煤气化技术简介

煤气化技术简介我国是富煤炭、缺油气、可再生能源总量有限的国家，在我国的煤炭储量中劣质煤占总储量的80%以上。近些年，煤化工在全球范围内得到了迅速发展;生产合成气的原料主要有煤、石油焦、石油和天然气，但石油焦、石油和天然气在当地无资源，相比较而言，煤炭资源丰富，对于我国这样一个煤炭资源相对丰富的国家，煤化工在我国化学工业中将占有越来越重要的地位。煤气化生产的合成气，是制备合成氨、甲醇、液体燃料、天然气等多种产品的原料，煤气化工艺技术的进步带动着煤化工技术的整体发展，可以保证以煤为原料生产合成气制作下游产品的可靠性和稳定性.煤气化是一个热化学过程。以煤或煤焦为原料，以氧气（空气、富氧或纯氧）、水蒸气或氢气等作气化剂，在高温条件下通过化学反应将煤或煤焦中的可燃部分转化为气体燃料的过程.煤气化是煤化工的“龙头"，也是煤化工的基础。煤气化工艺是生产合成气产品的主要途径之一，通过气化过程将固态的煤转化成气态的合成气，同时副产蒸汽、焦油、灰渣等副产品。一、煤气化技术分类及概况目前以煤为原料生产合成气的煤气化技术按照气化炉内物料流动方式来划分，主要有三大类：固定床（或称为移动床）、流化床和气流床.其中具有代表性的煤气化技术如下：1_1—，_VcjiH'v\3C1也—・W添亿床Mrklcr■也HT,，'£丫…一「口与、安」聚J〜「叮瞥点"--——1机标一寸同I*%—T*航天八点方一尸¥——~~一—zkM-CE，气化.多福41t气化，清华机E-G05等各种气化技术已经发展多年，但在目前的情况下，并没有一种气化技术可以适用于所有的工程项目。气化技术的选择要综合从原料煤种、装置规模、产品方案、业主的详细要求，从整个工厂的角度具体分析确定气化方法。固定床气化的煤质适应范围较广，除黏结性较强的烟煤、热稳定性差的煤以及灰熔点很低的煤外，从褐煤到无烟煤均可气化。固定床气化的缺点是单炉产气量略小，反应温度较低，蒸汽的分解率低，气化装置需要大量的蒸汽气化装置所产生的废水中还含有大量的酚、氨、焦油，污水处理工序流程长投资高大。由于出气化炉的煤气中的甲烷含量较高，对于煤制城市煤气或天然气项目，有较高的优势.碎煤固定层加压气化采用的原料煤粒度为6〜50mm,气化剂采用水蒸汽与纯氧作为气化剂。该技术氧耗量较低，原料适应性广，可以气化变质程度较低的煤种（如褐煤、泥煤等），得到各种有价值的焦油、轻质油及粗酚等多种副产品。该技术的典型代表是鲁奇加压气化技术和BGL碎煤熔渣气化技术.流化床气化首次工业化大规模应用是温克勒用于粉煤气化，该技术在1922年获得专利之后，就广泛应用于化工合成、冶金、干燥、燃烧、换热等工业过程中。流化床气化的优点是床层温度均匀，传质传热效率高，煤的适用性广，产品煤气中基本不含有焦油和酚类物质。缺点是对煤的颗粒度要求较高，且气体中带出细粉过多，影响了碳转化率。目前，流化床技术在中小型煤化工项目中有所应用，对于大型煤化工项目，正在进一步开发。粉煤流化床加压气化又称之为沸腾床气化，这是一种成熟的气化工艺，在国外应用较多，该工艺可直接使用0〜6mm碎煤作为原料，备煤工艺简单，气化剂同时作为流化介质，炉内气化温度均匀，典型的代表有德国温克勒气化技术，山西煤化所的ICC灰融聚气化技术和恩德粉煤气化技术。虽然近年来流化床气化技术已有较大发展，相继开发了如高温温柯勒（HTW）、U-Gas等加压流化床气化新工艺以及循环流化床工艺（CFB）,在一定程度上解决了常压流化床气化存在的带出物过多等问题，但仍然存在煤气中带出物含量高、带出物碳含量高且又难分离、碳转化率偏低、煤气中有效成分低，而且要求煤高活性、高灰熔点等多方面问题。气流床气化是最清洁，也是效率最高的煤气化类型.粉煤在1200-1700c时被氧化，高温保证了煤的完全气化，煤中的矿物质成为熔渣后离开气化炉。气流床所使用的煤种要比移动床和流化床的范围更广泛。使用氧气可以使气化更有效，并可避免水煤气被氮气稀释，水煤气的热值也将高于空气氧化炉所产生的水煤气的热值。气流床气化单炉产量大、气化压力和效率高，适用于甲醇、醋酸、合成氨、IGCC等大型、超大型的化工装置，也可为大型的石油化工装置提供氢气。气流床加压气化技术大都以纯氧作为气化剂，在高温高压下完成气化过程，粗煤气中有效气（CO+H2）含量高，碳转化率高，不产生焦油、茶和酚水等，是一种环境友好型的气化技术。气流床气化技术主要分为水煤浆气化技术和粉煤气化技术，水煤浆气化技术的典型代表有：GE水煤浆加压气化技术、华东理工大学的多喷嘴对置式水煤浆气化技术、清华大学非熔渣一熔渣氧气分级气化技术以及西北化工研究院的多元料浆气化技术。粉煤气化技术典型代表有Shell的SCGP粉煤气化技术、西门子公司的GSP粉煤气化技术、科林干粉煤加压气化技术、西安热工研究院的两段式干粉煤加压气化技术和北京航天动力研究所的HT—L气化技术等。二、各种气化技术简介目前已在国内应用的煤气化技术多达10余种，具体情况如下:序号气化技术技木拥启力适应煤种代表企业1鲁奇碎煤气化固定床德国鲁奇公司褐煤、不粘结性或弱粘结性的煤天脊煤化工2GE水煤浆气化气流床美国GE公司低灰熔点的煤渭河化工3多元料浆气化气流床西北化工研究院低灰熔点的煤安徽淮化4多喷嘴对置水煤浆气化气流床华东理工大学低灰熔点的煤江苏灵谷5Shell干煤粉气化气流床荷兰壳牌煤种基本无限制安庆石化6GSP干煤粉气化气流床德国西门子煤种基本无限制神华宁煤7两段式干煤粉气化气流床西安热工研究院煤种基本无限制华能天津8多喷嘴对置干粉煤气化气流床华东理工大学煤种基本无限制尚未投运9HT-L粉煤加压气化气流床航天长征公司煤种基本无限制鲁西化工10非熔渣一熔渣分级气化气流床清华大学煤种基本无限制阳煤+喜11WHG（五环炉）煤气化气流床五环工程公司煤种基本无限制尚未投运12水煤浆水冷壁煤气化气流床清华大学煤种基本无限制阳煤+喜13BGL熔渣煤气化固定床英国燃气公司褐煤、不粘结性或弱粘结性的煤以大化金新14CCG干煤粉气化气流床德国科林工业集团煤种基本无限制兖矿贵州开阳（一）固定床气化技术移动床气化又称固定床气化，属于逆流操作。分为常压与加压两种。常压法比较简单，但要求用块煤，低灰熔点的煤难以使用。加压法是常压法的改进和提高，常用O2与水蒸气为气化剂，对煤种适应性大大提高。属于这类炉型的气化炉有UGI炉、鲁奇（Lurgi）炉和液态排渣鲁奇（BGL）炉等。1、UGI炉固定床气化炉常压UGI炉以块状无烟煤或焦炭为原料，以空气和水蒸气为气化剂，在常压下生产合成原料气或燃料气。该技术是20世纪30年代开发成功的，设备容易制造、操作简单、投资少。但是，这种常压煤气化技术设备能力低、三废量大以及必须使用无烟块煤等缺点变得日益突出。①UGI炉单炉生产能力小。即使是最大的3.6m炉，单炉的产气量也只有12000m3/h（标）左右，使得气化炉数量增多，布局十分困难。②UGI炉生产现场操作环境恶劣。一层潮湿，二层闷热，三层升腾的蒸汽让人难以忍受。③一个制气循环分为吹风、上吹、下吹、二次上吹、空气吹净5个阶段。气化过程中大约有1/3的时间用于吹风和倒换阀门，有效制气时间少，气化强度低。另外，需要经常维护气化区的适当位置，加上阀门开启频繁，部件容易损坏，因而操作与管理比较繁琐。④来自洗气箱和洗气塔的大量含象废水和吹风气，对河流和空气造成严重污染。⑤UGI炉对煤质的要求极为严格，原料必须是25~80mm的无烟块煤，入炉煤必须经过筛选，筛选下来的粉煤和碎煤只能低价卖出或烧锅炉.⑥UGI炉碳转化率低，渣中含碳量高达22%以上，造成煤的大量浪费.⑦UGI炉出炉煤气中CO+H2只有70%左右，而且炉出口温度低，气体含有相当量的煤焦油，给气体净化带来困难。UGI炉目前已属于落后的技术，国外早已不再采用。我国的中小氮肥厂仍有3000多台UGI炉在运转。2、Lurgi（鲁奇）加压气化炉鲁奇碎煤加压气化技术是20世纪30年代由联邦德国鲁奇公司开发的是目前世界上建厂数量最多的煤气化技术.Lurgi加压气化炉压力2.5〜4。0MPa,气化反应温度800~900C,固态排渣，以小块煤（对入炉煤粒度要求是6mm以上，其中13mm以上占87%,6~13mm占13%）为原料、蒸汽一氧气连续送风制取中热值煤气.