中国水煤浆气化技术的研究与开发
德士古水煤浆气化工艺分析
德士古水煤浆气化工艺分析摘要：近些年，水煤浆逐渐发展起来，已成为我国重点发展的环保类产品。
德士古水煤浆气化技术作为一种环保型煤气化技术，已在我国应用较长时间。
笔者就德士古水煤浆气化技术展开研究，从相关概述入手，随即对其工艺流程及工艺原理进行分析，最后提出这一工艺的优、缺点，以期丰富学术上该项技术的研究内容。
关键词：水煤浆；新型燃料；气化工艺前言所谓的水煤浆技术，实际上是使固态煤燃料转化为液态煤基燃料的过程，一方面，该项技术会保留煤的燃烧特性，另一方面，又会使其拥有重油液态相类似的特点。
液态煤基燃料作为新型清洁燃料，具有制备简单、安全可靠以及便于运输储存等特点，西方较为发达的国家已将其用到较多工程中，我国关于煤炭资源较多，相对石油资源较少，在工业化进程不断发展的时代背景下，大力发展该项技术对我国发展意义重大。
一、德士古水煤浆气化工艺概述德士古水煤浆气化工艺作为从天然气及重油中生成合成气的工艺，由美国的德士古公司研发[1]，在1948年，美国研究出了首套15吨煤的测试设备，进行20种固体原料的测试，主要有：无烟煤、褐煤、石油焦、烟煤以及煤液化。
又于1956年建立气化炉，运行压力为2.8MPa，每日的处理量达到了100吨。
现今，在不断发展下日投煤量已达到1600吨，该技术已成为二代气化技术中发展最迅速、最成熟的技术，其喷嘴位于气化炉顶部，由于它实际喷射速度较高，会发生物料短路，还会出现碳转化率低等不良现象。
该技术的关键在于气化炉，气化炉的关键在于喷嘴，因此，关于这一技术的实际发展方向，应重点对新型喷嘴进行研究，才是关键所在，我国在“九五”时期，对多喷嘴对置式水煤浆气化炉进行大力研究，已在国际上领先，更是在“十五”期间，使其进入商业示范推广发展环节。
我国研究出的这一技术作为一种新型技术，是经四喷嘴对置产生撞击流，从而进一步强化混合效果，使热质传递效果更佳，最终提升气化反应效果，与传统的水煤浆气化技术相比，成本更低、效果更好。
水煤浆气化技术的发展及应用选择
水煤浆气化技术的发展及应用选择摘要：文章讨论了煤化工气化原理及气化技术的发展趋势，并探讨了各种水煤浆加压气化技术的特点及优缺点，并得出结论：我国煤种很多，一种气化方式只适用某种特定的煤种，气化技术的选择应因煤制宜，目标产品不同也应采用不同的气化技术。
关键词：水煤浆气化技术；发展趋势；应用选择引言煤炭是世界上分布最广储量最多的化石能源，是世界经济和社会发展的重要动力支柱，在未来几十年内，煤炭将仍是世界主要能源之一，煤炭是21世纪中国经济快速发展的重要支柱，占有不可取代的地位。
我国在煤炭综合利用中存在着方法单一、利用效率低、污染严重等问题，这对环境保护和经济社会的可持续发展产生了巨大威胁[1-3]。
因此，积极发展洁净煤技术，从而解决中国油气短缺等能源安全问题，满足国民经济发展对能源的需求，对中国经济社会的可持续发展具有十分重要的意义。
1 煤气化原理及发展趋势1.1 煤气化的原理煤的气化反应是指气化剂（空气、水蒸气、富氧空气、工业氧气以及其相应混合物等）与碳质原料之间以及反应产物与原料、反应产物之间的化学反应。
在气化炉内，煤炭要经历干燥、热解、气化和燃烧过程[5]。
1.1 湿煤中水分蒸发的过程：1.2 热解（干馏）是煤受热后自身发生的一系列物理化学变化过程。
一般来讲，热解的形式为：煤煤气（co2，co，ch4，h2o，h2，nh3， h2s）+焦油+焦炭1.3 气化与燃烧过程。
仅考虑煤的主要元素碳的反应，这些反应如下：a.碳-氧间的反应；b.碳-水蒸气间的反应；c.甲烷生成反应；需要指出的是，以上所列诸反应为煤气化和燃烧过程的基本化学反应，不同过程可由上述或其中部分反应以串联或平行的方式组合而成。
