第二代水煤浆锅炉
清华炉介绍
1、水冷壁系统的本质安全：
清华炉研发过程中充分考虑了水冷壁水汽自然循 环的可行性，依自然循环设计，按强制循环运行。 即便特殊故障无法强制供水，水汽系统仍可自然循 环，保证气化炉安全停车，不会出现日本核电站地 震海啸中给水泵停运引发的重大安全事故。锅炉水 循环泵不必采用一级电源供电。
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1、水冷壁系统的本质安全：
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粗煤气向上进入热回收系统，渣向下进入锁斗。壳牌气化炉内的粗煤气 和渣逆向流动，熔渣依靠重力向下流动，对熔渣的流动性要求高。提高渣口 温度，就必须首先提高气化炉工艺烧嘴区域的温度，保证气化炉渣口区域的 温度，使熔渣的粘温特性在正常范围内。所以壳牌气化对灰渣的粘温特性要 求严格。根据国内多台壳牌气化炉实际运行情况来看，煤的灰熔点不能超过 1400℃下。
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航天炉和GSP气化炉的煤粉通过三条煤粉管线进入气化炉烧嘴的三个煤 粉管，在气化炉内形成旋流。氧气经预热后和一定比例的蒸汽混合后进入 气化炉，炉内轴向温度梯度为上部高，下部低。对于液态排渣的气化炉， 渣口的温度应保持在灰熔点以上，渣口温度的高低是决定渣口压差大小的 主要影响因素，也是气化炉能否正常排渣的关键。
度降低；
废气：水冷壁清华炉减少了烘炉时间，不需要气化炉的热备，减少了烘炉废气的排放。
和水煤浆耐火砖气化炉相比 根据实际运行来看，水冷壁清华炉已经完成了入炉煤灰熔点为1520℃的工业试验，实际运行证明气化炉操作稳定，排渣顺畅。
清华炉煤气化技术自2001年投入研发开始，经过专利研究、数学模型建立、冷态试验、热态试验及工程化各阶段。 压力：6.
和其他结构水冷 壁内件比起来， 清华炉内件具有 冷却均匀，系统 阻力低；不会出 现汽水分层现象 等优点。
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2、点火投料系统的安全：
多种类水煤浆气化炉的基本概况比较
多类水煤浆气化炉的基本概况比较一、Texaco水煤浆气化1945 年美国德士古公司在洛杉矶蒙特贝洛建成第一套中试装置，20 世纪70 年代开发并推出具有代表性的第二代加压水煤浆气化技术，80 年代投入工业化生产。
该水煤浆气化炉采用单喷嘴下喷式的进料方式，壁炉为耐火砖，采用水激冷流程净化除尘，在发电项目中采用废锅流程回收热量。
单炉目前最大日投煤量可达2000t 操作压力有4Mpa 、6.5Mpa 和8.4Mpa ，操作温度为1350 左右，有效气体成分（CO+H2 ）含量为82%左右，它的主要优点流程简单、煤种适应性广、压力较高、气化强度高、有利于环保、技术成熟、投资较低（但专利转让费用高15.9 元/kNm3）。
我国最早引进该技术的是山东鲁南化肥厂，于1993 年投产，现在为多家企业所使用。
不足之处是该技术对煤质有较严格的限制（灰熔点<1250℃）、气化效率和碳转化率相对较低、比氧耗高、总能耗略高、耐火砖寿命短不足两年、喷嘴运行一般为50 天左右，不足三个月要维护或更换，黑水管线易堵塞、结垢、磨蚀，激冷环、激冷室易出问题等。
为了提高经济性，得到较高的气化效率及较好的合成气组分，要求水煤浆浓度（58%—65%）且稳定性和流动性（黏度<1200mpa.s）较好。