①鲁奇碎煤气化技术对煤种和煤质的要求较高，只能使用弱黏结烟煤和褐煤，灰熔点大于1500Co对强黏结性、热稳定性差、灰熔点低以及粉状煤则难以使用。②生产能力大，自工业化以来，单炉生产能力持续增长。③气化炉结构复杂，炉内设有破黏结煤分布器、炉算等转动设备，制造和维修费用大.④进料用灰锁上、下阀的使用寿命最长仅为5~6个月，而且长期依赖进口。⑤出炉煤气中含有焦油、酚等，煤气净化和污水处理工艺复杂、流程长、设备多，炉渣含碳5%左右.与UGI炉相比，Lurgi炉有效的解决了UGI炉单炉生产能力小的问题。同时由于在生产中是用了碎煤，也使煤的利用率得到相应提高。3、液态排渣鲁奇（BGL）炉1984年鲁奇公司和英国煤气公司联合开发了BGL液态排渣鲁奇炉，该炉操作压力2。5~3.0MPa,气化反应温度1400〜1600C。炉结构比传统Lurgi炉简单，取消了转动炉算。与固态排渣法相比较，液态排渣加压气化法的主要特点是:①气化强度高，上产能力大：②水蒸气耗量低，水蒸气分解率高；③煤气中可燃组分增加，热值提高;④煤种适应性增强；⑤碳转化率、气化效率和热效率均有提高；⑥对环境污染减少.液态排渣法固定床加压气化具有一系列优点，因而受到广泛重视。但是由于高温、高压的操作条件，对于炉衬材料、熔渣池的结构和材质以及熔渣排出的有效控制都有待于不断改进.（二）流化床气化技术流化床煤气化又叫沸腾床煤气化，它是以小颗粒煤为气化原料，细粒煤在自下而上气化剂的作用下，保持连续不断的和无秩序的沸腾和悬浮状态运动，迅速地进行混合和热交换，以至整个床层温度和组分均一，使气、固两相流态化，煤与气化剂在一定温度和压力条件下反应生成煤气。1、流化床煤气化技术迅速发展的原因1）生产强度比固定床大；2）以小颗粒碎煤为原料，适应采煤技术发展；3）对煤种煤质适应性强，可利用如褐煤等高灰劣质煤为原料，以实现原料本地化。一般流化床煤气化炉不能从床层中排出低碳灰渣，这是因为要保持床层中高的煤灰比和维持稳定的不结渣操作，流化床内必须混合良好。因此，排出的灰渣组分与炉内混合物料组分基本相同，故排出的灰渣含碳量较高（15%〜20%）。针对上述问题提出了灰粘聚（灰融聚、灰熔聚、灰团聚）的排灰方式，即提高流化床局部区域温度，使煤中的灰分在软化（ST）而未熔融的状态下，相互碰撞粘结成含碳量较低的灰渣球，有选择地排出炉外。它与传统的固态和液态方式不同。与固态排渣相比，降低了灰渣中的含碳量；与液态排渣相比，减少了灰渣带走的显热损失；从而提高了气化过程的碳的利用率,它是煤气化排渣技术的重大发展。灰粘聚流化床气化技术早在20世纪50年代法国南希大学就进行过小型实验,证明灰粘聚流化床技术是可行的。在此基础上美国开发了U—gas和KRW两种工艺，取得了大量数据和成功经验，为商业化奠定了良好的基础条件。2、流化床技术的原理气化剂从气化炉底部以一定的速度进入气化炉内，使床层内的煤粒沸腾流化起来，气、固两相充分混合接触反应，使碳的氧化更完全。从气化炉上部带出的飞灰经旋风分离器分离出的细灰煤粉返回炉内进行循环，从而提高过程的总效率.气化炉内设有中心管且在气化炉底部设置灰粘聚分离装置，在炉内上部形成局部高温区，使灰渣粘聚成球，借助灰渣与煤粉的质量差异对灰渣选择性控制排出，降低灰渣中的含碳量。灰粘聚循环流化床技术不同于早期的流化床技术就在于：早期流化床技术带出物损失的碳和灰渣中损失的碳均比较高，且它仅适用于高化学反应活性的低灰褐煤等煤种，而灰粘聚循环流化床技术不仅解决了带出物损失的碳和灰渣中损失的碳均比较高的技术问题，而且煤种扩大到褐煤、烟煤、无烟煤、焦煤等。3、流化床技术特点灰粘聚循环流化床气化技术是国内自主开发的粉煤气化技术，它具有以下特点：1）煤种适应性广，可使用冶金焦、瘦煤、烟煤、无烟煤、长焰煤、气煤、褐煤等。2）气化炉是一个单级流化床，无传动部件，结构简便，制造维修容易，造价低.3）气化强度高，操作温度适中（炉内温度1100c左右）。4）局部高温灰粘聚，选择性排灰.灰渣含碳量低，碳利用率高.5）带出细粉经除尘系统捕集后返回气化炉，再次参加反应，有利于碳利用率的进一步提高。6）连续气化无废气排放。实现了工业自动化操作.且产品中不含焦油，含酚量低，洗涤水中焦油、酚类、CN等含量少，易于处理，污染少。7）是国内自主开发的先进煤气化技术，装置全部国产化，投资相对较低.8）操作条件友好。与固定床相比，它也有其不足之处，例如煤粒在床层中作强烈的湍动，颗粒的磨损大，气体带出的细粉多，这就增大了除尘系统的负荷，从而使除尘系统较为复杂.同时设备也易磨损，所以要求设备材质要耐磨.4、流化床技术工艺流程图।1）原料煤经破碎、筛分、干燥后合格的原料煤送入煤斗经煤锁计量，由螺旋给煤机从炉下部连续加入气化炉内。2）气化剂从气化炉底部分三路进入气化炉内，与加入炉内的粉煤进行气化反应，产生的煤气由气化炉顶部导出，灰渣从炉底排渣管进入灰锁降温后定时排出系统。3）气化炉顶部出来的煤气经气体冷却器降温后依次经一级旋风除尘器、二级旋风除尘器分离。一级旋风除尘器分离下来的细粉经回流管返回气化炉进一步气化，二级旋风除尘器分离下来的细灰进入灰锁经冷却后经螺旋增湿排灰机排出系统.4）由二级旋风除尘器出来的煤气依次经过废热回收器、蒸汽过热器、软水预热器等回收煤气余热，同时产生0.6~4.0MPa的蒸汽送入压力相同的蒸汽管网。5）软水预热器出来的煤气经洗涤塔进一步降温后再经静电除尘器达到洁净的成品煤气进入气柜供后工序使用。5、流化床技术主要操作条件、气化指标及消耗指标主。揖作嘉舞幕•化指赛tl常用♦花加丽包化_炉M(mm3由3000(P2W0由炉年握住时间W72007200球作压力CM?*）4UV1Q操作出炭VCX130〜115a遂犹・媒&的1〜5000-Sfifloo公塾隹力CR.如IM克效气以<00+11,3**CM1一打£标化率C%）>90>92mu常曲飞化揄.皿拶作出力（G3CMPj）COJ-OOS工0fltFEt啊1350T50012007加氧耗猿97DQ水造气格CkgrtNHj）□31Ml•琳不月相林而打所仪化.6、流化床气化技术对煤质要求1）入炉煤的粒度：w6mm（其中w1mm的不大于25%,<0O14mm不大于10%,>6mm的不超过1%）;2）灰熔点要高，一般要求ST>1250c为好，太低将影响气化炉能力的发挥；3）焦渣特性：以2〜4为最好；4）水分:小于5%（指煤的外表水分），以确保入炉煤的输送畅通；5）灰分：40%,18%~20%为最佳。7、流化床气化炉设计参数气化炉：①3000mm单炉产气量：18000Nm3/h;有效气体成分：（CO+H2）>6%;CH4W北；设计压力：0.05MPa;设计温度：1050c投煤量：9t/h。（三）气流床气化技术气流床气化技术主要分为水煤浆气化技术和粉煤气化技术，具中水煤浆气化技术典型代表有GE水煤浆加压气化技术.粉煤气化技术典型代表有壳牌（Shell）干煤粉加压气化技术、GSP干煤粉加压气化技术、航天HT-L粉煤加压气化技术。1、GE水煤浆加压气化技术GE水煤浆加压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、茶、酚等污染物。排出粗灰渣可以用做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。GE水煤浆加压气化工艺技术原理：GE水煤浆加压气化属气流床，氧气和水煤浆通过德士古烧嘴混合后喷射时立即雾化进入气化炉，在0。1秒内煤浆中水被气化，煤粒子被气体隔开，各煤粒独立的进行反应，气化炉在煤灰熔点以上温度发生反应，固体在气化炉内停留3〜5秒钟，反应生成的粗合成气甲烷含量减少，一般仅为0.1%以下,碳转化率高达98%,由于反应温度高，不生成渣油、酚及高级炫等可凝聚的付产物。炉内流动过程德士古水煤浆气化过程从流动特征上讲属受限对流反应过程,按流动过程可将炉内分为三个流动区域，即对流区、回流区和管流区，每个区域的流动特征各异.在对流区中物流流动速度大，不断地与回流区进行物质交换，喷口附近回流区中的高温气体大量地被卷吸到对流区，而远离喷口区域却有大量流体离开对流区进入回流区，未离开部分流体则进入到管流区。