1.2 煤气化技术的发展趋势现代煤炭气化技术发展趋势如下[4]：1.2.1 气化压力向高压发展。
气化压力由常压、低压（98%，比texaco水煤浆气化装置高2%-3%；比煤耗、比氧耗比texaco水煤浆气化工艺低7%。
关于水煤浆气化技术在我国的应用发展
关于水煤浆气化技术在我国的应
【 摘要】本文从我 国水煤浆气化技 术的发展的历史背景谈起 ， 阐释 了 （ 四） 向火面耐火砖 水煤浆气 化技 术的发展历程以及其应用范围。 通过对其应 用发展 的现状 分 德士古的水煤浆气化 工艺对于煤 的灰熔点要求不 高， 如果没有达 到 析水煤 浆气化装置在现代生活中的运行状态， 并且在运行装置上以及设备 要求 ， 可以选 择加 入石灰石作为助 溶剂 。 正 是 由于灰熔点不 高， 造 成了 的国产化趋势予以分析和探讨。 灰分 中的氧 化钙和 三氧化 二铁 的含 量高 ， 对耐 火材料具 有 很强的腐蚀 能 力， 因此 ， 对于 向火面的要求就很高， 相对来说 ， 这 种砖的价格 就比一 般砖的价格要 高， 砖的耐火性能也影 响了整个企业 的经济效益 。 随 着科 这 几 年 来加 压 化 的 煤 气化 技 术 发 展 越 来 越 成 熟 ， 比如： 鲁 奇 学技术 的发展 ， 开车时的耐火 砖的使用寿命相 比以前大 大提高 。 例如 ， （ Ｌ ｕ ｒ ｇ ｉ ） 炉， 德士古 （ Ｔ Ｅ ＸＡ Ｃ Ｏ） 炉， 道化学 （ Ｄ Ｏ Ｗ） 炉， 谢尔 （ Ｓ ｈ ｅ ｌ １ ） 山东鲁 南耐 火砖 的使用 时 间已经达 到 了 —万四千小 时， 陕 西渭 河的 筒 炉。 Ｔ Ｅ ＸＡ Ｃ Ｏ水煤浆气化技 术是第 二代煤气化技 术在 当前 世界上发 展 体砖 的使用时 间达 到平均 １ 万小时， 其锥底 砖的使用 时间也达 到了平均 较快 的和 普遍 应 用的。 合成 氦 ， 甲醇 ， 含 氧化物 ， 洁净 煤气化联 合循环 七千小时。 发 电等领 域已成功应 用该技 术 。 安全与绿 色是ＴＥ ＸＡ Ｃ Ｏ 水煤浆气化 工 三 我国水煤浆气化工程中的问题讨论 艺最具 有时代特 色的优 点， 此 外， 它还有许 多优点 ， 如操作 流程简单 易 （ 一） 空分装置 操作 ， 启动 和停止比较 方便， 气化 炉的结 构也 比较 简单 ， 加 载 和卸载 的 空分装 置的选 型对 于德士古水煤浆气化工艺来说 ， 占有很重要的地 速 度较快 ， 煤 种适 用的范 围广 泛 ， 合成 气质量优 ， 价格 低 廉， 转化率 可 位 。 内压式这 种选型使得 德士古 的空分装 置不再进行 氧气透 平， 还省去 观。 了 使 用氧气压 缩机的 步骤。 在实际生产管 理中， 运 行装置 的减 少可以减 我国水煤浆气化技术概述 少管理 的麻烦， 更重要的是 ， 减 少了故障发生 的概率。 八九十年 代初 ， 当时 在我 国有九 家企业 想改 造 老式 的气头部分 ， 从 （ －） 气化炉问题 而 引用 了德士 古水煤浆 气化 工艺技 术 ， 并 与之签订 了 合 作意向书 ， 带 动 在气化 炉的问题上 ， 德士古采用 的是 激冷环 ， 一种 新型的措 施应用 了许 多企 业准备 采用德士古 气化 工艺， 由此 形成了一股 “ 德士古水 煤浆 于水煤 浆气化炉 的实际工作中。 从现场 操作观察到 ， 激冷环 中激 冷水的 气化热 ” 。 但是， 由于德士 古气化 工艺技 术需 要资金投资 较大 ， 氧 气的消 进入方 向是 以切线 的方向来进入 的， 而不是传统认 为的垂直进 入， 这种 耗 也比较高 ， 再加上我 国企 业购买的设备调试 后生产时出现开停 车次数 方法可 以有效 减少激冷 环的结垢 现象发生率 。 