气化炉

的使用寿命。
优点：
1、煤种适应性较热壁炉广，能处理高灰熔 点的煤； 2、克服了热壁炉每年更换耐火砖的缺陷， 运行周期长，维修费用低； 3、可以不设置备用炉。
缺点：
水冷壁吸收炉内热量会产生蒸汽，跟相 同的单喷嘴德士古炉相比，氧耗、煤耗要高， 气体成分差。
激冷室：淬冷型与全热回收型
两种炉型比较：
两种炉型下部合成气冷却方式不同， 但炉子上部气化段的气化工艺是相同的。 目前生产合成气的企业气化炉都采用
渣机破碎后，排入锁斗，排出的大部分灰渣沉降在锁斗底部。从 锁斗顶部抽出较清的水经锁斗循环泵循环进入气化炉激冷室水浴
，强化排渣过程。锁斗中的灰渣定时排入渣池，由捞渣机捞出后
装车外运。
3、气化炉主要结构
主要由：燃烧室、激冷室、烧嘴等组成。 燃烧室：耐火砖与水冷壁两种
激冷室：淬冷型与全热回收型两种
耐火砖型
煤 氧 浆 氧 中心管
结构：
近期国内引进的水煤浆气化技术烧嘴和国内自行开发的烧嘴 以三通道为主。 中心管和外环隙走氧气，内环隙走煤浆。在烧嘴中煤浆被高 速氧气流充分雾化，以利于气化反应。 由于烧嘴插入气化炉燃烧室中，承受1400℃左右的高温， 为了防止烧嘴损坏，在烧嘴外侧设置了冷却盘管，在烧嘴头部设 置了水夹套，并有一套单独的系统向烧嘴供应冷却水，该系统设 置了复杂的安全联锁。 烧嘴头部采用耐磨蚀材质，并喷涂有耐磨陶瓷。负荷和气液比 不同，中心氧最佳值不一样，这样可使烧嘴在最佳状态之下工作。 由于运行压力较高，水煤浆的冲刷严重，再加上对国外技术 消化吸收不够，烧嘴经常损坏。一般损坏的仅是喷头部位，但有 时由于炉内反应异常等各种原因，造成烧嘴部分过烧而损坏。
能停一组喷嘴，另一组喷嘴依然可以正常运行，可避免整个装置
停车。 ④ 当一组喷嘴因仪表问题氧煤比失调时，另一组还能正常运
行，不至于导致炉温出现大的波动。
缺点： ① 四只对置喷嘴形成撞击流上升，撞击炉子拱顶砖，造成拱
顶砖使用寿命短。 ② 需要4套氧气、煤浆管阀系统，控制点多，操作相对复杂， 投资相对较大。
通过对各物理参数的测定，表明这种烧嘴雾化性 能较好，但对内混室的耐磨件要求较高，难以实现工 业化大生产。
两 大 类
外混式： 即物料在烧嘴的出 口处进行混合，在喷口 处燃烧。
目前国内工业化生产中应用的就是这种类型的烧 嘴。这种烧嘴与内混式相比，最大的优点就是相对降 低了对烧嘴头部耐磨件的要求，但雾化性能略逊于内 混式。
② 炉子结构复杂，承压外壳有一对大法兰，密封困难，容易
泄漏。一旦水冷壁坏维修难度大。操作人员在操作气化炉的同时 还要操作水冷壁锅炉，在安全上也增加了一定的危险性。
（3）煤种适应性比耐火砖炉强，理论上可烧较高灰熔点的
煤，但烧高灰熔点的煤，氧耗、煤耗都大幅上升。 （4）第一台水冷壁清华炉在临猗的炉型投煤量是 750t/d×台，现在放大到投煤量1800t/d×台，还没 有使用实例，有一定的风险。
主要工艺指标及消耗
多喷嘴煤气炉技术
（1）单炉产品气体(CO+H2)： 110030Nm3/h； （2）气化温度：1300℃、压力：6.5MPa； （3）干气体成分：H2：34.5%、CO：46.4%、 CO2：18.3% （4）汽气比：1.29； （5）用氧量：42942.6 Nm3/h；
