年产30万吨合成氨装置气化技术的选择和比较煤化工的龙头是煤气化，煤气化工艺的选择，有时直接决定了企业的生死存亡或者效益好坏，最典型的例子就是国内有名的三家大型煤制烯烃企业，采用了三种不同的煤气化技术，得到三种不同的结果。
目前成熟的高压粉煤气化技术从进料方式上可以分为干法（干法进料）和湿法（水煤浆进料）。干法气化目前在国内应用较多的主要有Shell、GSP和航天炉；湿法气化目前在国内应用较多的主要GE、四喷嘴和清华炉。这些气化技术各有优缺点，就气化炉本身而言也有很多科研单位和应用单位对其优缺点、性能、使用情况进行了介绍和对比。
由于合成氨工程是技术集成度很高的综合工程，涉及多个单元，因此仅仅从气化炉本身进行对比不尽全面，不尽合理。本文从合成氨整个流程上对干法气化和湿法气化的主要流程和消耗进行比较，以便从整个流程上对两种气化方法有更全面的认识，以便于气化技术的选择。
为便于比较，故选用国内目前较成熟的工艺路线进行比较，干法气化流程为，
4.0MPa气化，四段耐硫变换，低温甲醇洗，液氮洗，合成器压缩，合成氨。湿法气化
流程为，6.5MPa气化，三段耐硫变换，低温甲醇洗，液氮洗，合成器压缩，合成氨。
合成氨装置，两种气化技术均相同，故不作比较，仅对前面工序进行对比。
对于空分工段，不是本文比较的重点，仅对氧耗进行比较，一般4.0MPa气化，配套氧气压力为5.8MPa，6.5MPa气化，配套氧气压力为8.3MPa，如均采用内压缩流程，
5.8MPa 1Nm3的氧气能耗和8.3MPa 1Nm3的能耗相差约0.02KW，在国内实际的运行案例
中，两者的实际差别几乎没有，例如，神华宁煤采用4.0MPa气化，神华包头采用6.5MPa 气化，但是宁煤空分单位氧气的能耗却比包头的还要高。
1.气化反应
不论是干法气化还是湿法气化，其气化原理是相同的，目前在国内应用的高压气流床气化均是采用纯氧气化，主要的反应式为：
m n 222n n
C H ()+(m+)O =mCO +H O 42挥发分
22C+O 2CO
22C+O =CO 222CO+O =2CO
2221
H +O =H O 2
22C+H O CO+H 222CO+H O CO +H
2C+CO 2CO
24C+2H CH
对于湿法气化，由于大量水分随水煤浆进入气化炉，因此气化室内有大量的水蒸气存在，在炉内会发生部分CO 变换反应，有比较多的CO 会转化成CO 2，同时得到相同摩尔数的H 2，而且在高温下变换反应的速率很大，所以湿法气化出气化炉的粗煤气中CO 含量比干粉气化低，H 2含量比干粉气化高。
干法气化中为了保证煤粉的顺利输送，通常煤粉中的水份含量要控制在2%左右，与湿法气化相比，干法气化入炉一吨干煤粉只有20kg 水到炉内。如果湿法气化的水煤浆浓度按照62%考虑，则入炉一吨干煤约带613kg 水到炉内进行气化。不过根据气化技术不同，在干法气化中需要向气化炉内加入约5~20%的水蒸气（在本文的计算中假定为8%），因此干法气化时一吨干煤需要的入炉水量为80kg 。
湿法气化炉气化室出口水蒸气含量通常约20%左右，1000kg 煤通常的干气产量约2200Nm 3，因此气化室出口仍然还有约440Nm 3的水蒸气，即约353kg 的水没有反应，只是温度需要加热到气化室出口温度（本文计算中按照1350℃考虑）。
假定干法气化炉出口的水蒸气含量为0%。在干粉气化中原煤带入的2%水分需要从常温加热到气化室出口温度，以蒸汽方式进入的水分需要从饱和温度加热到气化室出口的温度。
无论是湿法气化还是干法气化，气化炉出口合成气中的氢气来源一部分是煤本身含有的氢元素，另外一部分进入气化炉的水反应生成的H 2。为了简化计算，假定进入气化炉中的水和焦炭发生异相水煤气变换反应，即：
22C+H O CO+H
