多喷嘴气化技术工艺流程介绍
多喷嘴对置式水煤浆气化技术
4000吨级水煤浆气化技术
“煤炭清洁高效利用和新型节能技术” 国家“十三五”重点专项
所属项目：大规模水煤浆气化技术开发及示范 课题名称：超大规模水煤浆气化放大关键技术 及污水减量化研究
围绕高温高压下湍流混合与复杂气化反应的相互作用的复杂科学问题研 究，掌握实现水煤浆气化过程高效化、大型化的基本理论指导原理。
400
200
辐射强度
CH*
0 0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
1.3
0.7
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
1.3
[O/C]e
[O/C]e
CH*辐射发光图像重建
柴油撞击火焰CH*二维分布
CH*辐射峰值随[O/C]e 的变化(柴油火焰)
L/De随[O/C]e的变化 (柴油火焰)
柴油和水煤浆撞击火焰黑体 辐射时均分布
第六届国际多喷嘴对置式煤气化技术推广及应用研讨会
多喷嘴对置式水煤浆气化技术新进展
华东理工大学
01
多喷嘴对置式水煤浆气化技术
多喷嘴对置式水煤浆气化技术
激冷流程工艺原理简图
磨煤制浆系统 气化系统 初步净化系统 渣水处理系统
多喷嘴对置式水煤浆气化技术
技术研发历程
技术发明 及中试 22TPD 1996~2000
已运行26个项目，67台气化炉 累计总原料煤能力 > 20万吨煤/天，单炉最大规模4000吨级/日
多喷嘴对置式水煤浆气化技术——国际影响
合成气产能世界第三，为世界煤气化技术第一集团供应商
2017美国国际气化技术年会信息
成为国际三大主流气化技术提供商之一
多喷嘴对置式水煤浆气化技术
华东理工大学科技成果——多喷嘴对置式水煤浆气化技术
华东理工大学科技成果——多喷嘴对置式水煤浆气化技术项目简介煤炭气化，即在一定温度、压力下利用气化剂与煤炭反应生成洁净合成气（CO、H2的混合物），是实现煤炭洁净利用的关键，可为煤基化学品（合成氨、甲醇、烯烃等）、整体煤气化联合循环发电（IGCC）、煤基多联产、直接还原炼铁等系统提供龙头技术，为现代能源化工、冶金等行业的技术改造和节能降耗提供技术支撑。
多喷嘴对置式水煤浆气化技术是世界上最先进的气流床气化技术之一。
水煤浆经四个对置的喷嘴雾化后进入气化炉内，与氧气反应生成含CO、H2和CO2的合成气，从气化炉出来的粗合成气经新型洗涤冷却室、混合器、旋风分离器和水洗塔等设备的洗涤和冷却后进入后序工段；气体洗涤设备内的黑水则经高温热水塔进行热量回收和除渣后成为灰水再返回气体洗涤设备内，全气化系统基本实现零排放。
该技术工艺指标先进，与同类技术相比，合成气有效成分高2-3个百分点、碳转化率高2-3个百分点、比氧耗降低7.9%、比煤耗降低2.2%等，生产强度大，又减少了专利实施许可费。
所属领域化工、能源项目成熟度产业化应用前景多喷嘴对置式水煤浆气化技术的产业化成功，打破了国外技术在气化领域的垄断地位，标志着我国自主的大型煤气化技术已处于国际领先地位。
目前有33台多喷嘴对置式水煤浆气化装置处于工业运行、建设和设计中，同时该技术已走出国门，为美国一家石化公司提供气化技术。
知识产权及项目获奖情况与多喷嘴对置式水煤浆气化技术相关的有二十余项发明专利和实用新型专利。
拥有自主的知识产权。
项目曾得到国家“九五”科技攻关、“十五”和“十一五”“863”课题、“973”计划的支持。
所获主要奖励有：2007年国家科学技术进步二等奖；第十届中国专利奖优秀奖；2006年中国石油和化学工业科技进步特等奖；2006年中国高校-企业合作创新十大案例；2006年中国高校十大科技进展；2005年上海市科技进步三等奖。
合作方式主要以专利（实施）许可和技术转让的模式合作。
新型多喷嘴对置水煤浆气化技术
表 1 德士古与壳牌气化装置比较
项目
壳牌气化工艺
德士古气化工艺
煤适应性 气化温度（炉内）／℃