2.7—6.5Mpa1300— 1500℃ 60%以上，粒度分布 70%以上大于610（kg/kNm3 有效气） 400（Nm3/kNm3 有效气） 95%—99% 72% 有效成分（ CO+H2 ）78%—82% 大于 25MJ/kg 小于 15%，最好小于 12% 大于 25% 内水≤ 8% 1300℃以下，最好小于 1250℃ 、多喷嘴对置式水煤浆气化多喷嘴对置式水煤浆气化技术是华东理工大学研究开发， 是对 Texaco 气化炉技术的改进，通过四个对称布置在气化炉中上 部同一水平的工艺喷嘴将煤浆与氧气混合喷入炉内， 使颗粒产生 湍流弥散、震荡运动、对流加热、辐射加热、煤浆蒸发、颗粒中 挥发物的析出、气相反应、灰渣的形成等过程。
德士古气化
一、Texaco煤气化工艺介绍德士古水煤浆加压气化工艺简称TCGP，是美国德士古石油公司TEXACO在重油气化的基础上发展起来的。
1 945年德士古公司在洛杉矶近郊蒙特贝洛建成第一套中试装置，并提出了水煤浆的概念，水煤浆采用柱塞隔膜泵输送，克服了煤粉输送困难及不安全的缺点。
7 0年代开发并推出具有代表性的第二代煤气化技术，即加压水煤浆气化工艺，70年代末80年代初完成示范工作并实现工业化，80年代投入工业化生产，成为具有代表性的第二代煤气化技术。
德士古水煤浆气化技术包括煤浆制备、灰渣排除、水煤浆气化等技术。
先后在美国、日本、德国及我国渭河、鲁南、上海三联供建成投产多套工业生产装置，经多年的运行实践证明，德士古加压水煤浆气化技术是先进并成熟可靠的。
见下图。
水煤浆经高压煤浆泵加压后与高压氧气(纯度为98％以上)经德士古烧嘴混合后呈雾状，分别经喷嘴中心管及外环隙喷入气化炉燃烧室，在燃烧室中进行复杂的气化反应，反应温度为1350-1450℃，压力为4.0-6.0Mpa，生成的煤气(称为合成气)和熔渣，经激冷环及下降管进入气化炉激冷室冷却，冷却后的合成气经喷嘴洗涤器进入碳洗塔，熔碴落入激冷室底部冷却、固化，定期排出。
在碳洗塔中，合成气进一步冷却、除尘，并控制水气比(即水汽与干气的摩尔比)，然后合成气出碳洗塔进入后工序。
气化炉和碳洗塔排出的含固量较高黑水，送往水处理系统处理后循环使用。
首先黑水送入高压、真空闪蒸系统，进行减压闪蒸，以降低黑水温度，释放不溶性气体及浓缩黑水，经闪蒸后的黑水含固量进一步提高，送往沉降槽澄清，澄清后的水循环使用。
二、德士古水煤浆气化工艺的环保优势德士古水煤浆气化工艺的气化反应是在1200~1500℃的高温下进行的，炉膛中的还原气氛使煤或残留物的有机成分几乎完全分解，并且阻碍了有害于环境的新化合物例如烃类的生成。
典型的灰渣组成如下：灰分组成：这些灰渣与燃煤电厂的灰渣没有什么区别，也被广泛的应用在建材行业中。
水煤浆锅炉工作原理
水煤浆锅炉工作原理
水煤浆锅炉是一种利用水煤浆作为燃料的锅炉设备。
它的工作原理可以分为以下几个步骤：
1. 煤浆制备和供给：煤粉经过破碎、磨煤机煤磨和煤浆稀释处理后，变成煤浆。
煤浆通过泵输送到锅炉燃烧室内。
2. 煤浆燃烧：煤浆通过喷嘴喷射到炉膛内，同时利用气体（通常为空气）提供所需的氧化剂。
在燃烧室内，煤浆迅速燃烧，产生高温的燃烧气体。
3. 热交换：燃烧产生的高温气体通过锅炉的烟道，与锅炉内的水进行热交换。
燃烧气体释放的热能被水吸收，使水升温并转化为蒸汽。
4. 蒸汽利用：蒸汽通过各种管道输送到需要蒸汽的地方，例如汽轮机、加热设备等。
蒸汽利用后，会转化为机械能或进行热交换。
5. 烟气处理：燃烧产生的烟气中含有一定的污染物，需要通过除尘器、脱硫器等设备进行处理，以减少对环境的影响。
总的来说，水煤浆锅炉的工作原理就是通过煤浆燃烧产生高温气体，利用热交换使水转化为蒸汽，并将产生的蒸汽输送和利用，同时对燃烧产生的烟气进行处理，实现能量的转化和利用。