气化过程的化学反应气化炉内发生的化学反应是很多的，在火焰中可能同时进行以下化学反应：CmHn+（m+n/4）O2=mCO2+n/2H2O①2C+O①2C+O2=2CO+246。6KJ③2CO+O2=2CO2+573.2KJ⑤C+H2O=CO+H2-122.7KJ⑦CH4+H2O=CO+3H2—412.8KJ⑨CH4=C+2H2⑩此时还可能发生如下付反应：②C+O2=CO2+409。1KJ④H2+1/2O2=H2O⑥CO2+H2=CO+H2O-42.3KJ⑧C+CO2=2CO—165。0KJCOS+H2O=H2S+CO211C+O2+H2=HCOOH12N2+3H2=2NH313N2+H2+2C=2HCN1）射流区反应及特征。进入射流区的介质有水煤浆和来自回流区的高温烟气，发生的过程是：雾化后的水煤浆接受炉膛辐射热并与来自回流区的高温烟气迅速混合升温，水份蒸发莽发份逐渐放出来，在气化温度下0.1秒左右，释放出的挥发份与来自回流区CO、H2等与CO2相遇达到着火条件即发生燃烧，温度持续升高，煤中难以挥发的碳氢化合物也开始裂解，脱挥发份的过程结束后，形成的残碳呈多孔的疏松状，若此时氧未消耗完，则残碳将进行燃烧反应。由于此区中含大量水份及氧气等，究竟发生的部分氧化反应还是燃烧反应，依据动力学研究确定:在射流区中氧气消耗完之前的区域，以生成CO2的完全燃烧反应为主（C+O2=CO2）,定义为一次反应区，在氧气消耗完之后的区域，碳的各种转化反应速率相当，即过程进入到气化反应阶段，此区域与管流区一并称为二次反应区.（气化反应区）2）管流区反应及特征。进入管流区的介质为来自一次反应区的燃烧产物及CH,、残碳、水蒸气及惰性气体等，此区中进行的反应主要是碳的非均相气化反应，甲烷水蒸气转化反应，逆变换反应等，对比二次反应区的反应进行方向研究结果在1350c下，有下列特点：⑴反应⑥和反应⑨反应尚未到达平衡，反映将沿着生成CO和H2的方向进行.⑵反应⑦沿着生成CO的方向进行，即逆变换反应，生成CO和H2O.⑶CH4转化反应⑧沿着生成CO+1的方向进行。说明气化产品气中CH4存在是由于其与水蒸气转化反应进行的不够完全的原因，而不是进行了甲烷化反应。不难发现，随着温度的升高，甲烷转化反应平衡常数升高，故有提高气化温度，出口气体中CH4含量降低的说法。3）回流区反应及特征.回流区中的介质为在对流卷吸作用下来自对流区的燃烧产物残碳、水蒸汽和少量氧气等，因而其反应包括一次反应和二次反应，此区为一、二次反应共存区.GE气化技术流程：制一气曹和气体」却气倭洗裸1）气化系统由煤贮运系统来的小于25mm的碎煤进入煤贮斗后，经煤称重给料机计量进入煤棒磨机，与由研磨水泵送来的一定量灰水、低温变换冷凝液、新鲜水混合，在棒磨机中磨成一定粒度分布的约58%-60%浓度的水煤浆。出棒磨机的煤浆经煤浆滚筒筛，以除掉大颗粒煤、杂物,合格的煤浆自流至棒磨机出料梢，由棒磨机出料梢泵经煤浆分流器送至煤浆梢，再由煤浆给料泵经煤浆切断阀进入德士古烧嘴的内环隙。投料前，煤浆经煤浆循环阀循环回煤浆梢。空分装置来的纯度为99。6%的氧气（8。1MPa、18C）经氧气缓冲罐、氧气流量调节阀、氧气切断阀进入德士古烧嘴的中心管和外环隙。氧气的流量有压力和温度进行补偿.在投料前，氧气经（FV1203）和（XV1203）放空。水煤浆和氧气在德士古烧嘴中充分混合雾化后进入气化炉的燃烧室中，在6.5MPa、1350c条件下进行部分氧化反应生成以CO和&为有效成分的粗煤气。粗煤气和熔融态灰渣一起向下，经过均布激冷水的激冷环沿下降管进入激冷室的水浴中。大部分熔渣经冷却后，落入激冷室底部。粗煤气沿下降管和导气管的环隙上升，出激冷室去洗涤塔。在激冷室粗煤气出口处设有高温变换冷凝液冲洗水阀，以防止固体在出口管累积堵塞。激冷水经激冷水过滤器滤去可能堵塞激冷环的大颗粒灰渣，送入位于下降管上方的激冷环，沿下降管壁流入激冷室。激冷室底部黑水，含固量小于1%,经（FV1204/05）送入黑水处理系统力救冷室液位控制在63%左右.在开车期间，黑水可以经过气化炉开工管线送至渣斗或经开工冷却器送至沉降梢.激冷室底部的粗渣自流排入锁斗，然后定期排放至渣池，然后由捞渣机把渣捞到车上拉走.渣池的水被送至沉降梢沉清循环使用。在气化炉预热期间，激冷室出口气体经开工抽引器进入消音器排入大气，开工抽引器由来自管网的低压蒸汽（1。0MPa）作抽引气，通过调节预热烧嘴风门和抽引蒸汽量控制气化炉的真空度在6-10mmH2O。2）合成气洗涤系统从激冷室出来的饱和了水汽的合成气进入文丘里洗涤器，在这里与激冷水泵来的洗涤塔黑水混合，使合成气中夹带的固体颗粒完全湿润，以便在洗涤塔内能快速除去.水/粗煤气的混合物进入洗涤塔沿下降管进入塔底部的水浴中。煤气向上穿过水层，大部分固体颗粒沉降到塔底部与煤气分离。上升的煤气沿下降管和导气管的环隙向上穿过四块冲击式塔板，由变换冷凝液供给洗涤水，洗涤剩余的固体颗粒。合成气在洗涤塔顶部经过一个折流式除沫器，除去夹带在气体中的雾沫，然后离开洗涤塔。合成气水汽比控制在1。4之间，含尘量小于1mg/Nm3。在洗涤塔出口管线上设有在线分析仪，连续分析合成气的CH4、也、CO、CO2、H2S、COS组成。干净的合成气经气动阀HV1204送往下游变换工序.在开车期间，合成气经气动阀（XV1210）和气膜阀（PV12010）串联控制压力排至开工火炬，火炬管线连续通入低压氮气使火炬管线保持微正压。3）烧嘴冷却水流程为了防止气化炉内高温对工艺烧嘴的破坏，在烧嘴上设置了冷却水盘管和夹套，为了防止可能泄漏的煤气进入装置的冷却水系统，故将此冷却水系统设立成单独的闭环系统.烧嘴冷却水贮存在贮梢内，由烧嘴冷却水泵经烧嘴冷却水器送至各自的烧嘴冷却水盘管和夹套。为了确保冷却水连续供给工艺烧嘴，备用泵电机用事故电源，主供泵用正常电源，当运行泵出现故障或压力降得太低时，另一台泵自动启动运行。当两台泵都出现故障时，事故烧嘴冷却水贮梢会提供备用的冷却水。出烧嘴冷却水盘管的冷却水进入一气水分离罐，水在重力作用下从气水分离罐回流到烧嘴冷却水贮梢。夹带的气体被分离随着恒定流量的N2放空，在放空管安装了CO监测器，通过检测CO含量来判断气化炉的煤气是否泄漏进入烧嘴冷却水盘管和夹套若有大量泄漏征兆，烧嘴冷却水进水阀和出水阀在联锁作用下自动关闭，而引起气化炉停车.4）气化炉、洗涤塔排出的黑水首先进入高压闪蒸罐进行第一次闪蒸，闪蒸汽经灰水换热器与灰水换热冷却，再由冷却水冷却进入高压闪蒸分离罐分离，不凝气体送至变换，冷凝分离下来的水经高闪分离罐调节阀控制排入除氧器。高压闪蒸罐底部黑水进入低压闪蒸进一步闪蒸，闪蒸汽供除氧器使用，浓缩黑水进入两级真空闪蒸进行闪蒸，闪蒸汽冷却后放空，黑水进入沉降梢沉降，清水溢流至灰水梢，经灰水泵供至除氧器，由高压泵向系统供水。GE煤气化技术特点：1）原料适应广。各种烟煤、气煤、肥煤，都可以用来制气，对煤的水分、灰分、可燃物含量、灰熔点等没有苛刻的要求，这有利于厂家就近选煤，可大大节约成本.2）气体有效成分高。有效成分（CO+H2）80%-82%,鲁奇气化工艺的有效气成分（CO+HJ只有50%—70%.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（CH400。1%）,无焦油，废渣可以综合利用。3）气化压力范围大.从2。5〜6。5MPa皆有工业化装置，以4。0MPa较为普遍，气化压力高可节省合成气压缩功。4）碳的转化率高。碳的转化率高达98%。5）气化炉热量利用。气化炉有激冷，废锅/敢冷和废车结合的3种流程。可以根据产品进行选择气化流程。由激冷工艺制得合成气，汽气比达到1.4,特别适合作为生产合成氨和甲醇的气头，也可作为制氢、玻基合成气等用途广泛.废锅流程适合用做然气透平循环联合发电工程，副产的高压蒸气用于蒸气透平发电机组，实现多联供。6）气化炉结构简单生产能力大。气化炉内无传动装置，结构比较简单，一台①3200mm的气化炉气化压力4。0MPa生产的合成气可以日产合成氨760t以上.7）水煤浆制备输送、计量控制简单、安全、可靠；设备国产化率高，投资省.主要缺点：1）对煤质要求方面，要求活性好，灰熔点低，由于其工艺原料是水煤浆（含碳60%左右）要求流动性、成浆性、灰熔点、可磨性、灰份要求严格必须试烧认可，改变煤种也需要经过试烧认可。同时水煤浆制浆浓度约59%〜61%,其中含35%左右的水分，因此气化煤浆中的水量要耗去人炉煤的8%,比干煤粉为原料氧耗高12%〜20%,所以效率比较低，比氧耗高，比煤耗高。同时气化炉喷嘴使用周期短，耐火材料容易侵蚀损坏，灰水处理系统较大，湿灰处理较困难，对厂区环境影响较大.2）需以低灰、低灰熔点煤为原料，高温操作，虽气化强度和气体品质较高，但氧耗高、设备投资高。适用于合成氨工艺，全变换不需另外加蒸汽。对煤质要求：1）GE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1350c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：煤中的灰含量增加会增加氧气的消耗，同时也增加每m3（标）（CO+H2）气体的煤消耗量，一般煤中灰含量从20%（wt）降到6%（wt）,可节省5%无灰干基煤消耗，节省氧气消耗10%左右。3）煤的灰熔点：由于气化炉内操作温度一般在煤的灰熔点T3以上通常要高50~100C,鉴于炉内耐火材料承受耐高温的限制，要求煤的灰熔点T3不要超过1350Co如果煤的性质较好，而灰熔点较高一些，可采取加助熔剂如石灰石、石灰粉等把灰熔点降下来，以保护炉内耐火材料使用寿命。4）煤的可磨性：煤的可磨性是指煤可磨碎的难易程度，通常用哈氏指数（HardgroveIndex）来表示.一般希望哈氏指数大，这样的煤磨煤所消耗的功就小,可节省能量。5）煤的成浆性：水煤浆气化炉是将煤制成煤浆送入气化炉，故煤的成浆性很重要，例如褐煤成浆性很差就不宜选作原料，在选用原料煤时除正常工业

