜。   ②气化压力范围大。从2.5～8.0MPa皆有工业化装置，以4.0MPa较为普遍，随着装置规模的大型化，6.5MPa也越来越被采用，气化压力高可节省合成气压缩功。   ③气化炉热量利用率高。有激冷工艺制得含蒸汽量高的合成气如用于生产合成氨，在变换工序不需再外加蒸汽，也可采用废锅流程回收热量

6、，副产高压蒸汽，但废锅设备价格较高，可择优选用。   ④气化炉内无传动装置，结构比较简单。   ⑤单位体积产气量大，一台直径2800mm，4.0MPa气化炉产生气体，可日产氨（或甲醇）500t，国内已有最大直径3200mm。   ⑥有效气成分高，CO+H2≥80%，排渣无污染，污水污染小，易处理。因高温气化，气体中含甲烷很低（CH4≤0.1%），无焦油，气化炉排渣无污染，可用作铺路路渣，污水含氰化物少，易处理。   ⑦产品气一氧化碳和氢含量高是碳一化学最好的合成原料气，可用来生产合成氨、甲醇、制氢、羟基合成原料气，用途广泛。   ⑧碳转化率高，最高可达

7、98%以上。3   水煤浆气化对煤质的要求    (1)Texaco水煤浆气化对煤质适应性较广。除褐煤、泥煤及热值低于22940kJ/kg、灰熔点高于1350℃的煤不太适用外，其他粘结性煤、含灰量较高的煤、石油焦、烟煤均可作原料。   (2)煤中灰含量对消耗指标的影响。煤中灰含量增加会增加氧气的消耗，同时也增加每m3有效气（CO+H2）的煤消耗量，一般煤中灰含量从20%降到6%，可节省5%的无灰干基煤消耗，节省氧气消耗10%左右。同时也使灰、黑水中的固含量升高，系统管道、阀门、设备的磨损率大大加剧。我们认为煤的含灰量应≤19%。   (3)煤的灰熔点。由于气

8、化炉内操作温度一般在煤的