另一方面 ， 从国内的设备 很 多的现 象等诸 多因素， “ 德士古水 煤浆气化热” 并未得到广 泛应用 ， 以 运行水平看， 激冷室的 “ 带水” 现象比较严重 ， 这是 由于压 力负载的不断 至于有些 企业将注 意力转向了谢尔干法气流 床工艺 ， 谢尔工艺对煤 种的 加 大而产生 的把 激冷室 的水带到洗 涤塔所造 成的 ， 如此便 直接 影响 到 适 应要求 比前者更低 ， 合成气 中有 效成 分也 相对前 者较 高， 冷煤 气更加 了系统运行 的周期性 。 因此 ， 对于激冷 室的结构要进行 进一步的 改进， 高效率 ， 氧气消耗也 比较低 。 但通过 调研， 谢尔气化 工艺的成 本需求要相 让激冷 室中的 气体和液体分 开。 对高出两成 到三成 ， 而 且干 煤 粉进 料方式 不是很 成熟 尚有些 问题 需解 四， 我国水煤浆气化设备国产化讨论 决， 目 前就 煤气化联 合循环发电主要在使用， 还 没有生产合成气的案例分 新 时代 背景下 赋予我 国能源市场 上新 的结构 变化 ， 以水煤 浆为 例 析。 的燃气燃 料逐 渐代替传 统的固态煤 ， 其优势更加 显著。 在 我国， 水煤 浆 的气化 工艺势必会产生 巨大的发 展浪 潮 ， 因此 ， 水煤浆技 术和设备 的国 ＝． 我国水煤浆气化设备的运行水平 鲁南化 肥 这个全国水煤 浆气化 装置 的第一示范 点， 给 我 国的水 产化就 发挥起 了重要作用。 从 水煤浆气化工艺的静止设备、 运 输设 备以 煤浆气化 事业提 供优秀的一 手资料。 当第一套水煤浆气化 装置投入生产 及控制仪表 这三个方面来进行研 究讨 论。 之后， 发现 了一系列需要解决 的问题 ， 如开车和停 车的频率 高等 问题 。 在静止设备方面 ， 上海焦化就试 用了航天部为其制 造的烧嘴 ， 试 用 因此 ， 经过一步 步的改善 ， 装置 的运 行也不 断趋于稳定 ， 大量地 应 用于 效果 良好 ； 洛 阳耐 火砖的 国产化 为气化炉的工艺夯 实了基础 ； 国内各大 各大生 产厂家 。 上海 焦化就是 继鲁南之 后投产 的厂家， 紧接 着， 陕西 渭 生产公司都 已经掌 握了大部分的静止设备的使用经验 。
四喷嘴对置式水煤浆加压气化装置黑灰水处理技术研究
四喷嘴对置式水煤浆加压气化装置黑灰水处理技术研究水煤浆加压气化装置是一种将水煤浆通过高压泵加压送入气化炉内进行气化反应的装置。
在水煤浆加压气化过程中，会产生大量的黑灰水，其主要成分是含有大量的悬浮物、污染物和有机废水。
因此，为了降低环境污染并有效地处理黑灰水，需要进行相关的技术研究。
四喷嘴对置式水煤浆加压气化装置是一种根据工艺特点设计的一种较为理想的气化装置。
在该装置中，通过四个喷嘴将水煤浆均匀地喷入气化炉中，提高了气化效率，并且减小了黑灰水的生成量。
但是，由于水煤浆加压气化过程中的水煤比较高，黑灰水中含有大量的悬浮物和污染物，使得黑灰水的处理难度较大。
对于黑灰水的处理，主要可以采用物理化学处理和生物处理等方法。
物理化学处理方法主要包括沉淀、过滤、吸附等技术。
通过沉淀技术可以将黑灰水中的悬浮物沉淀下来，降低悬浮物的浓度。
过滤技术可以进一步去除悬浮物和细粒物质，提高水质。
吸附技术可以吸附黑灰水中的有机物质和重金属离子，达到净化水质的目的。
生物处理方法主要采用好氧氧化和厌氧消化等技术。
好氧氧化技术通过添加一定的氧气和微生物，将黑灰水中的有机物质进行降解，降低污染物的含量。
厌氧消化技术主要利用厌氧菌的作用将有机物质转化为沼气和沉淀物，在同时发电的情况下实现了黑灰水的处理。
在实际应用中，应根据黑灰水的性质和含量选取合适的处理方法，建立完善的黑灰水处理系统。
此外，还应加强对黑灰水处理技术的研究，提高处理效率和处理效果。