分析，一定要进行成浆试验，制成煤浆浓度最好在60%（wt）以上。浓度越高，耗氧量越少.正常工艺指标：项目指标项目指标原料煤灰分（wt%）<10氧气纯度（％）99.6原料煤灰熔点（C）<1250氧气压力（MPa）6.0—6.2原料煤高热值（KJ/Kg）29。96洗涤塔出口合成气有效气（CO+H2）V%78—82原料煤粒度（mm）<10含尘量（mg/Nm3）<1煤浆浓度（wt%）59—62气体温度（C）216煤浆粘度（cp）300—1000气体压力（MPa）<4.0PH值7-9水气比1。4-1。6碳转化率％97以上比氧耗m3/km3(CO+H2)332广气率（m3干气/kg干煤）2.139比煤耗kg/km3(CO+H2)546煤浆粒度分布过筛（wt%）20目40目120目200目325目95—10090—9545—5530—4025—35气化反应反应温度（C）反应压力（MPa）<1350<4.2运行业绩:厅P建设单位台数及日投煤量压力(Mpa)1鲁南化肥厂I期2>360吨2。72上海焦焦化厂一期4>500吨4.03渭河化肥厂一期3M50吨6.54鲁南化肥厂II期1M60吨3.05淮南化肥厂3>500吨4。0

6浩良河3>500吨4.07渭河化肥厂二期1>800吨6.58金陵石化3X000吨4。09神木化工一期3>450吨4。010兖回榆林3X500吨4.011上海焦化厂二期3>500吨4。012金陵石化2X400吨8。713兖回国宏3X000吨4.014惠生3>500吨6。515上海焦化厂二期3X500吨4。016齐鲁化肥厂3>500吨4。017神木化工二期2X500吨4。018大化集团2X400吨8。719新奥3X500吨6。520神华CTO7X500吨6。521贵州金赤3X500吨4。022延长石油2X000吨4.02、多喷嘴对置式水煤浆加压气化技术多喷嘴对置式水煤浆加压气化技术是目前最先进的水煤浆气化技术之一。1985年，华东理工大学开始进行多喷嘴对置水煤浆气化工艺的实验室理论研究，1996年开始建设试验装置，2000年试验装置投入运行.从1996年到2001年期间，华东理工大学成功完成了多喷嘴对置式水煤浆气化技术的中试研究。中试装置（22t煤/天）的结果表明：有效气成分83%,比相同条件下的GE生产装置高1。5〜2个百分点；碳转化率〉98%,比GE高2〜3个百分点;比煤耗、比氧耗均比德士古降低7%。在2005年，多喷嘴对置式水煤浆气化技术分别于山东国泰、山东德州建设了工业示范装置。示范装置的成功运行已充分证实：该技术工程上完全可行，工艺指标优于引进的水煤浆气化技术，操作非常平稳.多喷嘴对置式水煤浆气化炉，该技术由兖矿集团有限公司、华东理工大学及中国天辰化学工程公司共同开发，具有完全自主知识产权.该技术包括三

个关键工序：水煤浆制备工序、四喷嘴对置气化及煤气初步净化工序、含渣水处理工序。多喷嘴对置式水煤浆气化技术涉及以纯氧和水煤浆为原料制合成气的过程，技术特点是：多喷嘴对置的水煤浆气流床气化炉及复合床煤气洗涤冷却设备;混合器、旋风分离器、水洗塔三单元组合煤气初步净化工艺；蒸发分离直接换热式含渣水处理及热回收工艺。多喷嘴对置式水煤浆气化技术是气流床气化技术，以煤炭大规模高效气化技术为基础，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化学深加工相结合的一种加压大型化装置.对气化用煤没有特殊要求，煤种适应性强，可采用资源丰富、分布广泛的烟煤或褐煤，并对粒度、灰分和含硫量有较大的兼容性.只要煤的灰含量、灰熔点、可磨性和成浆性等方面满足要求即可，如煤的含灰量最好小于19%,灰熔点低于1350C,哈氏可磨指数大于50,煤浆浓度最好在60%以上。对粉煤和块煤没有特别限制，粉煤更好，可减少磨煤功耗。该项技术能满足未来大型煤化工装置和其他装置制备合成气和燃料气的需要。例如由水煤浆气化可开发甲醇、甲醛、甲胺、醋酸等一系列C1化工产品，同时可开发二甲醍、DMF等一系列产品，以及加氢产品，从而形成以水煤浆气化为树干的产品树。工艺流程简图;访理;H蒙蒙「气化系继，净眦宗统■:广祗水处蠲系熊水年蒸发烙小噂水年蒸发烙小噂技术特点:煤浆经隔膜泵加压，通过四个对称布置在气化炉中上部同一水平面的工艺喷嘴，与氧气一起对喷进入气化炉。多喷嘴对置式气化炉的流场结构由射流区、撞击区、撞击流股、回流区、折返流区和管流区组成.采用混合器、旋风分离器和水洗塔相结合的节能高效煤气初步净化系统，使煤气中灰、渣的含量降到最低，并且减少了压力损失。该工艺的水煤浆气化温度为1300C,在此高温下化学反应速率相对较快，而气化过程速率为传递过程控制.为此，通过喷嘴对置、优化炉型结构及尺寸，在炉内形成撞击流，以强化混合和热质传递过程，并形成炉内合理的流场结构，从而达到良好的工艺与工程效果：有效气成分高、碳转化率高、耐火石专寿命长.煤气初步净化单元由混合器、旋风分离器、水洗塔组成，具有高效、节能功效，很好的抑制了煤气带水、带灰。黑水热回收与除渣单元核心设备是蒸发热水塔，采用蒸汽与返回灰水直接接触工艺，灰水温度高、蒸汽利用充分、耐堵渣，具有节能、长周期运行的功能。多喷嘴对置式水煤浆气化技术与单喷嘴顶置的气化炉相比，在处理能力上有很大的优势。操作弹性大，增减负荷方便，操作负荷为70〜125%。工艺特点：(1)多喷嘴对置式水煤浆气化炉采用撞击流技术来强化和促进混合、传质和传热。位于炉直筒段上部的4个工艺喷嘴在同一个水平面上，互相垂直布置，通过4段射流的撞击可以使反应更充分，并显著提高碳转化率。(2)多喷嘴对置式水煤浆气化技术粗煤气初步净化和渣水处理的配置，较好的解决了粗煤气带灰和设备管道结垢堵塞问题.采用复合床洗涤冷却技术液位平衡，减弱了粗煤气的带水带灰现象，通过在混合器与水洗塔之间增设的旋风分离器除去大部分灰渣，降低了进水洗塔液相的含固量，从而提高水洗塔的洗涤效果。蒸发热水塔的设置避免了高压闪蒸换热器结垢堵塞而降低设备效率的弊端，同时又可直接加热灰水，提高热质传递效率.运行特点：1)合成气中有效气成分(CO+H2)高。多喷嘴对置式水煤浆气化炉的有效气成分达到84。9%,比单喷嘴水煤浆气化炉高2〜3个百分点掺烧40%的内蒙煤有效气成份超过83%.2）碳转化率高.多喷嘴对置式水煤浆气化炉碳转化率达到98〜99%。可从渣中可燃物得到验证，单喷嘴水煤浆气化炉的渣中可燃物一般在25〜40%,而多喷嘴对置式水煤浆气化炉的渣中可燃物平均低于10%。3）消耗低。使用多喷嘴对置式水煤浆气化技术的兖矿国泰化工有限公司吨甲醇耗煤1.30吨，而使用单喷嘴水煤浆气化炉的兖矿鲁南化肥厂吨甲醇耗煤1。45吨，每吨甲醇可节约0。15吨煤。比氧耗降低约7。9%。4）多喷嘴对置式水煤浆气化技术更适合大型化。单喷嘴水煤浆气化炉只有一只工艺喷嘴，加大烧嘴间隙影响雾化效果，提高气化负荷受到限制。而多喷嘴对置式水煤浆气化技术由于有四只喷嘴，即使单炉日处理煤量达到2000吨的规模，每只烧嘴的负荷也只有500吨煤/天,不会影响雾化效果。5）带压连投。多喷嘴对置式水煤浆气化炉一对烧嘴跳车（非烧嘴自身因素跳车），另外一对烧嘴维持后系统生产，跳车烧嘴可进行带压连投.而单喷嘴水煤浆气化炉因为只有一只工艺喷嘴，当出现跳车时该台气化炉需从系统中退出，若系统只有一台气化炉运行时，还会造成整个系统的停车，开、停车损失较大.6）长寿命的高温热偶。多喷嘴对置式水煤浆气化炉由于其流场和单喷嘴水煤浆气化炉有很大区别，决定了高温热偶具有寿命长的特点。热偶平均寿命一般大于2个月，这可以保障每个生产运行周期内气化炉均有温度指示，对于生产运行意义重大.而相同质量的高温热偶在单喷嘴水煤浆气化炉上使用寿命大约只有一周的时间，不利于指导生产运行。7）环保性能优。由于多喷嘴气化炉碳转化率高，渣中含碳量低，气化渣和滤饼粘度低，更容易进行渣、水分离，有利于现场的管理，可有效减轻环保的压力.兖矿国泰化工有限公司气化装置现已实现黑水的零排放，每吨甲醇的污水排放量低于1.1吨.8）气体净化处理工艺先进，带灰带水的现象有了明显的改善。气化炉出来的合成气先进入混合器与洗涤水混合，再进入旋风分离器分离，最后进入水洗塔洗涤，三单元组合，先“粗分”再“精分”，混合器后设置分离器，除去从气化炉出来的合成气带出的80〜90%的细灰，使进入水洗塔的合成气较为洁净，保证了合成气的洗涤效果，同时水洗塔的水质较好，气化炉洗涤冷却环不易堵塞，洗涤冷却水未出现过在运行中降低的现象，有利于单台气化炉运转率的提高。分级式初步净化系统节能、高效，系统压降低，压力损失w0.1MPa。