根据现有的实际运行经验，就气化炉本身来说，干法气化的氧耗和煤耗都比湿法气化要低。从以上分析可以看出，入炉一吨干煤的条件下，主要是由于湿法气化中需要将带入的水分加热到气化室的出口温度，同时在湿法气化炉中还有约260kg 的水要发生吸热的异相水煤气变换反应，而干法气化炉中发生此反应的水分只有约80kg 。经过核算，湿法气化与干法气化相比，由于要将带入水分加热到气化室出口温度，同时要提供大量热量供异相水煤气变换反应，需要额外提供的热量差约为2553MJ 。假定这些额外的热量供应需要入炉煤完全燃烧并生成CO 2来提供，则入炉一吨干煤时，湿法气化比干法气化约要多103kg 煤转化成为CO 2，并多消耗86Nm 3的氧气。这也是湿法气化炉出口中CO2含量高于干法气化的一个原因。
根据国内气化的典型结果，吨氨煤耗为1353kg ，吨氨氧耗为710Nm 3，因此：
表1 氧耗和煤耗比较表
2. 煤浆（粉）制备
2.1 干粉制备
干粉气化采用干磨，原料煤在微负压条件和热惰性气条件下，在磨煤机中进行磨粉和干燥，热惰性气由热风炉提供，采用加热的惰性气体进行干燥，通过惰性气体对煤粉
进行吹扫，同时将蒸发出来的水分带走，惰性气体和煤粉在煤粉袋式过滤器中分离后，进入循环风机加压，部分气体放空，剩余部分通过热风炉加热后循环使用。如果煤中的水分过高，则必须采用两级干燥进行。
干粉一般控制含水量为2%左右，粒度要求大于90微米的小于10%、小于5微米的小于10%。
干粉制备主要消耗的物料有燃料气、工厂空气、氮气和电。
根据经验，制备一吨干煤粉的电耗为30KW（根据煤种不同会有所不同），燃料气耗一般根据煤的含水量不同而不同，如1吨含水量为10%的煤种，在干燥时需消耗的能量为1000×（0.1-0.02）×2670÷0.7=3051428KJ（燃料气能量利用率按70%计）。
干粉气化一般利用液化气、天然气、工厂废气或粗煤气燃烧产生热量进行干燥,干燥时温度控制非常关键，如果温度过高，极有可能发生燃烧、爆炸的事故。
2.2水煤浆制备
水煤浆气化采用湿磨，原料煤通过煤称重给料机和水、添加剂一起加入磨煤机，磨机采用溢流式，合格的煤浆从磨机的出口流出，煤浆浓度一般为58%~65%。煤浆浓度一般和煤的内水有关，煤的内水越低，成浆性能越好，煤浆浓度越高。
水煤浆制备主要消耗的物料有水、添加剂和电。
添加剂的种类、添加量与煤种、水煤浆浓度，粒度等因素有关，通常通过试验确定，添加剂的加入量一般为煤浆量的0.1～0.3％。
根据经验，制备一吨水煤浆的电耗为10 KW（根据煤种不同会有所不同）。
制浆用水可以采用工厂难以处理的废水。
表2 煤浆（粉）制备比较表
3.煤粉（浆）的加压和输送
3.1 干粉的加压和输送
如下图所示系统为干粉比较常用的一种加压输送简图，一个煤粉系统给多个煤粉烧嘴供料。来自干粉制备系统的煤粉首先进入煤粉储仓，然后进入煤粉锁斗，经加压后进入煤粉给料仓，煤粉锁斗和煤粉给料仓的排气进入煤粉装料袋滤器，其收集下来的煤粉再排入粉煤储仓。煤粉给料仓的下部有锥形的充气锥，通过高压氮气或二氧化碳气对充气锥进行充气，高压氮气（或二氧化碳）的流量和压力必须进行严格控制。
干煤粉输送过程中主要消耗的物料为高压氮气（或二氧化碳）和低压氮气，高压氮气（或二氧化碳）由氮气（或二氧化碳）压缩机提供。氮气（或二氧化碳）必须加热至90℃以上。
目前干粉气化压力最高为 4.0MPa，要求输送高压氮气（或二氧化碳）压力为
8.1MPa，输送密度一般为350~400Kg/m3，从国内运行的经验来看，吨氨输送气电耗约
80KW（和煤种有关）。
为保持煤粉管线的干燥，煤粉输送管线需采用蒸汽伴热。
3.2 水煤浆的加压和输送
来自煤浆制备的水煤浆进入煤浆槽，煤浆槽中的水煤浆通过煤浆搅拌器的搅拌保持悬浮，煤浆通过高压煤浆泵加压，进入水煤浆烧嘴。