气化压力 ／ＭＰａ 碳转化率 ／％ 煤 ／ 氧耗［以 １００ ｍ（３ ＣＯ＋Ｈ）２ 计］ 有效气含量（ＣＯ＋Ｈ）２ ／％（干基） 气体净化除灰技术 气化装置投资（比值）
硫分、氧分等含量均不敏感。热效率高、炭利用率高， 碳转化率可达 ９９％，原料煤能量回收率高，８０％～８３％ 以合成气形式回收（即冷煤气效率），１４％～１６％以蒸汽 形式回收。煤粉制备采用密闭系统，无粉尘排放；合成 气洗水经汽提冷却后循环使用，汽提出的 Ｈ２Ｓ 气体送 克劳斯硫回收装置；合成气用于燃气轮机发电时，
进入二次反应区的组分有煤焦、ＣＯ２、ＣＨ４、Ｈ２Ｏ 以及 ＣＯ、Ｈ２ 等组分。这时主要进行的是煤焦、ＣＨ４ 等与 Ｈ２Ｏ、 ＣＯ２ 发生的气化反应，生成 ＣＯ 和 Ｈ２，这是有效气。二次 反应以吸热为主，致使发生二次反应的区域温度较
[ 收稿日期] ２０１０－０３－０１ [ 作者简介] 张玉亭（１９７３－），女，工程师，主要从事化工研究
小计
－６８．３５４
－５４．１５１
总计
１８０．８１
１７９．７８８
注：（１）为 ８．１７９ ｔ 由气化装置副产，其中７．１９８ ｔ 要用于 ＣＯ 变换；
（２）表示此表消耗指标基于日投煤 ２ ０００ ｔ 气化、空分装置。
由以上分析可知：壳牌只能采用废锅流程和废锅
激冷联合流程，气化炉和废锅系统结构复杂，制造要
在国内外内有大量的工业化生产经验。
3. 2 壳牌粉煤加压气化法
气化原料煤种范围较宽，褐煤、烟煤、无烟煤等各
种煤种均可使用，对煤的性质如粒度、结焦性、灰分、
1多喷嘴对置式水煤浆气化技术
主流煤气化技术及市场情况系列展示（之一）多喷嘴对置式水煤浆气化技术技术拥有单位：兖矿集团有限公司、华东理工大学编者按：煤气化装置是煤化工的龙头，选择适合的煤气化技术直接关系到整个煤化工装置的安全稳定运行和经济效益，煤气化技术的选择是煤化工装置和煤化工企业的关键点之一。
为了帮助煤化工企业合理地选择气化技术，从本期起，本刊将陆续介绍目前国内主要煤气化技术，从技术特点、主要技术参数、煤种适应性、研发过程、市场开发、典型运用案例、最新动态等方面，全面地展示各种煤气化技术的特点。
此次气化技术展示的所有材料，由相关企业提供，均不代表本刊倾向和观点。
山东兖矿国拓科技工程有限公司是由兖矿集团控股，会同国内著名科研机构、院校、勘察设计单位和企业组建的化工技术研发、推广和技术服务的高科技企业，依靠兖矿集团良好的企业形象、强大的技术研发和技术服务能力，主要从事化工技术开发、技术服务、技术转让、化工工程勘察、设计、施工等业务。
公司立足兖矿自身化工技术的研发与工业化装置，依托华东理工大学、水煤浆气化及煤化工国家工程研究中心、中国天辰工程公司等科研和设计机构，团队具有一流理论水平和实践经验，是典型的产、学、研结合运作模式。
山东兖矿国拓科技工程有限公司与华东理工大学一起向业界推广多喷嘴气化技术，并提供技术理论和工程技术服务支持，公司自2010年7月成立以来，已签订多喷嘴气化技术转让合同15家，与国内外煤化工企业达成合作意向10余项，另与国外多家科研机构和化工企业达成合作意向。
具有完全自主知识产权的多喷嘴对置式煤气化技术由华东理工大学和兖矿集团共同研发，八五期间华东理工大学建立了多喷嘴气化技术数学模型，进行了实验室小试，九五期间兖矿集团承担了多喷嘴气化技术中试，并在兖矿国泰化工有限公司建设多喷嘴气化技术示范工程，2005年第一台千吨级多喷嘴对置式煤气化大型气化炉在兖矿国泰开车成功，由此拉开了我国水煤浆洁净煤大型化的序幕。
多喷嘴对置式水煤浆气化技术主要特征介绍如下：一气化技术特点多喷嘴对置式水煤浆气化工艺是以氧气和水煤浆为原料，采用气流床反应器，在加压非催化条件下进行部分氧化反应，生成以一氧化碳和氢气为有效成分的粗煤气，作为氨和甲醇合成的合成气，或制氢（煤液化、燃料）的原料气、IGCC 发电的燃料气。
多喷嘴对置式煤气化技术(华东里工)