9）含渣水处理工序采用直接换热流程，热回收效率高，不易堵塞.含渣水处理工序采用含渣水蒸发产生的蒸汽与灰水直接接触，同时完成传质、传热过程，其先进性为：无影响长周期运转的隐患；回收热量充分，热效率高,闪蒸系统未出现超压和换热不好的情况，操作周期较长及具有很好的能量回收效果.炉型选择：多喷嘴对置式水煤浆气化炉技术具有如下炉型①2800、①3200、①3400、①3600、①3880、①4200单炉投煤量从500吨左右直至3000吨均能适应，是水煤浆气化技术中炉型最丰富的，能够满足各种煤气化项目不同有效气量的要求。气化炉型的选择需要根据项目的整体规模、气化装置检修的周期等因素综合确定。多哓嘴气化炉多哓嘴气化炉正常工艺指标:肩效气成分（CO+H2）84。9碳转化率％98〜99比煤耗kg/km3(CO+H2)535比氧耗Nm3/Km3(CO+H2)309

气化压力(MPa)4。0气化温度(C)-1300气化用煤质分析表项目数值项目数值项目数值工业分析元素分析灰熔点/C水分(Mad)/%2。18全硫(Stad)/%2。84DT1090灰分(Ad)/%7。32碳(Cad)/%74。73ST1100拄发分(Vdaf)/%45.44氢(Had)/%5。13HT1120固定碳(FC)/%49。46氧(Oad)/%8。77FT1130氮(Nad)/%1。20运行业绩:建设单位规格及台数压力(MPa)投煤量(t/d)产品投产时间兖回国泰①3400X24。01150甲醇及发电2005年华鲁恒升①2800X16。5750甲醇2005年兖回国泰①3400X14。01150甲醇及醋酸2007年兖回鲁南①3400X14。01150甲醇及合成氨2008年江苏灵谷①3880X24.01800合成氨2009年滕州凤凰①3400X26。51500甲醇及合成氨2008年江苏索普①3400X36.51500甲醇及醋酸2009年神华宁煤①3880X34。02000甲醇及二甲醴2009年3、多元料浆煤气化技术多元料浆气化技术是西北化工研究院自主开发的一种气流床加压气化专利技术。本工艺技术主要由料浆的制备和气化两部分组成，料浆制备是以一种或多种的含碳固态物质为原料，经一次湿磨制成气化料浆，浆体呈非牛顿型流体中的假塑性流体特征，料浆性能稳定，易于泵送：料浆气化是料浆通过高压料浆泵送入气化炉，与氧气在气化炉内进行气化反应，生成以CO、H2和CO2为主要成分的粗合成气。该工艺技术原料来源广泛，已有数套工艺装置多年的运行经验，技术成熟、可靠，便于大型化、规模化，易实现自动化控制和清洁化生产。该技术是煤化工技术中比较先进的一种合成气生产工艺。多元料浆气化原料可根据不同地区的资源情况灵活选择。西北化工研究院从1967年开始就进行水煤浆加压气化技术研究，先后完成了水煤浆气化模试（规模分别为20kg/h、40kg/h,气化压力分别为1.0MPa和2.0MPa）和中试（规模为1〜1。5t/h,气化压力为2。8〜3.4MPa）试验研究，主要解决了如下技术问题，为水煤浆加压气化技术在我国的推广应用奠定了坚实的基础。1）进行了不同煤种的评价试烧试验，建立了煤种评价计算模型.2）开发了高灰熔点、高灰粘度煤的气化技术，拓宽了原料煤种的应用范围，解决了高灰熔点、高灰粘度原料煤的气化技术难题。3）开发了高性能的水煤浆喷嘴通过试验开发出了三流式及双级内混式两种结构形式的喷嘴，建立了喷嘴雾化性能测试实验室和喷嘴雾化模型，满足了煤气化工艺试验及煤种评价的要求。喷嘴研究的质量和深度达到国外的先进水平.4）通过实验室基础研究和中间试验研究，解决了水煤浆制备技术关键，包括煤的粒级配比、水煤浆流动特性、水煤浆添加剂，建立了煤浆制备数学模型，解决了球磨机工程放大技术问题，解决煤浆贮存、输送、水煤浆流体力学基础问题。水煤浆制备技术研究达到国际水平。5）气化炉直接测温研究解决了气化炉直接测温热电偶的结构和保护套管的材料及气化炉直接测温的技术问题。6）气化炉间接测温研究为解决气化炉长期稳定运行和优化操作问题，开发了气化炉间接测温的技术方法，主要有以下两种方法：a.水冷法间接测温，利用冷却水带走的热损间接测量温度；b.物料、热量衡算法。计算气化炉出入物料、热量的平衡，得到炉温和气体组份数据的关联，与直接测温对照。7）进行了污水及环保数据的测定及分析方法研究，共建立了53种水煤浆气化污水中微量组分及环保数据分析测试方法，为工业化生产装置的建设提供了环保评价依据。8）进行了多项配套技术及设备的开发研究，包括：气化炉耐火砖，低压输送泵，废热锅炉，水煤浆流体力学，水煤浆气化动力学等。鉴于西北化工研究院水煤浆气化中试装置的水平较高，规模较大,1990年美国德士古公司与化工部签订了一项为期10年的技术合作协议。根据协议，双方利用西北院的中试装置，评价试烧我国及亚太地区的煤种。多元料浆气化技术研究：该院在多年煤气化技术研究基础上，成功开发了“多元料浆新型气化技术”，已在国内多套不同规模、不同压力等级的工业生产装置上实现了产业化，创造了我国具有自主知识产权的新型气化技术.该项技术开发基于以下三方面原因：1）解决水煤浆加压气化技术在工业化应用过程中暴露的问题，更有利于实现装置长周期安全稳定运行，克服水煤浆气化技术缺陷。2）获得自主知识产权、节省技术引进费。3）实现气化原料多样化，扩大原料使用范围。多元料浆新型气化技术是对德士古气化技术的改进和完善，不仅具有自主知识产权，而且技术适用性和操作稳定性更强，属先进的湿法加压气流床气化技术，原料使用范围广。设备可完全实现国产化，且成熟可靠，国内已有多套不同规模、不同压力等级的气化装置在运行，并实现了长周期安全稳定运行。多元料浆新型气化技术属于湿法进料加压气流床气化技术，采用急冷流程，料浆在加压条件下，含碳固体颗粒与氧气发生部分氧化反应，生成以CO和H2为有效组分的粗合成气，制备的合成气可用于生产合成氨、甲醇、氢气、煤液化制油、联合循环发电等。该技术主要包括多元料浆制备技术和多元料浆气化技术，其主要工艺流程为：煤、石灰石、水、添加剂及其它助剂一同进入棒磨机，进行一次湿法共磨制浆，制备合格的多元料浆经高压料浆泵升压后，送入多元料浆气化喷嘴，高压氧气和料浆经喷嘴混合、雾化后喷入气化炉，在高温及一定的操作压力的条件下，料浆中碳与氧发生部分氧化反应，生成以CO、H2、CO2为主要成分的粗煤气.高温煤气夹带着未完全反应的碳粒及少量熔渣颗粒并流向下，经气化炉下部的出气口进入激冷器，在激冷器中高温煤气与激冷水充分接触，使煤气降温冷却并饱和，熔渣固化。固化后的熔渣和未反应的碳粒进入激冷器下部的渣罐定期减压排出.冷却后的煤气和激冷水由激冷器流入气水分离器，分离器下部的灰水经减压后去沉淀池进行灰水处理，上部出来的煤气进入文丘里洗涤塔，经洗涤脱除煤气中的灰、碳颗粒后送入下游的变换工段.多元料浆气化技术特点、创新点和关键技术：多元料浆新型气化技术使用工艺氧气，对固态或液态含碳物质所制备的料浆进行部分氧化反应，生产合成气（CO+H2）。工艺技术包括：料浆制备、料浆气化、粗煤气洗涤净化.灰水处理多元料浆新型气化技术主要特点：1）通过不同原料（特别是难成浆原料）的制浆技术研究，大大提高料浆的有效组成，降低气化过程的消耗。2）该技术原料适应性广，包括煤、石油焦、石油沥青、渣油、煤液化残渣、生物质等含碳物质以及纸浆废液、有机废水等。3）长距离料浆输送技术，解决了高浓度、高粘度料浆难输送的问题。4）新型结构的气化炉，具有结构简单，操作安全易控的特点，而且有利于热量回收和耐火材料保护，使用周期延长两倍左右。5）富有特色的固态排渣和液态排渣工艺技术，不仅解决了高灰熔点原料的气化难题，而且从技术角度解决了原料适应性问题。