多喷嘴对置式水煤浆加压气化-孙正泰
多喷嘴对置式水煤浆气化技术的应用
２２ 系 统运 行情 况 ． 由 于采 用 的是 一 开 一备 的 运行 方式 ，为 了防
装 置 运行 ３ ８ 。２ １ １ ｄ ０ １年 １ 至 ２ １ 年 ｌ 月 ０１ ０月 ． 生 产 天 数 ２ ６ ， 长 连续 满 负 荷 运 行 ２ ５ ， 计 全 ９ ｄ最 １ ｄ预 年 可达 生产 天数 ３ ７ 。 ５ ｄ 此外 ， 还实 现 了气化 炉在 线无 波 动倒炉 所 谓
热 交换 的除 了灰水 外 ． 有 变换冷 凝 液 还 蒸 发 热 水 塔 的填 料 为 西 ６ ７ ｍｍ￣ ６ｍ １ ｍ ７ ｍ￣ ． ｍ ２ 的拉 西 环 。在运行 初 期 ， 现蒸 发 热水塔 顶 部酸气 发 出 口出现 大量 带 水 现象 ，后 检修 时拆 开人 孔后 发
在 气 化 炉炉 膛 的压 力 点和 合 成气 出 口管 道 上 的压
饭 舷
７ ｈ工 业考 核 数据 表 明 ， ２ 与文 献 … 道 的神 华 包 头 报 煤 制烯 烃 项 目采 用 的 Ｇ Ｅ水 煤 浆 气 化 装 置 运 行考
２１ ３ ０年第４ １ 卷
装 置有 效气 成 分提 高 ３１ ， ． 比氧 耗 降低 １ ．％ ． ％ ４ 比 １
煤 耗 降 低 ２１ ， 渣 中碳 含 量 降 低 约 １ ％ 。 ．％ 粗 ０ 细渣
灰 都 比较 多 ， 得靠 人 工 清理 ， 作 量较 大 。由于 在 工
静 态 破 渣机 下部 还 安装 有 铰 刀 式 动 态 破 渣 机 ， 因
此 对静 态 破渣 机 进行 改 进 ， 除少 部 分格 栅 ， 加 割 增
灰 渣通 道 面积 ，使其 能 够进 入 下部 动 态破 渣 机 中 破 碎 。改 进 以后运 行情 况 良好 ， 渣机 内再 无渣 和 破 积 灰积 存 。
多喷嘴对置式水煤浆气化技术及其优势
人 的实验 测量 ，采用 大型商业 化软 件 （ Ｆ 对 Ｃ Ｄ）
气化炉 内的流动 过程进行 了数字模 拟研究 。
１２ 多喷嘴 对置 式水煤 浆 气化 工 艺的技 术核 心 ．
流束 的延 长 ，射 流 的宽 度逐渐扩 展 ，流速逐 渐减 弱 ，直至 与相 近 的 射 流边 界 相 交 ，射流 段 结 束 ，
进入撞 击 区 。
（ ）撞 击 区 ２
气 化 炉是煤气 化 的关 键设 备 ，气化炉 内合 理 的流场 结构对 气化 炉气化 效率 的提高 和安 全稳定
当多个 喷嘴 的射 流股交 汇后 ，就 会在气化 炉
的 中心 部位产 生 相互 的剧烈 碰撞 和交 混运 动 ，该
【 收稿 日期］２０ －６２ ０７０ －１ ［ 作者简介］ 王延坤 （９¨ ） 男 ， １６ 一 ， 山东滕 州人 ， ４ 工程师 ， 国 宏公司气化车 间主任。
结 构分 为 ：射 流 区 、撞击 区 、撞 击 流股 区 、回流 区 、折返 流 区 、管 流 区 ６个 区域 Ｊ 。
（ ） 射流 区 １
态 示踪分 析仪 （ ｕｌ Ｄ 、热 线风 速 仪 等对 气 Ｄ ａ Ｐ Ａ）
化 炉大型 冷模装 置 内的流动 和混合 过程进 行 了深
流体 经喷 嘴 以很 高 的速度 喷射 出来 ，将 其周
王延 坤 ，王 伟
２３ ０ ） ７ ５０ （ 矿 国宏 化 工 有 限 公 司 ，山 东 邹 城 兖
［ 中图分类 号］Ｔ ４ ［ Ｑ５ ６ 文献标识码 ］Ｂ ［ 文章编号 ］１０ ． ３ （０ ８ ０ － ２ －３ ０４９ ２ ２ ０ ） ｌ ０ １ ９ ０ ０
多喷嘴对置式水煤浆气化技术新进展
工业示范
1150TPD 750TPD 2001~2005
大型化 2000TPD 2006~2010
大型化 3000TPD 2011~2015
超大型化 4000TPD 2016~2020
多喷嘴对置式水煤浆气化技术——技术优势
大型化 高效率 长周期稳定运行
降低投资 节能降耗 降低运行费用
大型化效果——180万吨/年煤制甲醇装置(60万吨/年煤制烯烃)
冷 室
废锅-激冷型水煤浆气化技术
不同入口型式辐射废锅的模拟研究
不同接口及入口结构示意图
直圆拱型
缩口结构