清华炉煤气化技术
水冷壁型
耐火砖与水冷壁炉型比较
耐火砖的优势：热损失较小 缺点：1、受耐火砖温度的限制，无法烧高灰熔点的煤；
2、耐火砖使用寿命较短，一般1年就需要更换且更换周期及 费用均较大； 3、需备炉；
对耐火砖的要求：具有较高的热震稳定性，低的气孔率，高的抗侵蚀性
和较高的强度。
水冷壁的特点：
水冷壁气化炉采用水冷壁耐火衬里代替耐火砖，通过以渣挂渣的形 式来保护水冷壁，由于挂在水冷壁的熔渣层导热系数很低，形成非常大的 热阻，不但减少了热量向外传递而且保护了水冷壁管，从而延长了水冷壁
②下降管：
作用是将气化炉燃烧室出来的粗合成气经激冷环 流水冷却后，由下降管将合成气导入激冷室水域当中降 温、除灰，使粗合成气得到净化，同时汽化激冷室中的 水变为水蒸汽达到饱和状态，然后通过上升管折流达到 气液分离的目的，防止合成气带水。 过程： 激冷水由激冷环流出，沿下降管内壁下降形成水膜并流入液池，
生成CO、H2、CO2、H2O和少量CH4、H2S等粗煤气。
离开气化炉反应段的热气体和熔渣进入激冷室水浴，被水淬 冷后温度降低到～251℃，被水蒸汽饱和后出气化炉；气体经文丘
里洗涤器、碳洗塔（洗涤除尘冷却到～242℃，6.2MPa(G)后送
至变换工段。
气化炉燃烧室出口熔渣进入激冷室水浴后被分离出来，经破
煤种适应性较窄。
国产自主知识产权的干粉气化技术有：华东理工大学的多喷 嘴水煤浆加压气化技术、西北院的多元料浆加压气化技术、清华
炉水煤浆加压气化技术。
2、工作原理
浓度约60%的煤浆通过煤浆给料泵加压与高压氧气（纯度
99.6%以上）通过工艺烧嘴进入气化炉，气化反应在6.5Mpa， 煤的灰熔点以上温度进行，气化反应在气化炉燃烧室瞬间完成，
淬冷型，优势在于它更廉价、可靠性更高，
劣势是热效率较全热回收型的较低。
激冷室：
气化炉激冷室由激冷环、下降管、导气管、液池等组成。
①激冷环：
激冷环的作用降温、除尘用。 主要是给激冷室供给激冷水，分布急冷水， 使其按圆周方式均匀布，形成水膜排流下，以保护下降 管不被烧坏。同时喷淋气体，洗涤气体中的灰尘。 1.激冷环首先要保证布水均匀，在制作过程中，由于环隙不均匀，可能 造成布水不均，造成水膜太薄，易引起下降管缺水挂渣。 2.激冷环断水，激冷环短时间缺水恢复后，短时间可以维持生产，但应 尽快安排停车处理。 3.气化炉连投后，易引起激冷管线堵塞，造成激冷环缺水。 4.气化炉正常生产时一般不会因结垢堵塞激冷环进水孔。 5.气化炉停车检修时要对激冷环进行彻底冲洗。 6.激冷环长期使用后，激冷环内环会出现磨薄现象和因热应力而出现裂 纹，应及时更换和修补。
单炉投煤量在1000t/d以上的大炉型，相当于单喷嘴炉喷嘴供煤量的四 分之一。 由于采用四个喷嘴对喷，增加了炉内物流的混合交错的机会，强
化了传质传热过程，物料停留时间比单喷嘴炉长，有利于反应的进行。
③ 两个喷嘴共用一只煤浆泵，一套安全系统，因此单炉配两 只煤浆泵，两套安全系统。当一只煤浆泵跳车或安全系统动作只
高温合成气和熔融态灰渣从气化室出来后，与下降管内壁水膜直接接