6）独具特色的灰水处理技术（三级换热闪蒸技术），减少了设备投资，简化了工艺流程。7）成熟完善的系统放大技术（工艺，设备，控制），解决了不同规模、不同压力等级装置的气化工程化问题。8）该技术既可用于现有装置改造，也可用于新建装置。主要设备完全立足于国内，投资少，效益显著。9）该技术生产过程基本无三废排放，环境友好，属于洁净气化技术.10）通过十余年的开发和完善，多元料浆气化技术形成了完整、系统的气化专利技术.技术主要创新点：1）多元料浆组成的优化设计，提高料浆有效组成，降低消耗的系统技术；2）多元料浆制备工艺技术和添加剂技术；3）多元料浆气化工艺技术；4）新型结构的气化炉；5）灰水处理系统及排渣技术；6）系统放大技术；7）多元料浆气化软件评价体系.技术所形成的关键技术：该技术所形成的关键技术主要包括料浆制备、料浆气化及粗煤气洗涤净化和灰水处理三个方面数十个单元技术，组成了系统完整的多元料浆气化技术.1）完备的多元料浆制备技术。料浆组成优化技术，研磨体级配技术，难成浆原料的料浆制备工艺技术添加剂技术，料浆长距离输送技术等。2）系统的多元料浆气化技术。料浆气化工艺技术，气化喷嘴技术，新型结构气化炉，煤气激冷系统排渣系统，气化过程自控及测温系统等。3）一体化的粗煤气洗涤净化及灰水处理技术、简洁的换热闪蒸技术、真空过滤技术等.主要技术指标:项目技本指标多元料浆气化技术水煤浆气化技术料浆浓度wt%〜68.5~60表观粘度D=15o89s-1mPas〜665.8〜1500稳定性（24hr析水率）%〜1。8~2。0碳转化率%〜98~98有效气体组成（CO+H2）%80.6~86。276~80冷煤气效率％70〜75.868~72比氧耗Nm3/KNm3(CO+H2)357〜420〜430比煤耗Kg/KNm3(CO+H2)485。7〜620600~630由表中可看出，多元料浆气化技术制浆浓度高、消耗低、气体有效组成高，具有指标先进的优点，主要表现在以下几个方面：1）多元料浆新型气化技术是成套的先进气化技术，具有完整、系统的自主知识产权。2）该技术属先进的加压气流床气化技术，经济技术指标先进。3）该技术已在不同规模的多套工业装置得到应用，实现了长周期安全稳定运行。4）该技术受到了使用厂家和鉴定委员会的高度评价，认为技术具有独创性、实用性，填补了国内外空白。因此，多元料浆新型气化技术不仅具有很强的实用性，而用技术领先优势明显。多元料浆气化技术自主知识产权。该技术共申请10项专利，其中7项获得授权，4项为发明专利，专利涵盖了整个多元料浆制备、气化及气体净化和灰水处理全过程.4、水煤浆水冷壁清华炉煤气化技术水煤浆水冷壁清华炉煤气化技术是由清华大学（TsinghuaUniversity,TU）、北京盈德清大有限责任公司开发的具有自主知识产权的气化技术，该技术获得了国家高技术研究发展计划（863）、国家重点基础研究发展计划（973）和山西省等相关部门的大力支持，已取得国家专利21项。水煤浆水冷壁清华炉煤气化技术成果于2012年9月3日通过了中国石油和化学工业联合会组织的以中国工程院副院长谢克昌院士为鉴定委员会主任的科技成果鉴定。鉴定委员会认为：该气化炉技术具有显著的创新性，拥有自主知识产权，同时具有水煤浆耐火砖和干粉水冷壁气化炉的优点，综合性能优异，具有明显的经济效益和社会效益，总体技术处于国际领先水平。第一代清华炉耐火砖气化技术（非熔渣-熔渣分级气化技术）大型工业装置已分别在大唐呼伦贝尔（18/30项目）、鄂尔多斯市金诚泰化工有限责任公司（一期60万吨甲醇装置）、山西阳煤丰喜肥业（集团）临猗分公司投入运行，运行至目前三套装置均运行稳定，专家鉴定认为“该技术优于国外同类技术，具有国际先进水平”。第二代清华炉水煤浆水冷壁技术是气化炉的燃烧室采用水冷壁型，气化炉内件本身是一台膜式水冷壁，安装在整个气化炉承压外壳中。气化炉运行时,气化反应段膜式壁固化的灰渣层，能够对水冷壁起保护作用，防止水冷壁管受到熔渣的侵蚀，达到“以渣抗渣”的效果。水冷壁清华炉煤气化技术对煤种适应性强，能够消化高灰份、高灰熔点、高硫煤，易于实现气化煤本地化。清华炉煤气化技术残炭含量低，废渣易于收集处理，废水无难处理污染物，正常生产过程中无废气排放；制浆用水可以使用工厂难以处理的有机废水，对环境友好。第二代水煤浆水冷壁清华炉煤气化技术的工业装置于2011年8月在山西丰喜投入运行，首次投料即进入稳定运行状态，并全面实现了研发和设计意图.至2012年1月9日计划检修，创造了首次投料并安全、稳定、连续运行140天的煤化工行业奇迹.水冷壁清华炉气体成份与水煤浆耐火砖炉气体成份相当，且不必每年数次更换锥底砖，定期更换全炉向火面砖，节约运行费用并提高单台气化炉的年运转率，为煤气化生产装置的“安稳长满优”运行创造了条件。清华炉煤气化技术可应用于国家重点新能源领域，煤炭的清洁利用和石油、天然气替代项目.适用于合成氨、甲醇、煤制氢、煤制乙二醇、煤制烯炫、煤制油、煤制天然气、煤制芳炫、冶金、石化、陶瓷、玻璃、液体燃料及电力等行业。水煤浆水冷壁清华炉煤气化技术主要特点如下：1）稳定性好：水煤浆气化工艺成熟。用水煤浆进料稳定可靠，水冷壁挂渣稳定.水煤浆运行安全可靠，避免了粉煤进料不稳定、易燃、易爆、易磨损、泄漏等难题；2）煤种适应性强：气化温度不受耐火材料限制，可达1500c或更高，气化反应速度快，碳转化率高，煤种适应性好，能够消化高灰分、高灰熔点、高硫煤，易于实现气化煤本地化。3）系统运转率高：装置运行连续稳定，烧嘴头部采用特殊处理，一次连续运行周期可以保证100天以上，每年不再因为换砖而停炉检修，年运行时间可达到8000h。4）安全性强：水冷壁采用热能工程领域成熟的悬挂垂直管结构，既保证了水循环的安全性又避免了复杂的热膨胀处理问题。水循环按照自然循环设计，强制循环运行，紧急状态下能实现自然循环，最大限度保证水冷壁的安全运行.废锅系统也采用热能工程领域成熟的悬挂垂直管结构，既保证了水循环的安全性又避免了复杂的热膨胀处理问题.水循环按照自然循环设计，自然循环运行.5）环境友好，环保高效：炉温高，残炭含量低，易于收集处理，废水无难处理污染物；制浆可处理污水。6）系统启动快：组合式点火升温过程简化，点火、投料程序一体化完成。水煤浆投料点火采用独特的“火点火”技术，气化炉从冷态到满负荷仅需2〜3小时。7）气化压力高：气化压力不受原料输送系统影响，可根据后续工段要求进行更加合理的选择.8）技术细节处理好：清华炉气化技术在工业化过程，在细节的设计上有很多创新，如碳洗塔底部的气体分布器，使灰水和煤气的充分混合，保证了煤气的洗涤效果；闪蒸罐中的环梢分布器设计，使闪蒸系统的检修更方便；真空闪蒸的液封设计，使闪蒸罐不在堵塞等，细节上的改进使气化系统能够实现长周期运行。9）不足之处：氧煤的消耗大于热壁水煤浆气化工艺，无大型化的运营经验.技术特点参数表:项目具体参数气化技术类型气流床气化气化技术名称“清华炉”煤气化技术气化炉组合方■式根据化工生产的连续性考虑，建议设置备用炉；由于水煤浆水冷壁连续运行时间长，检修时间短，启动快，对于较大规模项目可以考虑不设置备用炉。当一台气化炉检修时，其它气化炉提负荷，保证卜游化工装置负荷不减少进料方■式水煤浆和氧气通过组合烧嘴T进入气化炉，侧壁可以设置二次氧气进料位置水煤浆和氧气从气化炉顶部下喷，有二次氧气时，二次氧气从气化炉燃烧室侧壁横向射流进入气化炉喷嘴类型和特点带点火功能的组合式烧嘴气化炉燃烧室流场结构受限空间内的射流流动，有二次氧气时，二次氧气射流反扩散火焰的卷吸，使部分煤颗粒和氧进入气化室顶部区域；该流场结构恰到好处地充分利用了气化室顶部区域，作为反应空间;同时二次氧气射流区域可以强化气化室内的物料混合耐火衬里耐火砖和水冷壁两种方式