２００８年第２９卷第６期氮肥技术摘要简要介绍华东理工大学和兖矿集团公司合作，成功开发了具有完全自主知识产权、国际首创的多喷嘴对置式水煤浆气化技术，并成功地实现了产业化，应用于工业生产中。
同时还介绍了研究开发的水冷壁式中试气化炉运行结果和粉煤加压气化技术工业示范装置的实施进展情况。
关键词煤气化多喷嘴对置式水煤浆粉煤１背景我国能源结构的特点是富煤、缺油、少气。
我国以煤为主的能源结构和国际能源市场形势，决定了我国必须立足国情，大力发展洁净煤技术，以此支持国民经济的快速发展，缓解油品供应紧张，保障国家安全。
煤气化技术是发展煤基化学品、煤基液体燃料、ＩＧＣＣ发电、多联产系统、制氢、燃料电池等过程工业的基础，是这些行业的共性技术、关键技术和龙头技术（如图１所示），对发展经济和保障国家安全具有重要的战略意义。
国内在建的和处于筹建中的甲醇装置、合成氨装置、煤制油装置，已展现了对煤气化技术的强劲需求。
的研究攻关，和兖矿集团有限公司合作，成功开发了具有完全自主知识产权、国际首创的多喷嘴对置式水煤浆气化技术，并成功地实现了产业化，在国内外产生了重大影响。
多喷嘴对置式水煤浆气化技术的工艺原理如图２所示，主要包括多喷嘴对置式水煤浆气化工序、分级净化的合成气初步净化工序、直接换热式含渣水处理工序。
图２多喷嘴对置式水煤浆气化技术工艺原理简图２技术研发历程多喷嘴对置式水煤浆气化技术是由华东理图１煤气化技术重要地位简图工大学洁净煤技术研究所（煤气化教育部重点实我国自上世纪８０年代开始引进国外煤气化验室）于遵宏教授带领的科研团队历经“九五”、技术，多年来一直依赖进口，受制于人。
据此估“十五”和“十一五”科技攻关开发成功。
“九五”期算，引进煤气化技术的专利实施许可费已高达２间，华东理工大学、鲁南化肥厂、中国天辰化学工亿多美元，这还不包括昂贵的专有设备费和现场程公司共同承担了国家“九五”科技攻关项目“新技术服务费等。
据估计，专有设备耗费外汇也高型（多喷嘴对置）水煤浆气化炉开发”，并完成了达数亿美元。
大型多喷嘴对置式煤气化技术及其在煤制烯烃中的应用
喷嘴使用寿命最长达到150天
年度 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 最长（天） 31 68 72 100 104 150 139 最短（天） 15 4 13 20 47 53 41 平均（天） 17 28 29 47 65 93 89 因喷嘴原因系统停车 次数 未统计 6 9 5 1 0 0
中国境内 33个用户项目, 90 台气化炉 总原料能力> 11万吨煤/天 12 个项目，29台气化炉投入工业运行
已经投运 12个用户，29台气化炉
推广应用（全球34家用户项目，共95台气化炉）
应用单位
华鲁恒升 兖矿国泰 兖矿鲁化 江苏灵谷 江苏索普 凤凰化肥 神华宁煤 宁波万华 安徽华谊 上海焦化 兖矿新疆 安阳盈德 杭州半山 山东盛大 山东久泰 内蒙荣信 Valero
在建3000TPD多喷嘴水煤浆气化装置
项目 1:
内蒙古荣信化工有限公司
气化系统配置：两开一备 气化压力: 6.5MPa 计划开车时间： 2014 年
项目 2:
•伊泰伊犁能源有限公司
•气化系统配置：四开两备 •气化压力: 4.0MPa •计划开车时间: 2015 年
运行指标先进
华鲁恒升(750TPD,6.5MPa)：报道四喷嘴气化炉碳转化率98.3% 兖矿国泰(1150TPD,4.0MPa)：2005年12月11-18日168小时连续运行 现场考核，碳转化率98.8% 新能凤凰(1500TPD,6.5MPa)：2010年10月13-16日72小时满负荷性能 考核，碳转化率99.16% 神华宁煤(2000TPD,4.0MPa)：2010年9月24-27日双炉72小时连续运行 现场考核，碳转化率98.9% 江苏灵谷(2000TPD,4.0MPa)： 2011年11月25-28日72小时连续工业运 行考核，碳转化率99.2% 安徽华谊(1500TPD,6.5MPa)：2012年8月20-24日双炉72小时连续工业 运行考核，碳转化率98.94%
