浅谈水煤浆加压气化_

１ 引言
随着能源的紧缺以及人们环保意识的增强，发展低 碳经济成为世界大趋势。我国是一个富煤、少油、缺气的 国家，煤气化技术对国内化肥、甲醇等企业来说至关重 要。目前，工业化的煤气化技术有 Ｓｈｅｌｌ 煤气化技术、 Ｔｅｘｃｏ 煤气化技术、鲁奇固定床加压气化技术以及国产 化技术。这些先进的煤气化技术，在国内都已有工业化 的装置。各种工艺相较而言，国产化技术转化率高、投资 省，适合我国国情。相比国外而言，该项技术结合了德士 古煤气化等多项工艺的优势，在气化炉、灰水处理等方 面具有独创性，工艺气化反应温度更均匀，返混少，碳转 化率高，而灰水处理采用直接逐级换热回收热能，大大 降低了投资成本。该工艺是以纯氧（９９．６％以上）和多元 料浆为原料，采用气流床反应器，在加压无催化剂条件 下进行部分氧化反应，生成以一氧化碳和氢为有效成份 的粗合成气，作为合成氨生产的原料气。该装置主要采 用激冷流程、三级闪蒸的工艺路线，主体分为制浆、气 化、渣水、氮气压缩、火炬系统五部分。
参考文献
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气化反应是体积增大的反应，虽然提高压力对化学 平衡不利，但普遍应用加压操作，主要因为：①加压气化 增加了反应物的浓度，加快了反应速度，提高了气化效 率；②加压气化有利于提高多元料浆的雾化质量；③设 备体积减小，单炉产气量增大，便于实现大型化；④加压 气化可以降低压缩功耗。
４ 结束语
本文概述了水煤浆加压气化的反应机理，分析并探 讨了影响气化效率的影响因素。近年来，水煤浆气化技术 日渐成熟，国产工艺装置陆续上马，系统运行更加信息 化、集成化、自动化，操作更加简便，运行周期大幅延长 且安全稳定性更高。相信经进一步的技改与优化，一定 可以实现水煤浆气化高技术转化为高效益的良性循环。
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化工股份有限公司），２００８－７．□
Introduction of Coal-water Slurry Pressurized Gasification
多元料浆浓度及性能对气化效率、煤气质量、原料 消耗、多元料浆输送及雾化都有很大影响。冷煤气效率 是指煤气化后，煤气中可燃含碳气体中碳和煤气中总碳 量的比值。
冷煤气效率％
多元料浆浓度％
３．３ 氧煤比 氧煤比是指氧气与多元料浆的体积比，它是气化炉
操作的重要参数，对碳的转化率、冷煤气效率、产气量、 气化温度、ＣＯ２ 含量、比氧耗、比煤耗有着重要的影响。 比氧耗、比煤耗是指每生产 １０００ 标准立方米有效气的 氧耗和煤耗。
碳转化率％
冷煤气效率％
氧煤比 Ｎｍ／ｋｇ（干）
氧煤比 Ｎｍ／ｋｇ（干）
３．４ 反应温度的影响 反应温度即气化炉的炉温。碳的燃烧释放热供给甲
烷、碳与水蒸汽和二氧化碳的气化反应所需要的热量。 反应温度是由氧煤比决定的，因此，它对气化的影响和
氧煤比相同。 ３．５ 助熔剂的影响
多元料浆气化是在灰熔点以上操作，因此灰熔点 高，操作温度就会相应提高，氧气消耗会增大，对耐火材 料要求更为苛刻。为了降低灰熔点，可采用添加助熔剂 的方法，如添加 ＣａＣＯ３、Ｃａ（ＯＨ）２、铁渣等，可使 ＳｉＯ２＋Ａｌ２Ｏ３／ ＣａＯ＋ＭｇＯ＋Ｆｅ２Ｏ３ 的比值下降，达到降低灰熔点的目的。 ３．６ 反应压力的影响
Ｃ ＋ ２Ｈ２Ｏ ＝ ＣＯ２ ＋ ２Ｈ２ － Ｑ 甲烷转化反应：ＣＨ４ ＋ Ｈ２Ｏ ＝ ＣＯ ＋ ３Ｈ２ － Ｑ 逆变换反应：ＣＯ２ ＋ Ｈ２ ＝ ＣＯ ＋ Ｈ２Ｏ － Ｑ 还有可能发生以下副反应：
ＣＯＳ ＋ Ｈ２Ｏ ＝ Ｈ２Ｓ ＋ ＣＯ２ Ｃ ＋ Ｏ２ ＋ Ｈ２ ＝ ＨＣＯＯＨ Ｎ２ ＋ ３Ｈ２ ＝ ２ＮＨ３ Ｎ２ ＋ Ｈ２ ＋ ２Ｃ ＝ ２ＨＣＮ
类。此过程比较短促。 （２）燃烧及气化反应。煤裂解后产生的煤焦一方面
与剩余的氧气发生燃烧反应，生成 ＣＯ、ＣＯ２ 等气体，放 出反应热；另一方面，煤焦又和水蒸汽、ＣＯ２ 等发生气化 反应，产出 ＣＯ＋Ｈ２。
（３）气化反应。经过以上两步反应，气化炉中的氧 气已经完全消耗。这时主要进行的是煤焦、甲烷等与水 蒸汽、ＣＯ２ 发生的气化反应，生成 ＣＯ 和 Ｈ２。
更充分、科学、合理地利用煤炭资源，特别是对“油改煤”工程的设计、操作等具有一定的借鉴意义。
关键词：多元料浆气化；气化炉；优化
doi：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８－５５３Ｘ．２０１４．０３．０１８
中图分类号：ＴＱ５４１
文献标识码：Ａ
文章编号：１００８－５５３Ｘ（２０１４）０３－００４８－０２
２ 工艺原理
多元料浆和纯氧经工艺烧嘴呈射流状态进入气化 炉，在 ６．５ＭＰａ、温度 １３５０￣１４５０℃下进行部分氧化反应， 生成以 ＣＯ＋Ｈ２ 为主要成分的粗合成气。气化炉内进行 的反应相当复杂，一般认为分三步进行：