煤浆输送主要通过煤浆泵进行输送，如采用 6.5MPa气化，水煤浆压力一般为7.8MPa，吨氨电耗一般为5KW左右（和煤种有关）。
表3 煤粉（浆）的加压和输送比较表
4.进入气化炉的氧气和蒸汽
4.1 干法气化的氧气和蒸汽
对于4.0MMPa干法，气化炉必须加入5.1MPa的过热蒸汽，过热蒸汽一般在氧气管线上加入，过热蒸汽在加入氧气管线之前必须经过过滤，以过滤蒸汽中可能携带的＞10微米的锈皮颗粒。蒸汽的加入量一般为吨氨120Kg左右
为了僻免蒸汽冷凝，氧气也必须经过预热，氧气一般采用气化炉的锅炉水预热到180℃。
4.2水煤浆气化的氧气和蒸汽
水煤浆气化不需加入蒸汽，氧气从空分过来后，不需任何处理即可加入气化炉。
表4 进入气化炉的氧气和蒸汽比较表
5.气化炉
5.1 干法气化
目前国内已经商业化运行的干法气化均采用水冷壁形式，但水冷壁的形式也不尽相同，从国内运行的情况来看，航天炉的运行情况是所有干法气化技术中运行最稳定的，在本工程中，可以采用4.0MPa，3200mm炉型，单台气化炉就可达到30万吨合成氨的要求，所以以下就以航天炉作为干法气化的代表进行论述。
航天炉气化炉采用水冷盘管结构，从汽包来的锅炉水进入锅炉水循环泵，加压后先送入氧气预热器加热氧气，出氧气预热器的锅炉水分四路进入气化炉水冷壁盘管，出盘管的汽液混合物进入汽包进行汽液分离，蒸汽送入管网，锅炉水进行循环。
在水冷壁和气化炉外壳之间的环隙中充有惰性气体，气化炉的烧嘴装在气化炉的顶部中心位置，三条煤粉输送线分别进入同一个烧嘴，氧气和过热蒸汽混合后也送入工艺烧嘴，煤粉和氧气、蒸汽在气化炉内进行反应，未反应的炉渣和粗煤气一起通过渣口进入气化炉激冷室。
气化炉内主要是依靠炉渣来保护水冷壁，水冷壁的产气量直接和炉渣的厚度有关。由于水冷壁采用盘管结构，所以锅炉水循环泵的扬程很高。
航天炉的的炉内流场，煤粉通过三条煤粉管线进入气化炉烧嘴的三个煤粉管，氧气经预热后和一定比例的蒸汽混合后，在气化炉内形成旋流，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操作，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。对于航天炉，需要正常排渣，保持渣口的温度在灰熔点以上，就必须提供气化炉上部的温度，提高氧煤比。由于其烧嘴没有中心氧，只能靠提高氧煤比来提高渣口温度。
5.2 湿法气化
目前国内已经商业化运行的湿法气化有采用耐火砖也有采用水冷壁形式，从水煤浆气化发展的趋势看，水冷壁将是气化炉发展的方向。在本工程中，可以采用6.5MPa，3200mm炉型，单台气化炉就可达到40万吨合成氨的要求，所以以下就以水冷壁清华炉作为水煤浆气化的代表进行论述。
水冷壁清华炉采用垂直水冷壁结构，在水冷壁设计时，按照自然循环设计，运行时按照强制循环运行。从汽包来的锅炉水进入锅炉水循环泵，加压后进入水冷壁，出水冷壁的锅炉水进入汽包进行汽液分离，蒸汽送入管网，锅炉水经锅炉水循环泵加压循环，由于水冷壁采用垂直水冷壁结构，所以锅炉水循环泵的扬程较低。
水冷壁和气化炉外壳之间的环隙中充有惰性气体，气化炉的烧嘴装在气化炉的顶部中心位置，一条煤浆管线和氧气一起送入工艺烧嘴，水煤浆和氧气在气化炉内进行反应，未反应的炉渣和粗煤气一起通过渣口进入气化炉激冷室。
清华炉的的炉内流场，水煤浆通过一条煤粉管线进入气化炉烧嘴，氧气通过两路在气化炉内形成旋流，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操作，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。对于航天炉，需要正常排渣，保持渣口的温度在灰熔点以上，就必须提供气化炉上部的温度，提高氧煤比。由于其烧嘴没有中心氧，只能靠提高氧煤比来提高渣口温度。