科技成果——多喷嘴对置式水煤浆气化技术
科技成果——多喷嘴对置式水煤浆气化技术适用范围化工行业煤制合成气行业现状同等产量条件下常压固定床技术：比氧耗380Nm3O2/kNm3（CO+H2）；有效气成分CO+H2含量60%-70%；碳转化率78%；年消耗71万tce。
成果简介1、技术原理水煤浆、氧气进入气化室后，相继进行雾化、传热、蒸发、脱挥发分、燃烧、气化等6个物理和化学过程，煤浆颗粒在气化炉内经过湍流弥散、振荡运动、对流加热、辐射加热、煤浆蒸发与挥发份的析出和气相反应等，最终形成以CO、H2为主的煤气及灰渣。
产生的合成气经分级净化达到后序工段的要求，同时采用直接换热式渣水处理系统。
2、关键技术多喷嘴对置式水煤浆气化技术采用四喷嘴撞击流、预膜式喷嘴，加强混合，强化热质传递。
关键技术设备包括：（1）由喷淋床与鼓泡床组成的复合床高温煤气洗涤冷却设备；（2）合成气“分级”净化。
由混合器、分离器、水洗塔组成的高效节能型煤气初步净化系统；（3）直接换热式含渣水处理系统；（4）预膜式长寿命高效气化喷嘴；（5）结构新颖的交叉流式洗涤水分布器；（6）国内首次成功实施停运气化烧嘴在线带压投料的操作技术。
3、工艺流程通过喷嘴对置、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。
主要包括煤浆制备、输送单元，多喷嘴对置式水煤浆气化单元，煤气初步净化单元和含渣水处理单元，其中关键单元为气化、煤气初步净化和含渣水热回收。
图1 多喷嘴对置式水煤浆气化工艺流程图主要技术指标与引进的水煤浆气化技术相比，采用该技术可使比氧耗降低7.9%，比煤耗降低2.2%。
以北宿煤为原料，合成气有效气成分（CO+H2）含量84.9%，比氧耗309Nm3O2/1000Nm3（CO+H2），降低7.9%；比煤耗535kg/1000Nm3（CO+H2），降低 2.2%；碳转化率98.8%，提高2%-3%；产气率2.20Nm3/kg；有效气成分提高2%-3%；CO2含量降低2%-3%。
多喷嘴对置式水煤浆气化技术工业应用总结
２７ ２ ） ７ ５７
文 章编 号 ：０ ４— ９ １ ２ １ ）２— ０ ０— ３ １０ ８ ０ （０ ２ ０ ０ ５ ０
多喷 嘴 对 置式 水 煤 浆气 化 技 术 自从 投 入 工 业 化应 用 以来 ， 以其 技 术成 熟 可靠 、 转 化 率 高 、 碳 消耗 低 、 效 气 成 分 高 、 行 周 期 长 、 于 大 型 化 等 优 有 运 适 势 ， 速成 为煤 气 化 行 业 的 主 流技 术 之 一 ， 迅 目前 已 运行 的装 置达 到 １ ， ９套 在建 或正在 工程设 计 中 的装 置有 ５ 。近 期 ， 最 大 Ｅ处 理 煤 量 达 到 ２０ ０ｔ ３套 其 ｔ ０
他 同类 技 术 多 ２～３８ 参 与 气 化 反 应 时 间 更 长 ， ，
提 高 了碳 的 转 化 率 和 单 位 气 化 炉 燃 烧 室 容 积 的 生 产 能 力 。撞 击 区 、 击 流 股 、 撞 回流 区 、 返 流 区 折 的存 在 ， 有 利 于促 进 煤 焦 、 Ｈ 更 Ｃ 等 与 Ｈ ０、 Ｏ Ｃ 发 生 的气 化 反 应 ， 成 Ｃ 生 Ｏ和 Ｈ： 提 高 有 效 气 成 ，
气 通过对 置式 布置 的 工艺 喷 嘴 ， 入 炉 内进 行 混合 进 和 反应 ， 生 的 高 温煤 气 和 熔 渣 进 入激 冷 室 ， 产 进行 冷却、 除灰 ， 出气 化 炉 。煤 气 初 步 净 化单 元 由混 送
合 器 、 风分 离器 、 旋 水洗 塔 组成 ， 渣 水 热 回 收与 除 含
１２３ 喷淋床 与鼓泡 床结合 ．．
水