触发生热质交换。激冷过程中，液态熔渣发生凝固并聚并，部分激冷 水剧烈气化，高温合成气急剧降温并增湿。合成气沿下降管穿越液池 后沿上升管与下降管构成的环隙上升，凝渣留在液池黑水中，形成气
固分离。
烧嘴：
内混式： 即物料在烧嘴内的 混合室进行充分混合后 经烧嘴喷出。
清华炉煤气化技术：
煤种要求较宽，可烧稍高灰分、灰熔点的烟煤，如果不能保证取得低灰分、
低灰熔点的烟煤的情况下，宜选用清华炉。采用稍高灰分、灰熔点的烟煤，比氧 耗、比煤耗相比四喷嘴气化炉会升高。 碳转化率在96-98%。粗渣中残碳在2～5%，细灰中残碳20-30%
投资方面
多喷嘴炉煤气化技术
由于采用四只喷嘴，需配四套进口管阀，投资比清华炉高，
（2）采用耐火砖作为衬里，对于拱顶砖和渣口砖使用寿命 只有6000小时左右，筒体砖寿命在8000小时以上，每 年更换耐火砖的费用在300-500万元。
（3）由于采用耐火砖衬里，煤的适用性比较差，不能烧灰
熔点较高的煤，否则炉温高耐火砖寿命较短。 （4）大型化炉型有一定的优势。
清华炉煤气化技术
（1）使用单喷嘴向气化炉内供应煤浆及氧气
国产自主知识产权的干粉气化技术有：
航天研究院研发的航天炉。 华东理工大学单喷嘴粉煤气化，四喷嘴。
湿法气化技术
德士古气化技术是湿法气化工艺的代表，是原德士古公司根据
油气化技术的思路开发出来的。它是将煤磨成水煤浆，加入添加剂
、助熔剂等形成粘度达800-1000cp，煤浆浓度为60%左右的浆状物 加压后喷入气化炉，与纯氧进行燃烧和部分氧化反应。工业化装置
优点：流程简单，只有一套氧气、水煤浆管阀系统，控制点数少， 投资省。
缺点： ① 喷嘴能力超过1200t/d煤时，喷嘴雾化性能差，碳的转化 率降低。
② 由于是单喷嘴垂直向下喷，炉内流场只有射流区、回流区 和管流区，物料停留时间短，二次反应时间少，气体成分较多喷
嘴略差些。
③ 只有一套安全系统和一只煤浆泵，当泵跳车时或安全系统 动作时，全厂就停车。
4、多喷嘴煤气化炉与清华水冷壁炉比较
两种工艺的相同点：
两种气化技术都是在原德士古炉（GE）发展起来的水煤浆气
化技。
工艺流程：煤浆制备、气化、渣水处理三个工序。
两种工艺的不同点：
多喷嘴炉煤气化技术： （1）使用四个喷嘴向气化炉内供应煤浆及氧气
优点： 喷嘴的雾化性能好，有利于气化介质的充分混合接触，特 别是
（1）单炉产品气体(CO+H2) ：111679Nm3/h； （2）气化温度：1350℃、压力：6.5MPa； （3）干气体成分：H2：32.5%、CO：47.2%、 CO2：18.9%； （4）汽气比：1.4； （5）用氧量：46763.36 Nm3/h；
（6）比氧耗：390.39
Nm3/1000Nm3(CO+H2)； （7）比煤耗：620kg/1000Nm3(CO+H2)。
但并不是一个四倍的关系，因口径要小得多。
清华炉煤气化技术
采用单喷嘴炉投资比多喷嘴炉要省。
内烧嘴（内环系） 外烧嘴（外环系） 盘管
冷却水夹套
三套管式烧嘴（三流式）
中心管：１５％氧气； 外环系：８５％氧气； 内环系：水煤浆。
烧嘴是煤气化工艺的核心设备，一般情况下运行
初期，雾化效果好．气体成份稳定．系统工况稳定；