表5 气化炉比较表
6.热量回收和灰水处理
目前国内的干法气化和湿法气化热量回收方式均无较大差别，有采用废锅回收热量，也有采用激冷回收热量，具体采用何种热回收方式，主要和后续工段的产品有关，生产合成氨一般采用激冷流程。水煤浆气化由于出气化炉的粗煤气含水量较大，所以在热回收工段会比干粉气化回收的热量要多，如采用废锅流程，会多回收蒸汽；如采用激冷流程，其出洗气塔的汽气比较高，变换工段不用加蒸汽，而且放热的水煤气变换反应产生的蒸汽量也比干粉要多。
灰水处理虽然干法气化和湿法气化采用灰水处理的流程不完全相同，但作用相差不大，都是进行热量回收和灰水回用。干法气化的灰渣比一般为4:6，湿法气化的灰渣比一般为2:8，相同投煤量的情况下，干法气化的灰水中含有的灰量较大，比湿法气化的灰水难以处理。
7.水的消耗
干法气化和湿法气化水的消耗量主要指外排的水量，两种气化工艺外排水量的控制均是按照煤种氯离子等有害组分累计程度来排放的，在相同投煤量的情况下，外排水量基本相同。干法气化比湿法气化多排放的水是在烘煤过程中，将煤中的水分烘干至2%左右，此部分水分也可视为排放水。
7.1干法气化
在煤粉制备工序，主要是利用燃料气或其他介质将煤中的多余水分进行烘干，一般要求烘干至2%左右。为保持煤粉管线的干燥，煤粉输送管线需采用蒸汽伴热，部分冷凝液无法回收造成浪费。
在煤气化工序，主要用水为脱盐水，脱盐水主要用于水冷壁汽包加水、仪表冲洗水和机泵密封水。另外还需要在炉内添加部分蒸汽用于气化反应。
在灰水处理工序，由于整个气化系统的水循环使用，需按照煤种氯离子等有害组分累计程度来排放部分水，并补充部分新鲜水和工艺冷凝液，用于系统补水。
7.2湿法气化
在制浆工序，需要加入水进行制浆，制浆用水可以用新鲜水，也可以使用工厂难以处理的废水，如含酚废水、含苯废水等。
在煤气化工序，主要用水为脱盐水，脱盐水主要用于水冷壁汽包加水、仪表冲洗水和机泵密封水。
在灰水处理工序，由于整个气化系统的水循环使用，需按照煤种氯离子等有害组分累计程度来排放部分水，并补充部分新鲜水或工艺冷凝液，用于系统补水。
从以上用水分析比较可知，干粉气化和湿法气化相比，在生产能力相同的情况下，外排水量相同。同等用途的情况下（如同为合成氨或甲醇等），气化反应需要的水量也相同。湿法气化是将大部分用水以水煤浆的形式加入，对煤的含水程度没有特殊要求，对加入水的水质的要求也较低，一般制浆用水使用难以处理的有机废水，具有环保效益。
干法气化是将煤种多余的水分去掉，然后再将需要的水分步加入，在气化炉需要的水分，必须以高压过热蒸汽的形式加入，变换工段需要的水，必须用过热蒸汽或锅炉水的形式加入。
干法气化和湿法气化相比，干法气化比湿法气化在水的使用上，要求的品质更高，水量更大。
8.变换
对于合成氨生产而言，干法和湿法气化均采用激冷工艺，由于湿法气化中，出气化炉的粗煤气中含水量较大，而且此部分水已经被煤和氧气燃烧加热到1350℃，激冷后粗煤气含水量较大，出洗气塔的汽气比比干法要高0.3左右，变换工段不需加蒸汽，而且此部分热量在变换工段副产为蒸汽，这也就是湿法气化比干法气化在变换工段副产蒸汽量大的主要原因。以下为国内比较常见的变换流程对两种气化技术对应的变换系统能耗进行对比。
干法气化的变换流程：