水煤浆锅炉工作原理
水煤浆锅炉的工作原理是：将粒状水煤浆投入燃烧室下部装有媒体物料的炽热的流化床中，其温度在850～950℃左右。
水煤浆在炽热的流化床料的加热下迅速完成析出水分、挥发分析出并着火燃烧及焦碳燃烧过程，并在流化状态下将颗粒状水煤浆团进一步解体为细颗粒，被热烟气带出密相区进入悬浮室继续燃烧，热烟气带出的媒体物料和较大的水煤浆颗粒团被设置在燃烧室出口的分离器分离、捕捉，返回燃烧室下部密相区继续进行流化燃烧，这样既减少了媒体物料的损失，又实现了水煤浆颗粒团的循环燃烧，同时分离器气流的扰动有助于可燃气体与氧气的进一步混合和燃烬，从而获得高的燃烧效率。
多种类水煤浆气化炉的基本概况比较
多类水煤浆气化炉的基本概况比较一、Texaco水煤浆气化1945年美国德士古公司在洛杉矶蒙特贝洛建成第一套中试装置，20世纪70年代开发并推出具有代表性的第二代加压水煤浆气化技术，80年代投入工业化生产。
该水煤浆气化炉采用单喷嘴下喷式的进料方式，壁炉为耐火砖，采用水激冷流程净化除尘，在发电项目中采用废锅流程回收热量。
单炉目前最大日投煤量可达2000t操作压力有4Mpa、6.5Mpa和8.4Mpa，操作温度为1350左右，有效气体成分（CO+H2）含量为82%左右，它的主要优点流程简单、煤种适应性广、压力较高、气化强度高、有利于环保、技术成熟、投资较低（但专利转让费用高15.9元/kNm3）。
我国最早引进该技术的是山东鲁南化肥厂，于1993年投产，现在为多家企业所使用。
不足之处是该技术对煤质有较严格的限制（灰熔点<1250℃）、气化效率和碳转化率相对较低、比氧耗高、总能耗略高、耐火砖寿命短不足两年、喷嘴运行一般为50天左右，不足三个月要维护或更换，黑水管线易堵塞、结垢、磨蚀，激冷环、激冷室易出问题等。
为了提高经济性，得到较高的气化效率及较好的合成气组分，要求水煤浆浓度（58%—65%）且稳定性和流动性（黏度<1200mpa.s）较好。
1、典型的工艺技术数据：（1）气化压力： 2.7—6.5Mpa（2）气化温度：1300—1500℃（3）煤浆浓度：60%以上，粒度分布70%以上大于200目(4) 原料煤消耗：610（kg/kNm3有效气）(5) 氧耗：400（Nm3/kNm3有效气）(6) 碳转化率：95%—99%(7) 冷煤气效率：72%(8) 煤气组分：有效成分（CO+H2）78%—82%2、煤炭质量要求：（1）发热量：大于25MJ/kg（2）灰分：小于15%，最好小于12%（3）挥发分：大于25%（4）水分：内水≤8%（5）灰熔点：1300℃以下，最好小于1250℃（6）可磨性要好二、多喷嘴对置式水煤浆气化多喷嘴对置式水煤浆气化技术是华东理工大学研究开发，是对Texaco气化炉技术的改进，通过四个对称布置在气化炉中上部同一水平的工艺喷嘴将煤浆与氧气混合喷入炉内，使颗粒产生湍流弥散、震荡运动、对流加热、辐射加热、煤浆蒸发、颗粒中挥发物的析出、气相反应、灰渣的形成等过程。
德士古水煤浆加压气化技术
德士古水煤浆加压气化技术目录第一章：德士古水煤浆加压气化技术概况第一节：概述第二节：国外开展情况第三节: 国内开展情况第四节：德士古水煤浆加压气化技术有待改良第二章：煤及水煤浆的性质第一节：煤的工业分析和元素分析第二节：煤的工艺性试验第三节：德士古对水煤浆性质的要求第三章：气化原理及操作条件的选择第一节：德士古水煤浆加压气化原理第二节：气化反响条件的选择第四章：德士古水煤浆加压气化工艺流程及主要设备第一节：工艺流程表达第二节：主要设备介绍第五章：开停车方法第一节：原始开车前的检查准备工作第二节：气化炉的烘炉第三节：正常开车第四节：正常停车第五节：紧急停车第六章：正常操作要点第七章：PLC和DCS简介第一节：联锁和可编程控制器〔PLC〕第二节：集中分散控制系统〔DCS〕第八章：一般故障及处理第九章：平安生产第一节：概述第二节：装置设计中的防范措施第三节：平安生产管理第一章德士古水煤浆加压气化技术概况第一节概述****化学工业20万吨/年甲醇工程是新建一套利用神木本地所产烟煤作为原料，经空分、气化、净化、合成等几个化工工序，年产20万吨甲醇的生产装置。