合成气洗涤方■式高温合成气冷却米用水激冷方式，下降管上有激冷水喷头，实现对高温合成气的初级降温，减少激冷水液位波动和合成气带水；洗涤塔内设置气体分布器，合成气与洗涤水充分接触，洗涤效果好气化介质氧气技术运行的阶段大规模工业应用运行周期最长连续运行140天，喷嘴使用寿命〉120天煤的粒度范围粉煤气化，对原料煤粒度没有要求煤质分析及要求无特别要求，从经济性考虑，建议灰分＜25%,成浆性》50%操作条件操作压力：常压〜8.7MPaG操作温度：高于原料煤灰熔点约50c运行，水冷壁气化炉的操作温度可达1600c或者史高粗煤气的组成(干基)CO:〜45%;H2：~35%;CO2~19%;CH4〜0。1%工2指标氧耗〜360Nm3O2/1000Nm3(CO+H2),与煤质的成浆性、灰熔点、灰分含量有很大关系蒸汽消耗无煤气产量~570kg(干煤)/1000Nm3(CO+H2),与煤质的成浆性、灰熔点、灰分含量有很大关系碳转化率>98%适合工业领域制备化工生产用合成气、IGCC发电燃料气、陶瓷工业燃料气、钢铁厂还原气等主要运行数据表:项目单位运行数据日投煤量(干煤)t/d5811>气(CO+H2)fNm3/h40002后效气(CO+H2)成分%78。46水冷壁副产蒸汽量t/h0.96比氧耗Nm3/1000Nm3(CO+H2)404。3比煤耗kg/1000Nm3(CO+H2)605。0粗渣含碳量%2。48

广气率Nm3干气/kg煤2.11冷煤气效率%73.2热效率%96。6清华炉煤气化技术业绩:水煤浆水冷壁清华炉煤气化技术的工业装置于2011年8月在山西丰喜投入运行，首次投料即进入稳定运行状态，并全面实现了研发和设计意图。除山西丰喜运行外，已与:中海石油天野化工股份有限公司、河北阳煤正元化工集团有限公司、山东金诚石化有限公司、中盐德邦（江苏）化工有限公司、石家庄盈鼎气体有限公司、潍坊盈德气体有限公司等11家生产企业签约，另有部分项目进入签约阶段。编号用户名称气化炉参数单炉（CO+H2）产量压力最终产品1山西阳煤+喜肥业集团临猗分公司35000Nm3/h,4.0MPa合成氨2克拉玛依盈德气体有限公司35000Nm3/h,4.0MPa炼油供氢（中石油）3石家庄盈鼎气体有限公司90000Nm3/h,65MPa炼油供氢（中石化）4昌邑盈德气体有限公司55000Nm3/h,4.0MPa丁辛醇5江苏华昌化工股份有限公司3110000Nm3/h,6.5MPa合成氨丁辛醇6山东金诚化工科技肩限公司60000Nm3/h,65MPa炼油供氢7江苏德邦化工科技有限公司110000Nm3/h,6。5MPa合成氨联碱尿素5、SE干粉煤气化工艺（东方炉）SE干粉煤加压气化技术（东方炉）是中石化主导、与华东理工大学共有产权的气流床煤气化技术.该气化技术针对化工合成气的制备工艺特点，充分吸收水煤浆气化技术和粉煤气化技术各自优点、采用干煤粉加压气化加激冷流程，核心技术为单喷嘴冷壁式粉煤气化炉.该气化工艺属气流床粉煤加压气化技术，具有煤种适应性广、原料消耗低、碳转化率高、冷煤气效率高、易于大型化等特点.

SE粉煤气化工艺流程图该工艺的主要技术特点如下：1）采用膜式水冷壁气化炉，每台气化炉顶部设置一个煤烧嘴，激冷流程;2）主要工艺单元，包括磨煤及干燥、粉煤加压及输送、气化及洗涤、除渣等单元，磨煤及干燥设置双系列，分别对应一台气化炉，增加系统操作的可靠性及装置的开工率；3）采用磨煤与干燥一体化的制粉系统，用于制备符合一定粒度与湿含量要求的煤粉；4）采用新型烛式过滤系统，实现过滤澄清水与干渣分离，与重力式澄清+真空皮带过滤相比，处理量大且高效，投资低、占地面积小；5）粉煤加压及输送单元内，一个系列设置一个常压粉煤仓、一个粉煤锁斗和一个高压粉煤给料罐，通过粉煤锁斗的放料-泄压-进料-加压的操作循环，将粉煤分批次、稳定可控地从常压粉煤仓送至粉煤给料罐；6）粉煤给料罐、输送管线上设置的通气锥、通气管、调节器、调节阀组成了粉煤加压、浓相输送系统，该系统是粉煤加压气化技术的核心之一，为气化炉提供稳定可控的煤粉；7）采用自主知识产权的水冷壁式气流床粉煤气化炉，煤种适应性广、原料消耗低、碳转化率高、冷煤气效率高；8）气化炉内粗合成气的洗涤及激冷采用喷淋床与鼓泡床组成的复合床式洗涤冷却设备，具有良好的抑制粗合成气带水、带灰功能；9）粗合成气的初步净化顺序通过混合器、旋风分离器、水洗塔完成，具有高效分离与节能功效；10）灰水处理单元内采用蒸发热水塔回收灰水热量，来自气化及洗涤单元的灰水在此闪蒸出来的蒸汽与返回灰水直接接触回收热量，该工艺具有节能、不易堵渣的特点，可确保装置长周期运行；11）气化装置所有单元的设备根据流程及重力流的需要，自上至下布置在一个框架之内；有利于环保，单喷嘴粉煤气化工艺的硫氧化物及粉尘排放量实际上极少。煤的灰份则被转变成一种惰性炉渣，可以用作道路建筑材料。单喷嘴粉煤气化装置仅产生少量废液，这种废液不含有机污染物，工艺用水可循环利用；12）粉煤、氧气以及蒸汽间设置了比值调节系统，气化操作更为便捷和可靠；13）为了确保装置的连续稳定运行和安全性，自动控制分成两部分，工艺控制系统和安全保护系统。工艺控制系统包括工艺参数的监测和调节系统及顺序控制，安全保护系统包括局部停车联锁和气化全装置的紧急停车联锁。东方炉粉煤气化工艺显著区别于GSP、CHOREN气化炉炉内的旋流流场，东方炉通过优化设计，在气化炉内构成了直流同轴受限射流流场。该流场结构型式具有射流区、大尺度回流区和平推流区。大尺度回流保证了气化炉内壁熔融颗粒易于均匀沉积形成稳定渣层，气化炉内温度整体分布均匀，尤其是渣口区域温度较高且易调控，保证了气化炉整体炉温易于调控和液态排渣的顺利进行。气化过程中生成的细灰少、熔渣多，碳转化率高。日投煤1000吨气化炉于2014年1月已在南京扬子石化煤制合成气项目上进入工业化试运转阶段，2014年10月17日至10月20日对全装置进行了100%负荷性能考核和标定，运行情况表明，装置运行稳定，各项技术指标完全达到设计要求，部分指标甚至超出预期，其中比煤耗、比氧耗、有效气含量、碳转化率、灰渣比等，处于同类技术的领先水平。根据试运行装置的运行情况表明，SE东方炉气化碳转化率高，比煤耗、比氧耗低，渣、灰残炭低切比例合理，属于领先的激冷流程的粉煤气化技术.技术指标：