扩口结构
渐缩结构一
不同入口结构的顶部流场特征
渐缩结构二
废锅-激冷型水煤浆气化技术
辐射废锅数值模拟
辐射段结构示意图
直段高度为18m废锅的 速度场(左m/s）、温度场(中K)与颗粒相(右kg/m3)
工程应用
提高关键设备寿命 解决结渣堵渣问题 提高系统效率 实现优化控制
大型化理论基础
系统集成创新
长周期稳定运行
大型高效水煤浆气化成套技术
多喷嘴对置式水煤浆气化技术——推广应用
国国内内外外5557个个项项目目，，115508台台气气化化炉炉
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
气流床气化炉内喷嘴雾化实验研究
气化炉内水煤浆雾化过程可视化
雾化过程统计分析 (粒径分布、稳定性和不同模式分布)
4000吨级水煤浆气化技术—基础研究
气流床气化炉内颗粒壁面沉积实验研究
气化炉内壁面沉积行为分类
颗粒沉积过程可视化
液滴沉积模式分布
颗粒沉积模式分布
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。
新型气化炉耐火材料有关问题的探讨
二 、ＯＭＢ加 压 气 化 炉 加 压气 化 炉 耐 火 材 料 的 结构 气 化炉燃 烧 室内衬 耐火 材料 共分 为拱顶 、筒 体 、锥 底 和渣 Ｅ ｌ 四部
墨整丝
中 国化 工 贸易
Ｃｈ ｍａ Ｃｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ ＴＦ ａ ｄ ｅ
鑫 麓
新型气 化 炉 耐火材 料 有关 问题 的探 讨
郝 守 昌
（ 兖矿 新疆煤化 工有限公 司 ，山东滕 州 ２ ７ ７ ５ ２ ７ ）
摘
要 ：简单介绍 了多喷嘴对置式水煤浆加压 气化 炉燃烧 室内衬耐 火材料的结构和选用 ，分析 了耐火砖 的损蚀机理 、烧蚀模 式以及 影响耐火砖 损蚀机理 措施 寿命
一
、
ＯＭＢ加压 气化炉 的工作环境 以及对耐 火材 料的要 求
水 煤浆 加压 气化 炉的工 况 条件极 为苛 刻 ，燃 烧反 应室 为强还 原性 气氛 ，同时遭受 酸性熔 渣 的侵蚀 和高 速流 体 的冲刷 ，且气 化炉 内的温 度 场 及 流 场 是 不 均 匀 、 不 稳 定 、 甚 至 不 连 续 的 。 要 求 高 温 （ １ ２ ５ ０ ～ １ ５ ５ ０ ℃），高 压 （ ２ — ８ ． ５ ＭＰ ａ ） ，强还 原气 氛 和液 态 酸 性排 渣 ， 伴 随着 固体 、液 体 、气体 的高 速冲 刷且 在开停 车 时有较 大 的温 度和 压 力 波动 等。所 有这 些都对 气化 炉用 耐火 材料特 别是 向火 面耐 火砖提 出
多喷嘴对置式水煤浆气化炉操作温度的控制
多喷嘴对置式水煤浆气化炉操作温度的控制步建军【摘要】介绍了多喷嘴对置式水煤浆气化炉工艺流程及气化炉炉温控制的重要性.分析了气化炉炉温控制的影响因素,介绍了多喷嘴对置式新型气化炉装置操作温度的控制方法,并阐述了更换煤种和炉壁超温工况下的炉温调整方法.%A brief account is given of the process flow of the multi-nozzle opposed coal-water slurry gasifier and the importance of temperature control of the gasifier. Influencing factors are analyzed of the temperature control of the gasifier, the control method is described of the operating temperature of the new-type gasifier, and also the readjustment method of gasifier temperature under overtemperature conditions of the gasifier walls and change of type of coal.【期刊名称】《化肥工业》【年(卷),期】2012(039)006【总页数】5页(P15-18,25)【关键词】多喷嘴;气化炉;操作温度;控制【作者】步建军【作者单位】江苏索普＜集团＞有限公司江苏镇江212006【正文语种】中文江苏索普(集团)有限公司(以下简称索普公司)日处理1 500 t煤的多喷嘴对置式气化装置为国内同等级装置中第1套投产的，体现出较大的优越性。