（１）煤的裂解和挥发份的燃烧。多元料浆和氧气进 入高温气化炉以后，水份迅速蒸发为水蒸汽。煤粉发生 裂解，并释放出挥发份。裂解产物及挥发份在高温、高氧 浓度下迅速完全燃烧，同时煤粉变成煤焦，放出大量的 反应热。因此，在合成气中不含有焦油、酚类和高分子烃
３ 水煤浆加压气化的影响因素
３．１ 煤质的影响
收稿日期：２０１４－０２－１８ 作者简介：徐博（１９８４－），男，安徽淮北人，毕业于安徽理工大学，助理工程师，从事工程施工管理工作，１８１１９５３９１８５，０５５７－３９８１３３２，１７４３５８５８０＠ｑｑ．ｃｏｍ。
Hale Waihona Puke 徐 博，等：浅谈水煤浆加压气化
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该工艺要求煤质具备较高的发热值、较好的可磨 性、较高的反应活性、较低的灰熔点、较好的粘温特性、 较低的灰份以及合适的进料粒度。 ３．２ 多元料浆浓度的影响
一般认为，气化炉中主要进行以下反应： 部分氧化反应：ＣｍＨｎＳｒ ＋ ｍ／２Ｏ２ ＝ ｍＣＯ ＋ （ｎ／２－ｒ）Ｈ２ ＋ Ｈ２Ｓ ＋ Ｑ 煤的燃烧反应：ＣｍＨｎＳｒ ＋ （ｍ＋ｎ／４－ｒ／２）Ｏ２ ＝ （ｍ－ｎ）ＣＯ２ ＋ ｎ／２Ｈ２Ｏ ＋ ｒＣＯＳ ＋ Ｑ 煤的裂解反应： ＣｍＨｎＳｒ ＝（ｎ／４－ｒ／２）ＣＨ４ ＋（ｍ－ｎ／４－ｒ／２）Ｃ ＋ ｒＨ２Ｓ － Ｑ ＣＯ２ 还原反应：Ｃ ＋ ＣＯ２ ＝ ２ＣＯ － Ｑ 碳的完全燃烧反应：Ｃ ＋ Ｏ２ ＝ ＣＯ２ ＋ Ｑ 非均相水煤气反应：Ｃ ＋ Ｈ２Ｏ ＝ ＣＯ ＋ Ｈ２ － Ｑ
XU Bo, WANG Chang-ji （Ｈｕａｉｂｅｉ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ Ｃｏｍｐａｎｙ， Ｈｕａｉｂｅｉ ２３５０００， Ｃｈｉｎａ） Abstract: Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｍａｉｎｌｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｃｏａｌ－ｗａｔｅｒ ｓｌｕｒｒｙ ｐｒｅｓｓｕｒｉｚｅｄ ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ， ａｎｄ ａｌｓｏ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇ ｆａｃｔｏｒｓ． Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｓｕｍｍａｒｙ ｏｆ ｃｏａｌ－ｗａｔｅｒ ｓｌｕｒｒｙ ｐｒｅｓｓｕｒｉｚｅｄ ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｕｎｉｔ ｐｒｏｃｅｓｓ， ｍｏｒｅ ｆｕｌｌｙ ｉｎ ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ， ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ ａｎｄ ｒａｔｉｏｎａｌ ｕｓｅ ｏｆ ｃｏａｌ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ， ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ＂ｏｉｌ ｔｏ ｃｏａｌ ｐｒｏｊｅｃｔ＂ ｈａｓ ｃｅｒｔａｉｎ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ． Key words: ｍｕｌｔｉｖａｒｉａｔｅ ｓｌｕｒｒｙ ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ｇａｓｉｆｉｅｒ；ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ
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第 40 卷，第 3 期 2014 年 6 月
安徽化工 ＡＮＨＵＩ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＩＮＤＵＳＴＲＹ
Vol．40，No．3 Jun.2014
浅谈水煤浆加压气化
徐 博，王昌济 （淮北建设监理公司 ，安徽 淮北 ２３５０００）
摘要：介绍了水煤浆加压气化工艺的特点、原理，探讨了影响工艺运行的主要因素。通过对水煤浆加压气化装置工艺的研究与总结，可以