从气化来的3.718MPa(G)、210.9℃的粗煤气，（其干气中CO约55%(mol%),水气比约为1.15，经过煤气分离预热后进入变换炉进料换热器，被出第一变换炉的变换气加热至260℃后，70%的粗煤气进入第一变换炉,在炉内催化剂的作用下，粗煤气中的部分CO 与H2O发生变换反应，并放出大量的反应热，反应温度控制在387℃，CO含量控制在32%(mol％干基)，从第一变换炉底部出来的变换气，进入中压蒸发冷凝器，利用变换气的热量副产2.5Mpa（G）的饱和蒸汽，在此变换气与另外未经变换的30%的粗煤气混合后温度为332℃，再送入变换炉进料换热器，在此变换气被冷却至284℃，再进入冷凝液加热器，被工艺冷凝液冷却至230℃后进入第二变换炉，在炉内催化剂的作用下，进一步进行变换反应，反应温度控制在413℃，CO含量控制在6.3%(mol％)，从第二变换炉底部出来的变换气喷入中压锅炉给水，变换气的水气比提高至0.45，进入第三变换炉，
反应后温度控制在256℃，CO含量控制在1.2%(mol％)左右，从第三变换炉底部出来的变换气再进入低压蒸发冷凝器，利用变换气的热量副产0.5MPa(G)的低压饱和蒸汽。换热后降温至200℃的变换气，再进入第四变换炉，反应后温度控制在205℃，CO含量控制在<0.4%(mol％)。从第四变换炉出来的变换气压力为3.34Mpa(G)，副产0.5MPa(G)的饱和蒸汽。然后经脱盐水预热器，循环水冷却器冷却至40℃，再经分离器分离变换气中的水分，送往甲醇洗工序。
湿法气化的变换流程：从气化装置来的水煤气（其干气中CO约45%(mol%),水气比约为1.45，压力约为6.2MPa），煤气经分离预热后，温度为第一变换炉所需要的入口温度265～305℃进入第一变换炉进行变换反应，其出口温度为～436℃，CO≈6.55%(mol%)。离开第一变换炉后，气体经过热能回收，副产3.8MPa的蒸汽，温度降为255℃后进入第二变换炉，其出口温度为265～288℃，CO≈1.2%(mol%)。气体离开第二变换炉后，副产1.5MPa的蒸汽回收热能，温度降为245℃，进入第三变换炉，其出口温度为255℃，CO≈0.4%(mol%)。三变炉出口的气体经0.5MPa废锅副产蒸汽、脱盐水预热器回收热量、变换气水冷器冷却后，再经分离器分离变换气中的水分，送往甲醇洗工序。
表八变换系统对比表
9.净化
目前国内的大型合成氨系统多采用低温甲醇洗加液氮洗系统，由于低温甲醇吸收CO2、H2S和其他有机硫化物是一种物理吸收，其特点是：在加压、低温的情况下溶剂甲醇吸收气体中的CO2、H2S，而在减压、加热时CO2、H2S有很容易的从甲醇中解析出来。
根据实际的工业化运行表明，溶剂甲醇吸收CO2、H2S和其他有机硫化物等的理论基础是遵循亨利定律的；在实际的工业化运行表明，气体中P CO2的升高使CO2在溶剂甲醇中的溶解量是高于成正比例的增加。这也是低温甲醇洗在吸收CO2、H2S时，总是选择较高压力的原因所在。
如气化系统采用干粉气化，则低温甲醇洗工段采用3.35MPa，如气化系统采用水煤浆气化，气化压力选择6.5MPa，则低温甲醇洗工段采用5.6MPa。
表9.1：净化系统对比表
10.压缩
4.0MPa干法气化和6.5MPa湿法气化之后配套的氨合成、冷冻系统的能耗和投资基
本一样，故不作比较，压缩系统进行比较。
表10：压缩系统对比表
11.成本对比表（见附表11）
12.结论
对于年产30万吨合成氨以上的项目，整个装置压力的提高将使投资和运行费用大幅度下降。水煤浆气化在安全稳定方面，有干粉气化不可比拟的优越性。
水煤浆的主要劣势在于煤耗和氧耗比干粉的高，但是燃烧的煤和氧气在变换工段以蒸汽的形式体现出来。
整个合成氨装置的成本，不是仅决定于煤耗和氧耗，要从全系统能耗综合来看，本项目煤种水分按10%计，如果是含水量更高的煤，烘煤费用将更高；烘煤的燃气，如采用液氮洗净化工艺，还需补充大量的粗煤气或采用液化气进行燃烧，烘煤的成本将更高。
对于缺水的地区，干粉气化一方面将煤中的水分烘干，另一方面要以过热蒸汽、锅炉水的形式向系统补水，而水煤浆可利用工厂的污水，两者的耗水情况也是合成氨长应该考虑的重点。
表11 水煤浆气化和干粉气化激冷流程合成氨综合能耗比较表