其中气化装置是采用德士古水煤浆加压气化工艺，向甲醇生产制备合格水煤气。
煤气化已有一百多年的开展历史，先后开发了一百多种气化工艺和气化炉型，有工业应用前景的十余种。
煤气化分类无统一规定，最常用的是按原料在气化炉内的移动方式分为固定床、流化床和气流床三种：固定床气化是块煤从炉顶参加，自上而下经历枯燥、干馏、复原、氧化和灰渣层，灰渣最终经灰箱排出炉外；气化剂自下而上经灰渣层预热后进入氧化层和复原层，生成的煤气显热用于煤的干馏和枯燥。
固定床气化的局限性是对床层均匀性和透气性要求很高，要求入炉煤要有一定的粒〔块〕度及均匀性，对煤的机械强度、热稳定性、含碳量、灰熔点、粘结性、结渣性等指标都有比拟严格的限制。
流化床气化是气化剂由炉下部吹入，使细粒煤〔﹤6mm〕在炉内呈并逆流反响，为了维持炉内的“沸腾〞状态并保证不结疤，气化温度应控制在灰软化温度〔T2〕以下，要防止煤颗粒相聚而变大以致破坏流态化，显然不能使用粘结性煤。
高效煤粉工业锅炉与水煤浆工业锅炉的对比分析_梁兴
118 人 煤： 70 t / t 浆 电： 26 （ kW·h） / t 浆 水： 0. 27 t / t 浆 添加剂： 5. 4 kg / t 浆
3 班2 人 电： 100 kW 水： 7. 2 t / h
备注 100 万 t / a 生产厂
100 万 t / a 生产厂
10 t / h 锅炉 10 t / h 锅炉
水 煤 浆 锅 炉 多 采 用 雾 化 燃 烧 方 式 ，近 年 来 也
有 部 分 水 煤 浆 锅 炉 采 用 流 化 燃 烧 ，其 燃 烧 效 率 ≥98%［14 － 15］，热效率≥85% ，较传统锅炉节煤 15% 以上； 负荷调节能力强，最大可在 30% ～ 110% 内可调； 环保方面，烟尘排放≤20 mg / m3 ，SO2 ≤100 mg / m3 ， 节能环保效果非常显著［16］。
＞ 16. 75 ≥25 ＜ 30
75% 以上的煤粒≤74 ≤8
≤0. 5
从 2 种类型锅炉对各自燃料的要求看，除去价 格高、储量 少 的 炼 焦 煤 种 外，适 宜 于 煤 粉 锅 炉 的 煤 种应包括褐煤与长焰煤［9］； 由于褐煤内水含量高、
含氧团多，制 浆 浓 度 低，目 前 尚 无 法 用 于 制 备 水 煤 浆，因此适 宜 于 水 煤 浆 锅 炉 的 煤 种 应 包 括 长 焰 煤、 弱黏煤和不黏煤等，且随着燃烧技术的发展，贫煤、 贫瘦煤等低挥发分煤种也逐渐进入制浆煤种的选 择范围［10］。同时，为了保证环保效果，2 种锅炉均 对原料煤在灰分和硫分上有严格要求。
2 工艺技术及系统装备
无论是煤粉工业锅炉还是水煤浆工业锅炉，均 采用集中制粉（ 浆） 、分散燃烧的利用模式。由于进 料方式及燃料燃烧特性的不同，工艺技术及系统装 备采用了不用的技术路线。但核心技术均包括高 效燃烧器。
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第二代水煤浆锅炉
第二代水煤浆锅炉(即流化悬浮燃烧模式的锅炉)是相对第一代水煤浆锅炉（即压力雾化燃烧模式锅炉）而言的，第二代产品是升级换代产品，克服了第一代水煤浆锅炉产品的种种缺点，下面重点介绍下第二代水煤浆的原理及突出特点:
（一）水煤浆流化悬浮高效洁净燃烧锅炉工作原理：
循环流化床锅炉的燃烧室下部是由石英砂和石灰石构成床料，燃烧时床料的温度在850-950℃左右，滴状水煤浆投入炽热、悬浮的流化床中，在炽热的流化床料的加热下迅速完成水分析出、挥发分析出并着火燃烧、焦碳燃烧的过程。
在流化状态下，大的水煤浆颗粒团进一步解体为细颗粒，被热烟气带出密相区进入悬浮室继续燃烧，直至完全燃尽。
燃烧室的出口设有分离回输装置，被热烟气带出的媒体物料和较大的水煤浆颗粒团，被分离器分离、捕捉，通过分离器下部设置的回输通道，返回燃烧室下部密相区；这样，既减少了媒体物料的损失，又实现了水煤浆颗粒团的循环燃烧，从而获得很高的燃尽率。
此外，水煤浆在低温燃烧过程中（850-950℃左右），有效的控制了热力型NOX的生成。
且由于媒体物料由石英砂与石灰石构成，石灰石在高温下煅烧生成CaO，CaO与SO2反应进一步生成CaSO4，将SO2固定在炉渣内，减少了SO2的排放。
炉膛内850-950℃的燃烧温度是CaO脱硫的最佳运行温度，可有效的减少SO2的排放。
（二）水煤浆流化悬浮燃烧锅炉优点：
目前，水煤浆锅炉主要有雾化和流化两种形式，在工程实践中都得到了广泛的应用，并取得了良好的效果。
但是，水煤浆雾化锅炉在燃烧过程中，尤其在小空间燃烧过程中存在的高温结渣问题，一直没有得到有效的解决，是水煤浆燃烧领域的世界级难题。
此外，雾化燃烧难以在燃烧过程直接脱硫，造成环境污染。
水煤浆流化悬浮高效洁净燃烧技术彻底解决了水煤浆在小空间燃烧室中易结焦、燃烧不稳定这一世界级难题，实现了水煤浆的低温、高效、洁净燃烧，具有以下优点：
①实现了水煤浆的低温燃烧，解决了水煤浆结焦、运行不稳定、安全性差的问题，同时抑制了热力型NOX的生成与排放；
②实现了着火燃烧后的水煤浆颗粒团的循环燃烧，具有高的燃烬率；
③利用石灰石与石英砂构成的媒体物料，辅之于低温燃烧技术实现了水煤浆燃烧过程中直接脱硫、脱硫系统简单、成本低；
④采用分离回输燃尽装置提高了石灰石的利用率，减少了媒体物料的补充量，提高燃烧效率；
⑤负荷调节特性好，可100% ~ 30%额定负荷范围内稳定运行，水煤浆品质适应性好；
⑥降低了对水煤浆品质的要求，使制浆成本降低；
⑦省略了燃烧器和雾化浆枪，不需要高压风浆系统及过滤器等设备，系统更为简单可靠；
⑧运行稳定，操作简单，燃烧效率高，运用范围广，适合各种参数的锅炉。
水煤浆流化悬浮高效洁净燃烧技术，是水煤浆燃烧技术领域的一场革命，对洁净煤技术将产生深远的影响。
下面是水煤浆锅炉两种燃烧方式的工艺流程比较：
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水煤浆锅炉特点
1、水煤浆锅炉的优势在于环保、节能、高效，其有效的利用煤炭资源使锅炉燃尽率达到98%以上。
2、调整负荷方便。
水煤浆锅炉的负荷可在35%—100%的范围内任意调节，可达到经济运行的效果。
3、节约土地。
燃料及粉煤灰采用罐装密闭运输方式，无扬尘污染，无需储煤场和渣场，有效地提高了土地利用率，节约用地50%以上。
4、运行成本低，自动化程度高。
节约人力资源，原煤锅炉每班6-7人，而水煤浆锅炉每班只需2名运行人员。
节约燃料20%以上。
职工劳动及工业卫生条件得到大幅度改善。
5、经测试水煤浆锅炉烟尘排放浓度为100mg/Nm3左右。
国家《锅炉大气污染物排放标准》(GB 13271-2001)规定烟尘排放浓度为200 mg/Nm3，仅为国家标准规定燃煤锅炉的1/2。
燃烧后的灰可采用密闭的干法气体出灰系统收集后，可用作加气块和水泥的生产原料。