项目单位操作数据气化压力MPa3.2-4.0合成气温度C190—205投煤量t/h28—45Nm3/h52000-75000粗煤气组成（干基）H2mol%24-27COmol%60.0-65N2mol%<0.35CO2mol%8—11H2smol%0o6CH4ppmv40—90水冷壁蒸汽产量t/h3—5比氧耗Nm3/1000Nm3(CO+H2)320—340比煤耗t/1000Nm3(CO+H2)550—580碳转化率%〉98灰渣比Kg/kg4:6—3:7后效气含量%88—906、航天粉煤加压气化技术航天长征化学工程股份有限公司（简称“航天工程公司。前身为北京航天万源煤化工工程技术有限公司，主营业务是以航天粉煤加压气化技术为核心，专业从事煤气化技术及关键设备的研发、工程设计、技术服务、设备成套供应及工程总承包.航天工程公司目前拥有自主知识产权的航天（HT-L）粉煤加压气化技术，该技术可广泛应用于煤制合成氨、煤制甲醇、煤制烯烧、煤制乙二醇、煤制天然气、煤制油、煤制氢、IGCC发电等领域。航天粉煤加压气化技术（HT—L气化）是由中国航天科技集团公司下属航天长征化学工程股份有限公司拥有的专利技术，该技术吸收了当今世界先进煤气化技术的优点，采用“粉煤+水激冷"流程，利用航天多年来在煤气化以及能源化工行业关键设备研制方面的成果，自主研发了HT—L气化炉、气化燃烧器等煤气化关键设备，采用成熟的化工工艺，形成了具有自主知识产权的航天煤气化成套技术。技术特点：1）采用干粉煤进料：具有煤种适应性广，碳转化率高的特点.2）采用密闭式盘管水冷壁辐射室结构：设计寿命20年，“四进四出”结构可以保证管程水流量分布均匀。可控制罐内水汽化率，调节炉内热平衡。烧嘴盘管、渣口盘管分别进水，多组冷却水盘管易于调节，便于维护和更换。3）采用激冷流程及灰渣水循环利用等技术：能够实现合成气灰分、硫等有害元素的有效处理和灰渣的综合利用，利用环保。4）采用单烧嘴组合燃烧器。5）采用“自我修复式"耐火材料结构，炉内向外依次有液渣、固渣、SiC耐火材料、水冷壁、惰性气体保护层、高铝不定型耐火材料、外保温层.水冷壁外可以形成稳定的固渣层3〜5mm,可以“以渣抗渣”抵抗气体和熔渣的冲刷和磨损.工艺流程简述：原料煤经过磨煤、干燥后，用N2进行加压输送，将粉煤输送到气化炉烧嘴。干煤粉（80C）、纯氧气（200C）、过热蒸汽（420C）一同进入气化炉气化室，瞬间发生升温、挥发分裂解、燃烧及氧化还原等物理和化学过程.生成的1400C~1600c的合成气经过冷却后，出气化炉的温度为210c〜220C,再经过文丘里洗涤器增湿、洗涤，和洗涤塔进一步降温、洗涤，产出温度约为204C、粉尘含量小于10X10-6的粗合成气。HT-L粉煤气化炉为航天粉煤加压气化装置核心、关键专利设备.粉煤、氧气、蒸汽按一定比例通过燃烧器进入气化炉，在气化室中进行燃烧气化反应，生成的含有高温熔渣的粗合成气，一部分高温熔渣挂在复合水冷壁上，形成稳定的抵抗高温的渣层，其余熔渣和粗合成气进入激冷室.粗合成气在激冷室中被激冷水激冷降温，并蒸发水蒸气到饱和，同时熔渣迅速固化，通过分离装置实现合成气、液态水、固渣的分离.合成气通过管道输出进入后续工段，主要成分为一氧化碳和氢气。固渣通过排渣口进入破渣机中，并断续排出。含有细灰的黑水通过管道进入渣水处理系统。流程图如下：V-1204打黑气化及合成气洗涤系统中庄汽包[P-13D1A/BtQ一1?nE-1309V-1309氧气加热胃一气整冲却中压蒸汽o_$皿水

中压过熟蒸汽氧气产吉反气苫火炬

I粗合成气V72Q5粉皆给科犍klffllcnrriBifxonnoS-1402!C一幅宜!洗洗去过滤机冷滞液来自交换唯IT饱和母;5-1401FT301渣领斗V卜1。。1/丫-1411la一高压内事博B!-V-14D4

真篁闪赫《£1408除且器o_邑友水优航天粉煤气化技术流程图技术水平及指标：粉煤加压气化技术及其配套装置拥有自主知识产权，总体技术水平处于国际领先。主要技术指标如下表所示厅P项目指标1氧耗Nm3氧/1000Nm3(CO+H2)290〜320（与煤种有美）2煤耗kg入炉煤/1000Nm3(CO+H2)550〜650（与煤种有美）3肩效气成分CO+H2（%）89~91（与煤种有美）4碳转化率（％）>995冷煤气效率（％）80〜836煤气化热效率（％）〜957原料煤输送形式干粉，气体输送8燃烧器寿命10年，每6个月维修头部9水冷壁寿命>10年，副产中压饱和蒸汽10原料煤的适应性本地煤种11气化压力4。1MPa12气化炉产气量（合成气）40000〜140000NM3/h13气化温度1300~1700c（与煤种有美）14投煤量t/d750~1500可应用领域和范围：粉煤加压气化技术可以将煤炭高效、洁净、低成本地转化为气态的一氧化碳和氢气混合物。主要用途有：1）可生产化肥、甲醇和二甲醍.而甲醇和二甲醍是基本有机化工原料，用途广泛；2）是间接煤制油的原料，可以用于生产汽柴油，从而实现煤炭替代传统的石油资源；3）作为燃料发电（IGCC）,消除传统发电模式污染大、效率低的缺点4）通过变换全部转化成氢气，用于航空航天、氢燃料电池、炼油加氢等；5）合成气通过甲烷化生产天然气，是解决我国天然气紧缺的有效途径之一；6）煤掺烧石油焦，制取一氧化碳和氢气的混合物。每年我国有三四千万吨超重石油焦因技术所限无法再利用而浪费，而通过煤粉和磨碎的石油焦混合后在气化炉中燃烧，即可以实现废物利用，产生的合成气热值又高，可有效满足下游工艺对高热值合成气的需求。炉型选择：根据不同用户的需要，主要提供三种不同的炉型，三种炉型基本结构相同，主要区别在日投煤量的差异.项目炉型2800型3200型4000型气化炉直径①2。8—3。2米①3。2—3。8米①4.0米气化炉图度14.5米19.5米24.5米气化压力4。0MPa4。0MPa4.0MPa日投煤量〜750吨（与煤种有美）~1500吨（与煤种有关）〜2500吨（与煤种有美）(CO+H2)40000—51000Nm3/h（根据要求确定）80000〜11000Nm3/h（根据要求确定）140000-180000Nm3/h(根据要求确定)

航天炉结构示意图HT—L航天粉煤加压气化技术业绩一览表（截止2012年年底）厅P项目名称采用炉型/数量1安徽临泉化工20万吨甲醇项目①2800/①3200化炉一套2安徽临泉化工二期18万吨合成氨装置①2800/①3200化炉一套3濮阳龙宇20万吨甲醇项目①2800/①3200化炉一套4河南煤业中新化工30万吨甲醇装置①2800/①3200化炉两套5山东鲁西化工公司30万吨合成氨装置①2800/①3200化炉两套6河南晋开集团60万吨合成氨装置①3200/①3800化炉四套7亿利集团30/52化肥及40万吨乙二醇项目①3200/①3800化炉两套8贵州黔希30万吨乙二醇项目①2800/①3200化炉二套

9安徽昊源30万吨合成氨装置①2800/①3200化炉两套10昊化骏化60万吨合成氨装置①3200/①3800化炉两套11泸火化60万吨甲醇项目①3200/①3800化炉两套12宁夏宝160万吨烯姓项目①3200/①3800化炉四套13河北正元60万吨合成氨80万吨尿素项目①3200/①3800化炉两套14阳煤太化清徐化工新材料园区配套工程及迁建项目①2800/①3200化炉二套15山东久泰60万吨甲醇项目①3200/①3800化炉两套16吉林中化长山1830化肥工程①2800/①3200化炉一套17内蒙古博源3052化肥项目①2800/①3200化炉两套18伊泰新疆甘泉堡180万吨制油项目①3200/①3800化炉两套19新疆玛纳斯中能航天40/60化肥项目①2800/①3200化炉两套20晋煤大溪100万吨煤制油项目①2800/①3200化炉两套21右南玉溪1830化肥工程①2800/①3200