气化炉安全、稳定、高产及长周期运行，直接影响后续装置的稳定。
控制好气化炉温度，气化装置的稳定、经济运行就能得到保证。
多喷嘴对置式水煤浆气化技术在合成氨装置上的应用
．
．
苎
新型结构采用交叉流式洗涤冷却水分布器， 强化高温煤气与洗涤冷却水间的热质传递过 程。 达到了良好的热质传递效果。 复合床高温煤气洗涤冷却设备很好地解决了原有洗涤冷却
化的同期运行结果相 比：有效气成分提高 ２ ％～３ ％，Ｃ ２ Ｏ 含量降低 ２ ％～３ ％：碳转化率提高 ２ ％～３ ％；比氧耗降低 ７ ％；比煤耗降低 ２ ％。 ． ９ ． ２
（ ）安全稳 定 的长 周期 运 行 ２ 兖矿 国泰和兖矿鲁化的两套多喷嘴对置式水煤浆气化装置均 已实现 安全稳定长周期工
接相 关 ；在激 冷 室 及渣 水 处 理 单元 出现 的问题主 要 与其 流程 和 关键 设 备的配 置 相关 。
在相关研 究的基础 上， 结合多年气化领域的研究和实践基础 ， 东理工大学与兖矿集团 华 合作， 一方面在总结其他气 化技术的经验教训的基础上， 出了在工程上更为合理可靠的技 提 术方案，另一方面，针对现代煤化工对煤气化技术在高效和大型化方面 的要求 ， 提出了具有 创新性的新型气流床气化技术——多喷嘴对置式煤气化技术 。在 “ 九五”国家科技攻关项 目
兖 矿鲁化 的多喷嘴 对 置式 水 煤浆 气化 炉 在连 续运 行 了 １６天后 计划 停 车 ， 出的 工艺烧 嘴据 ０ 取 估 计还可 以使 用约 ２个 月 。
１ 新型复合床洗涤冷却室 （ ． ３ 含交叉流式洗涤冷却水分布器 ）
＼
２１年第４ 总 １期 ０１ 期 第ｌ ４
皇窒 堡
多喷嘴对置式水煤浆气化炉克服了单喷嘴水煤浆气化炉 的部分物流在炉内停 留时间极 短 （ 不到百分之一秒 ） 、尚未反应便离开气化炉 以及物料间混合不理想的缺陷，强化了反应
２ １ 年 第 ４期 ０１
多喷嘴对置式水煤浆气化装置的优化与改进
运 出界外 ，滤 液制 备煤 浆 。流程 示意 见 图 ２ 。
为保证 系 统安 全 运 行 ， 置 设 有 一 套 安 全 联 装
拱 顶 耐火 砖 寿命 已突破 ６ ０ ， 艺 烧 嘴寿 命 一 ０ｈ 工 ３ 般 可 超 过 ３个 月 。由于 受 后 系统 产 能 的限 制 ， 气 化炉 维持在 ９ 的负荷 运行 。本文 介绍 国泰公 司 ０
Ｋｅ ｒ ｓ ａ ｉｉｒ ｗｉｈ ｐ ｓ ｄ ｙ ｗｏ ｄ ：ｇ ｓｆｅ ｔ ｏ ｐｏ ｅ ｍｕｌｉｂｕ ｎ ｒ ｃ ａ— ｔ ｒ ｌ ｒ ｓｆｃ ｔｏ ｏ ｔｍ ｉａ ｉ ｎ ｎ ｔ— ｒ ｅ ｓ； ｏ ｌｗａ ｅ ｓｕｒ ｙ ｇａ ｉｉ ａ ｉ ｎ； ｐ ｉ ｚ ｔｏ ａ ｄ
与灰 水直 接接 触换 热 ，酸性 气经 气液 分离 后送 火
炬 燃 烧 。经蒸 发热 水塔 、真 空 闪蒸浓 缩 的黑水 进 澄清槽 进 行 固液 分 离 ，含 固较 低 的 灰 水 循 环 使 用 。底 部 含 固较高 的黑 水经 压滤 系统 处理 ，滤 饼
成 套示 范装 置 ，在 气化 炉运 行初 期遇 到 了拱顶 耐 火 砖 寿命短 、烧 嘴拆 卸 困难 等 问题 ，该气 化装 置 在 近 ５年 的运 行过程 中进 行 了 内容丰 富 的优化 和
护 ：在煤 浆 循环 和氧 气放 空管 线上 增加 煤浆 、氧
气提 压 阀 ，提高投 料 介质 的压 力 ，避免 气化 炉 内 高压 、高温 煤气 窜入 氧气 和煤 浆管 线而 发生 意外 事故 ；当气 化炉一 对烧 嘴停 车 后 ，对停 运烧 嘴进
砖对 气 化炉 的长 周期 运行 已不 存在 影 响 。
