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德士古气化炉

Texaco(德士古)气化炉

德士古气化炉是一种以水煤气为进料的加压气流床气化工艺。德士古气化炉由美国德士古石油公司所属的德士古开发公司在1946年研制成功的，1953年第一台德士古重油气化工业装置投产。在此基础上，1956年开始开发煤的气化。本世纪70年代初期发生世界性危机，美国能源部制定了煤液化开发计划，于是，德士古公司据此在加利福尼亚州蒙特贝洛(Montebello)研究所建设了日处理15t的德士古气化装置，用于烧制煤和煤液化残渣。 目前国内大化肥装置较多采用德士古气化炉，并且世界范围内IGCC电站多采用德士古式气化炉。

典型代表产品我厂制造过的德士古气化炉典型的产品有:渭河气化炉、恒升气化炉、神木气化炉、神华气化炉等。1992年为渭河研制的德士古气化炉是国际80年代的新技术，制造技术为国内先例，该气化炉获1995年度国家级新产品奖。它的研制成功为化工设备实现国产化，替代进口做出了重要贡献。德士古气化炉是所以第二代气化炉中发展最迅速、开发最成功的一个，并已实现工业化。

一、德士古气化的基本原理

德士古水煤浆加压气化过程属于气化床疏相并流反应，水煤浆通过

喷嘴在高速氧气流的作用下，破碎、雾化喷入气化炉。氧气和雾状水煤浆在炉内受到耐火砖里的高温辐射作用，迅速经历预热、水分蒸发、煤的干馏、挥发物的裂解燃烧以及碳的气化等一系列复杂的物理、化学过程，最后生成一氧化碳，氢气二氧化碳和水蒸气为主要成分的湿煤气，熔渣和未反应的碳，一起同向流下，离开反应区，进入炉子底部激冷室水浴，熔渣经淬冷、固化后被截流在水中，落入渣罐，经排渣系统定时排放。煤气和饱和蒸汽进入煤气冷却系统。

水煤浆是一种最现实的煤基流体燃料,燃烧效率达96~99%或更高,锅炉效率在90%左右,达到燃油等同水平。也是一种制备相对简单,便于输送储存,安全可靠,低污染的新型清洁燃料[1]。具有较好的发展与应用前景。水煤浆的气化是将一定粒度的煤颗粒及少量的添加剂在磨机中磨成可以泵送的非牛顿型流体,与氧气在加压及高温条件下不完全燃烧,制得高温合成气的技术,以其合成气质量好、碳转化率高、单炉产气能力大、三废排放少的优点一直受到国际社会的关注,我国也将水煤浆气化技术列为“六五”、“七五”、“八五”、“九五”的科技攻关项目。 本文基于目前我国水煤浆气化技术的现状,以Texaco气化炉为研究对象,根据对气化炉内流动、燃烧和气化反应的特性分析,将Texaco气化炉膛分成三个模拟区域,即燃烧区、回流区和管流区,分别对各区运用质量守恒和能量守恒方程,建立了过程仿

真模型。该模型考虑了气固两相流动、煤热解、辐射换热及包括均相和异相在内的气化反应过程。在模型基础上进行了动态与静态仿真,并进行参数化研究和仿真结果分析,分析不同参数下仿真结果的变化趋势。 为更进一步了解气化炉内气体组分以及温度的分布情况,本文利用Fluent建立Texaco气化炉的CFD模型,采用非预混燃烧模型,考虑气固两相流动,化学反应、对流、辐射换热以及反应热。挥发份的气相湍流燃烧用混合分数法来模拟,用标准k ?ε紊流模型模拟气固两相流动,对炉内燃烧的辐射与对流换热采用P-1辐射模型。仿真结果很好的验证了本文对气化炉膛中三区模型划分的正确性,并进行参数化研究和仿真结果分析,得出结果与过程仿真结果结果吻合。

二、Texaco(德士古)气化炉技术特点

德士古气化炉是一种以水煤浆进料的加压气流床气化装置，水煤浆由气化剂夹带由专门的喷嘴喷入炉内，瞬间气化。

优点:

(1)甲烷含量低，利于甲醇与氨的合成

(2)设备结构简单，内件很少;理论上可以用于任何煤种

(3)具有较长的实际运行经验，操作危险性小，可用率达80%-85% (4)利用水煤浆便于高压泵送的特点，可以制备压力很高的粗煤气 (5)能充分利用一切污水源制作水煤浆 (6)气化炉的运行费用较低 (7)后续的除灰系统比较简化 装置特点:

(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、可然雾含量、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。