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德士古水煤浆气化炉

一、简介

我国石油和化学工业在快速发展的同时，正面临着资源、能源和环境等多重压力”。由于我国石油和天然气短缺，煤炭相对丰富的资源特征，加之国际油价的持续高位运行状态，煤炭在我国的能源和化工的未来发展中所处的地位会变得越来越重要。目前，煤炭在我国的能源消费比重不断加大，用于发电和工业锅炉及窑炉的比例大约为70%左右，其余主要是作为化工原料及民用生活。随着煤化工技术的不断发展，煤炭作为化工原料的比重将会得到不断的提高。传统的煤化工特点是高能耗、高排放、高污染、低效益，即通常所说用煤行业的“三高一低”。随着科技的不断进步，新型的煤气化技术得到了快速的发展，煤炭作为化工原料的重要性得到了普遍的认可。煤化工目前采用的方法主要有三个途径：煤的焦化、煤的气化、煤的液化。由于最终产品的不同，三种途径均有存在的市场。煤焦化的直接产品主要有焦炭、煤焦油及焦炉气，煤气化的直接产品主要有合成气、一氧化碳和氢气，煤液化后可直接得到液体燃料。煤焦化产业相对比较成熟，煤液化存在直接液化和间接液化两种方法，技术的成熟程度和投

资等原因，制约了产业化和规模化的进一步发展。

随着煤气化技术的不断成熟，特别是加压气化方法的逐步完善和下游产品的多样化，煤气化已成为我国目前煤化工的重中之重。

其中煤炭气化中以德士古水煤浆气化炉为典型代表。德士古气化法是一种以水煤浆为进料的加压气流床气化工艺。它是由美国德士古

石油公司下属德士古开发公司在以重油和天然气为原料制造合成气的德士古工艺基础上开发成功的。第一套日处理15t煤的中试装置于1948年在美国建成，试验了20种固体燃料，包括褐煤、烟煤、无烟煤、煤液化半焦以及石油焦等。1956年在美国摩根城(MorganTown)又建立了日处理100t煤、操作压力为2．8MPa的德士古炉。目前，德士古气化的工业装置规模已达到日处理煤量1600t。它是经过示范性验证的、既先进又成熟的第二代煤气化技术。德士古气化炉是所有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。 二、德士古水煤浆气化炉工作原理

德士古水煤浆加压气化炉过程属于气流床疏相并流反应。水煤浆通过喷嘴在高速氧气的作用下，破碎、雾化喷入气化炉。氧气和雾状水煤浆在炉内受到耐火衬里的高温辐射作用，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。最后生成以一氧化碳、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，一起同流向下，离开反应区，进入炉子底部激冷室水浴，熔渣经淬冷、固化后被截留在水中，落入渣灌，经排渣系统定时排放。煤气和饱和蒸汽进入煤气冷却净化系统。 与同为气流床气化的K—T气化法相比较，德士古气化法在两点上有所改进，一是采取高压气化；--是以水煤浆形式的湿法进料。加压气化能有效地提高生产能力和煤气品质，但是在高压条件下解决于粉进料和煤锁装置问题是相当困难的，因此改进为水煤浆湿法进料的方式。 三、德士古水煤浆加压气化工艺

德士古气化工艺流程包括煤浆制备、气化炉及排渣系统、高温煤气的冷却与净化。原料煤用球磨机、棒磨机或盘式研磨机湿磨后，使其粒度小于90／1m的达到40％一86％，再与水或油混合制成煤浆、煤浆含量(质量分数)约为60％一70％。制成的煤浆以液力输送至煤浆槽，再以高压煤浆泵把煤浆送人气化炉的燃烧器。高压煤浆泵的工作压力应高于气化炉的工作压力。

德士古气化炉由上、下两部分组成，气化炉上部是部分氧化室，内壁衬有多层耐火砖，外壁为圆筒形高压容器。内、外壁分别承担耐高温和耐高压的职能，炉壁内衬长期在高温下工作，经受高速煤浆的冲刷，所以必须具备耐高温和耐磨损的性能。炉壁内衬的耐火材料以氧化铬为主，同时添加少量的氧化铝或氧化镁，视煤灰渣的酸碱性而定。氧化铝适用于酸性灰渣，氧化镁适用于碱性灰渣。

水煤浆和氧气从炉顶的燃烧器高速连续地喷人部分氧化室。高温状态下工作的烧嘴设有冷却水装置。水煤浆喷人气化炉内迅速发生反应，数秒钟内即完成气化过程，炉内达到1300—1500％，气化压力为4．3—4．8MPa。气化压力的高低视煤气用途而定。如用于合成氨时取其高限，如作为合成甲醇的原料气可取较低压力，这样后续工段不需另外加压。德土古气化法采取液态排渣，炉内灰分熔融成为液渣。在部分氧化室生成的粗煤气夹带了熔渣向下流人气化炉下部的冷却室。气化炉的下部因冷却方式不同有两种型式。一种是激冷型冷却方式，高温粗煤气夹带着熔渣流人下部的急冷室，熔渣激冷固化后被分离出来并落人灰锁斗，灰渣在锁斗中泄压后进入熔渣槽，再由熔渣分