通过先进的技术手段，减少黑灰水对环境的污染，实现资源的循环利用。
总之，四喷嘴对置式水煤浆加压气化装置黑灰水处理是一个复杂的问题，需要综合利用物理化学和生物处理等技术手段。
通过合理的处理方案，可以实现黑灰水的净化和资源的回收利用，实现绿色环保的目标。
非熔渣熔渣水煤浆分级气化装备的清洁燃料生产技术研究
非熔渣熔渣水煤浆分级气化装备的清洁燃料生产技术研究摘要：煤炭是全球主要的能源资源之一，然而其燃烧过程会产生大量的温室气体和污染物，对环境和健康造成严重影响。
为了解决这一问题，研究者们提出了基于非熔渣熔渣水煤浆分级气化装备的清洁燃料生产技术。
本文将深入探讨这一技术的原理、优势和应用前景。
技术原理：非熔渣熔渣水煤浆分级气化技术采用了一种先进的气化方式。
在这个过程中，煤炭燃烧的温度控制在较低水平，以防止煤灰熔化。
而后，水煤浆会被定向喷入气化炉中，在高温下发生气化反应。
同时，通过分级破碎、干燥和筛分等工艺，可以得到不同粒度的水煤浆，进一步优化气化效果。
技术优势：1. 温室气体减排：非熔渣熔渣水煤浆分级气化技术能够有效降低煤炭燃烧时产生的二氧化碳和其他温室气体的排放量。
相比传统的燃煤方式，该技术能够减少约30%的温室气体排放。
2. 污染物削减：该技术通过控制煤炭燃烧温度和优化气化过程，有效减少了污染物（如二氧化硫和氮氧化物）的生成。
研究表明，与传统燃煤方式相比，该技术的二氧化硫和氮氧化物排放量可以降低约50%。
3. 能源利用效率提升：由于非熔渣熔渣水煤浆分级气化技术在气化过程中保持较低的煤炭燃烧温度，能够避免热量损失。
同时，通过对水煤浆进行分级处理，提高了气化效率。
因此，该技术能够提高能源利用效率，实现煤炭资源的可持续利用。
应用前景：非熔渣熔渣水煤浆分级气化技术作为一种环保高效的清洁燃料生产技术，在能源领域具有广阔的应用前景。
1. 工业应用：该技术可以广泛应用于工业领域的热能供应，例如发电厂、钢铁厂和化工厂等。
通过替代传统燃煤方式，降低温室气体和污染物排放，实现绿色生产。
2. 居民供暖：非熔渣熔渣水煤浆分级气化技术还可应用于城市居民供暖。
该技术可以提供稳定可靠的供热系统，并大幅减少对环境的污染。
3. 清洁能源转型：随着清洁能源的发展，非熔渣熔渣水煤浆分级气化技术也可以作为传统能源向清洁能源转型的过渡技术。
水煤浆气化
目录引言 (1)第1章煤的性质 (2)1.1概述 (2)1.1.1煤的成因及主要组分 (2)1.1.2煤的结构与化学组分 (3)1.2煤的性质 (4)1.2.1煤的物理性质 (4)1.2.2煤的活性 (5)1.2.3煤的灰渣特性 (5)第2章水煤浆气化工艺计算 (6)2.1气化过程物料衡算 (6)2.1.1计算依据 (6)2.1.2计算实例 (6)2.1.3计算步骤 (7)2.2热量平衡 (13)2.2.1计算标准 (13)2.2.2计算实例 (13)第3章设备选型 (22)3.1煤气洗涤塔 (22)3.1.1进煤气洗涤塔气量计算 (22)3.1.2出洗涤塔气量计算 (23)3.1.3气体密度计算 (24)3.1.4冷却水量计算 (24)3.1.5洗涤塔的热平衡 (26)3.1.6塔径计算 (27)3.1.7塔高计算 (28)3.2气化炉 (28)3.2.1操作条件 (28)3.2.2计算 (28)第4章加压水煤浆气化技术 (30)4.1生产原理 (30)4.1.1气化原理概述 (30)4.1.2水煤浆气化热力学与化学 (30)4.2国内外发展情况 (31)4.2.1国外概况 (31)4.2.2国内概况 (32)4.3加压水煤浆气化技术的优点 (32)4.4水煤浆气化工艺条件 (33)4.4.1气化温度 (33)4.4.2气化压力 (33)4.4.3气化时间 (34)第5章加压水煤浆气化工艺流程 (35)5.1 多元料浆制备系统 (35)5.2 多元料浆气化系统 (36)5.2.1 多元料浆供料 (36)5.2.2 气化炉烧嘴冷却水单元 (37)5.2.3 气化炉渣处理单元 (37)5.2.4 粗煤气洗涤单元 (37)5.3 多元料浆气化灰水系统 (38)5.3.1 高温闪蒸单元 (38)5.3.2 低温闪蒸单元 (38)5.3.3细渣过滤单元 (39)第6章水煤浆气化技术问题 (40)结论 (42)参考文献 (43)引言煤的气化技术发展较早，约在20世纪20年代，世纪上就拥有了常压固定层气化炉，而30年代到50年代，世界上用于煤气化技术就包括了常压Winkler（温克勒沸腾炉）技术、加压固定床Lurgi（鲁奇炉）技术与常压气流床K-T炉技术，这一批技术称为第一代煤气化的技术[1]。
水煤浆水冷壁清华炉气化技术
水煤浆水冷壁清华炉气化技术水煤浆水冷壁（清华炉）气化技术水煤浆水冷壁（清华炉）气化技术一、概述北京盈德清大科技有限责任公司是盈德气体集团有限公司与清华大学清华炉煤气化技术的发明人共同组建的合资公司，取得了清华大学的授权，独家经营清华炉煤气化技术，并与清华大学共同进行后续相关技术的研发和推广。
第一代清华炉耐火砖气化技术（非熔渣一熔渣分级气化技术）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、煤制烯烃、煤制油、煤制天然气、煤制芳烃、冶金、石化、陶瓷、玻璃、液体燃料及电力等行业。
国家重点研发计划大规模水煤浆气化技术开发及示范项目正式启动
国家重点研发计划大规模水煤浆气化技术开发及示范项目正式
启动
佚名
【期刊名称】《中国煤炭》
【年(卷),期】2017(43)12
【摘要】日前，国家重点研发计划大规模水煤浆气化技术开发及示范项目启动会在兖矿集团召开。
国家科技部、山东省科技厅等有关部门领导以及项目参与单位专家、代表齐聚兖矿，探讨交流国家政策和项目有关背景意义，为该项目有序实施提出可行性建议。
【总页数】1页(P176-176)
【关键词】水煤浆气化;示范项目;技术开发;研发;国家科技部;兖矿集团;科技厅;山东省
【正文语种】中文
【中图分类】F204
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【中国水煤浆气化技术的研究与开发】
第一套自主知识产权，日处理22吨煤的新型(多喷嘴对置式)水煤浆气化中试装置。
新型气化炉为四喷嘴对置结构，通过调整喷嘴配置，优化气化炉结构与尺寸，以撞击式射流形式，强化了热质传递过程，更有利于进行气化反应和延长耐火砖的使用寿命。
中试装置运行结果表明，主要技术指标全面超过Texaco水煤浆气化水平。
比Texaco气化炉节煤~7％，节氧~7％，有效气成分提高—2个百分点，碳转化率提高2~3个百分点。
专家鉴定认为：“本项目填补国内空白，是我国具有自主知识产权，能与国际先进技术竞争的煤气化技术的里程碑。
技术指标显示本项目在水煤浆气化领域达到国际领先水平。
”该项目荣获国家科技部、财政部、国家计委、国家经贸委组织的“九五”国家重点科技攻关优秀科技成果奖，为我国自主知识产权的水煤浆气化技术工业化奠定了扎实的技术基础。
由此可见，经过十多年的生产实践和研究开发，在水煤浆气化技术方面，中国已经建立了试验研究、中间试验、工业化生产等科研与应用基地；形成了一支具有研究开发能力、工程设计与生产实践经验的科技骨干队伍；取得了可喜的技术进步与科技创新成果。
我们相信，这些成果必将为中国传统产业的改造提升和清洁能源的发展应用提供可靠的技术支撑，同时也将进一步带动洁净煤技术领域相关技术的进步与发展。