出气化 室 的夹 带熔 融 态灰 渣 的高 温合 成 气 ， 在 复合床 结 构 的洗 涤 冷 却 室 内完 成 合 成 气 的洗 涤 冷 却和熔 渣 的初 步 分 离 。洗 涤 冷 却 室 采 用 了喷 淋 床 与鼓泡 床 相 结合 的技 术 ， 液 两相 分 布 更 加 均 匀 ， 气
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
混合器 旋 风 分 离 器
酸气冷凝器
真空 闪蒸 分离 罐 真空泵
煤浆给料泵
气 化 炉
水 洗 塔
M1401
压滤机 高 温 热 水 贮 罐 真 空 闪 蒸 罐 滤液 受槽 磨煤用水 滤液泵 污水处理
锁斗 冲洗 水罐 黑水循环泵 高温热水泵 锁 斗
合成气洗涤系统 煤浆制备系统
作用：将出气化炉燃烧室的粗合成气降温、除渣、饱和 水蒸汽，并除去合成气中灰尘，使合成气中含尘 量<1mg/Nm3。 主要设备：气化炉激冷室、混合器、旋风分离器、水洗塔、 激冷水泵、高温热水泵等。
煤浆制备系统 热回收系统
作用：将气化炉、旋风分离器、水洗塔排出的洗涤黑 水减压、降温、回收热量、浓缩黑水。 主要设备：蒸发热水塔、低压闪蒸器、真空闪蒸汽、换热器、 真空泵、分离罐等。
作用：将水煤浆加压送入气化炉，与氧气混合 进行气化反应 主要设备：煤浆给料泵
FELUWA煤浆给料泵
GEHO煤浆给料泵
煤浆制备系统 氧气给料系统
作用：将纯氧调节流量并送入气化炉，与煤浆混合进行 气化反应 主要设备：氧气流量调节阀、氧气流量计、氧气切断阀等。
煤浆制备系统 气化炉系统
作用：将纯氧和煤浆进行气化反应，生成粗合成气
煤浆制备系统 高压氮气系统
作用：在气化炉开、停车过程中对煤浆及氧气管线进行 吹扫；气化炉停车后对工艺烧嘴进行降温保护； 对氧气管线进行均压、密封；作为气化炉取压载 气。 主要设备：事故氮压机、高压氮罐、中高压氮罐等。
谢 谢 !
煤浆制备系统 渣水分离系统
作用：将浓缩后的黑水添加絮凝剂，分离出细灰，将灰 水返回系统重新利用。 主要设备：澄清槽、灰水槽、真空过滤机、低压灰水泵等。
煤浆制备系统 火炬系统
作用：将系统开、停车过程中及运行过程中排放的合成 气在高空燃烧排放；将系统正常运行过程中的酸 性气燃烧排放。 主要设备：火炬水封槽、分子密封器、分液罐、点火系统等。
蒸 发 热 水 塔
锁斗循环泵
澄清槽
灰水槽
低压灰水泵
捞渣机
渣池泵
沉降槽底流泵
各子单元流程介绍
煤浆制备系统
作用：将原料煤、工艺水、添加剂研磨成合格水煤浆
主要设备：称重给料机、磨煤机、滚筒筛、煤浆出料槽泵、 出料槽搅拌器、添加剂给料泵等。
称重式给煤机
磨煤机
活塞式隔膜泵
离心式煤浆泵
煤浆给料系统
主要设备：工艺烧嘴、气化炉。
煤浆制备系统 锁斗系统
作用：将气化反应产生的炉渣收集并定期排出系统外
主要设备：锁斗、锁斗阀、锁斗循环泵、锁斗冲洗水罐、 捞渣机等。
烧嘴冷却水系统 煤浆制备系统
作用：向工艺烧嘴供循环冷却水。
主要设备：烧嘴冷却水槽、换热器、烧嘴冷却水泵、 回水分离罐、事故水槽等。
多喷嘴对置式气化技术 工艺流程与原理介绍
技术简介
多喷嘴气化技术研发历程
七五、八五 基础研究
渣油气化过
九五 技术开发 日处理22吨 煤中试装置 的建设运行
“九五”攻关
十五 工ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ示范 1150t/d级 工业示范装 置的建设和 运行
863重大项目
十一五 大型化
程研究
水煤浆气化
过程研究
2000t/d级 工业装置建 设与运行
863重大项目
中国石化、 化工部
国家计委
科技部
科技部
气化炉流场示意图
V
III IV II I
A
A
A
A
III
VI
射流区、撞击区、 撞击流股、回流 区、折返流区、 管流区
多喷嘴对置式气化炉流场结构
单喷嘴水煤浆气化炉流场结构
多喷嘴水煤浆气化技术基本流程
磨煤制 浆系统 气化系统
净化系统
渣水处理系统
工艺流程简图