（ 矿 国 泰 化 工 有 限公 司 ，山东 滕 州 ２ ７ ２ ） 兖 ７ ５ ７
多喷嘴对置式水煤浆加压气化炉装置闪蒸系统常见问题原因及处理
Ｇａ ｓ ｉ ｆ ｉ ｅ ｒ Ｃａ ｕ ｓ ｅ ｓ ｆ ｏ ｒ Ｃｏ ｍｍ ｏ ｎ Ｐ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍｓ ａ ｎ ｄ Ｔｒ ｅ ａ ｔ ｍｅ ｎ ｔ
Ｚ ｈ ａ ｏ Ｑ ｉ ， Ｈ ｕ Ｊ ｉ ｎ ｐ ｉ ｎ ｇ ， Ｌ ｕ Ｇ ｕ ａ ｎ ｇ ｂ ｉ ｎ 。 ， Ｙ ａ ｎ Ｓ ｈ ｕ ｎ
２ ． Ｙ ａ ｎ ｃ ｏ ｎ Ｃ ａ ｔ ｈ ａ ｙ Ｃ ｏ ａ ｌ Ｃ ｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ ｓ Ｃ ｏ ． ， Ｌ ｔ ｄ ． Ｓ ｈ ａ ｎ ｄ ｏ ｎ ｇ Ｔ ｅ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ ２ ７ ７ ５ ２ ７ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ Ａ ｂ ｉ ｒ ｅ ｆ ａ ｃ ｃ ｏ ｕ ｎ ｔ ｉ ｓ ｇ ｉ ｖ ｅ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｌ ｆ ａ ｓ ｈ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｍｕ ｌ ｔ ｉ ・ ・ ｎ ｏ ｚ ｚ ｌ ｅ ｏ ｐ ｐ ｏ ｓ ｅ ｄ ｃ ｏ ａ ｌ － — ｗ ａ ｔ ｅ ｒ ｓ ｌ ｕ ｒ ｒ ｙ Ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｉｚ ｒ ｅ ｄ ｇ ａ ｓ ｉ ｉ ｆ ｅ ｒ ，ａ ｎ ｄ ａ ｎ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｉ ｓ ｍａ ｄ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｍｍｏ ｎ ｐ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍｓ ｏ ｃ ｃ ｕ ｒ ｒ ｉ ｎ ｇ ｉ ｎ ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ，
多喷嘴对置式煤气化技术
多喷嘴对置式煤气化技术一、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**。
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**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。
图1 煤气化技术重要地位简图我国自上世纪80年代开始引进国外煤气化技术，多年来一直依赖进口、受制于人。
据此估算，引进煤气化技术的专利实施许可费已高达2亿多美元，这还不包括昂贵的专有设备费和现场技术服务费等。
据估计，专有设备耗费外汇也高达数亿美元。
在国家有关部委的支持下，华东理工大学洁净煤技术研究所（煤气化教育部重点实验室）于遵宏教授带领的科研团队经过20多年的研究攻关，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二、技术研发历程多喷嘴对置式水煤浆气化技术是由华东理工大学洁净煤技术研究所（煤气化教育部重点实验室）于遵宏教授带领的科研团队历经“九五”、“十五”和“十一五”科技攻关开发成功。
“九五”期间，华东理工大学、鲁南化肥厂、中国天辰化学工程公司共同承担了国家“九五”科技攻关项目“新型（多喷嘴对置）水煤浆气化炉开发”，并完成了22吨煤/天规模的中试实验。
在原国家石油和化学工业局的主持下，现场考核专家组于2000年10月11日上午9时22分起对多喷嘴对置式水煤浆气化中试装置进行了现场72小时考核。