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

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1、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)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

2、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。  

3、 (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<1mg／m3的合成气送合成气净化系统。   来自气化炉激冷室

4、、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。   (2)合成气变换   出新型水煤浆气化炉的水煤气具有压力高、温度高、水气比高、含硫量高和含碳量高等特点。因此，选择高温耐硫变换流程，煤气不必先冷却脱硫，而是先变换后脱硫。   (3)合成气净化   甲醇装置：气体净化采用有机硫水解、耐硫变换、NHD脱硫和脱碳、氧化铁精

5、脱硫技术。   发电装置：设置有机硫水解、NHD脱硫。   甲醇装置与发电装置的合成气净化能力依甲醇产量和发电量不同的需要而设置，届多联产技术。   酸性气体(H2S、CO2)的脱除采用NHD脱硫、脱碳工艺。该工艺在－5～24℃下操作，尤其在3.5MPa左右压力下对H2S、CO2、COS选择吸收能力较强，适应对H2S、CO2含量高的气体净化。而且NHD溶液挥发性小、无毒、无腐蚀，具有能耗低、消耗低、成本低的优点。   硫回收采用克劳斯+还原－吸收硫磺技术，以确保满足环保要求。   冷冻采用氨吸收制冷技术，利用变

6、换低位余热，以降低电耗。   (4)甲醇合成   甲醇合成塔采用华东理工大学的专利技术，甲醇精馏采用先进的三塔技术。2 新型(多喷嘴对置)水煤浆气化炉技术指标   (1)该气化炉有效气体(CO+H2)达83％，它比相同条件下的德士古炉(80％～81％)高1.5％～2.0％。   (2)碳转化率大于98％(德士古炉为95％)，比德士古技术高2％～3％。   (3)比煤耗为550kg，比德士古炉的640kg低7％。   (4)生产1000m3(标态)有效气体的比氧耗为380m3(标态)，比德士古炉的410m3(标态

7、)低 7％。3 国内、外煤气化技术情况3.1 国外气化技术   1812年世界上第一家生产煤气的公司成立于英国，显示了气体燃料作为热力与动力来源的优越性。早期的煤气化技术采用固定床，最有代表性的是1933年LurgiOil，GasandChemicals Company(Lmgi)开发的加压气化炉，几经修改完善，沿用至今。该炉型的生产强度较低，尚未出现日处理千吨煤级的商业装置。从煤种和粒度的适应性、单系列、大型化、高强度等指标加以衡量，该炉型有其不足之处。   流化床气化炉始于1922年的Winkler(德国专

8、利)，此后HighTemperatureWinkler(HTW)、U-Gas(1nstituteOfGasTechnology技术)、KRW(M.W.Kellog技术)等技术相继问世。   从煤种和粒度的适应性、生产强度、大型化等方面看，流化床难以与气流床竞争。迄今世界上已商业化的IntegratedGasificationCombinedCycle(IGCC)大型(250MW以上)电