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两种水煤浆加压气化炉设备特点比较 作者/来源：周夏，王吉顺(山东华鲁恒升化工股份有限公司，德州253024) 日期：2009-1-16 在新型煤气化技术中，水煤浆气流床加压气化由于其具有单炉产气能力大、气化炉结构简单、合成气质量好、煤种适应性较广等技术优势，在国内外得到了广泛应用。在水煤浆气流床加压气化技术方面，我国经过技术引进和10多年的消化吸收、技术改造、技术创新，形成了西北化工研究院开发的多元料浆单烧嘴气化专有技术和水煤浆气化及煤化工国家工程中心、华东理工大学等单位开发的四烧嘴对置式水煤浆气化专利技术。 在山东华鲁恒升化工股份有限公司国产化的1000 t／d合成氨大氮肥项目水煤浆气化装置中，由中国华陆工程公司对多元料浆单烧嘴气化专有技术和多烧嘴对置式水煤浆气化专利技术进行了揉合，以煤为原料进行多元料浆（以下简称煤浆）气化，其中建设的气化炉A为四烧嘴侧面对置式气化炉（以下简称气化炉A），气化炉B／C为单烧嘴顶置式气化炉（以下简称气化炉B ／C）。两种气化炉的理论操作压力均为6.5 MPa，日处理煤能力均为750 t。自2004年10月建成投料试车以来，两种气化炉显现出了不同的技术特点。 1 工艺流程与基本结构 两种气化炉共用煤浆制备和灰水处理设备，其局部工艺流程分别见图1及图2。
1.1 气化炉A 水煤浆经两台隔膜泵加压，通过4个对称布置在气化炉中上部同一水平面上的预膜式工艺烧嘴，与O2一起对喷进入气化炉，每台隔膜泵分别为轴线上相对的两个烧嘴供料。气化炉燃烧室内的流场结构由射流区、撞击区、撞击流股、回流区、折返流区和管流区所组成。气化炉激冷室内只有下降管，没有上升管和折流裙板；下降管下端有4个切向排气口；下降管与激冷室内壁之间有4层锯齿形破泡分隔板。工艺气出气化炉后，经文丘里洗涤器、分离器和水洗塔后送变换工段。分离器内有破泡板和导气管；水洗塔工艺气进口无导气管和升气管，上部有固阀塔盘和旋流塔盘。气化炉激冷室下部液、固相出口未设置破渣机。 1.2 气化炉B／C
水煤浆气化及变换操作知识问答 1 煤气化的基本概念是什么？ 答：煤的气化是使煤与气化剂作用，进行各种化学反应，把煤转变为燃料用煤气或合成用煤气。 2 煤气化必备的条件是什么? 答:煤炭气化时，必须具备三个条件，即气化炉、气化剂、供给热量，三者缺一不可。 3 简述煤气化工艺的分类。 答:煤气化工艺按照操作压力分为常压气化和加压气化；; 1）按照操作过程的连续性分为间歇式气化和连续气化；; 2）按照排渣方式分为液态排渣和固态排渣；; 3）按照固体原料（煤）反应物料在炉内的运动过程状态分为固定床、流化床、气流床和熔融床（熔渣池）。 4 气流床煤气化工艺按照气化炉的进料状态都有哪些分类?其代表技术有哪些？ 答：气流床煤气化工艺按照气化炉的进料状态分为干法粉煤进料和湿法水煤浆进料。 国外技术:干法粉煤进料的代表技术为荷兰壳牌干煤粉气化工艺(SHELL Process），德国未来能源公司的GSP气化技术；湿法水煤浆进料的代表技术为美国GE公司的水煤浆气化工艺(GEGP)。另外，德国未来能源公司的GSP气化技术，能够以干煤粉和水煤浆两种进料方式进料。 国内技术:湿法水煤浆进料的技术有西北化工研究院的多元料浆技术和华东理工大学的四喷嘴对置气化技术，干法煤粉进料的技术为西安热工研究院的两段式气化技术。 5 气流床气化技术有哪些特点? 答:气流床气化技术的主要特点: (1)采用干粉形式或水煤浆形式进料；; (2)加压、高温气化；;
(3)液态排渣；; (4)气化强度大；; (5)气化过程中不产生有机污染物，具有良好的环保效应。 6 试简要叙述煤气化技术发展的趋势。 答：随着技术的不断进步，煤气化技术由常压固定床向加压气流床气化技术发展的同时，气化炉能力也向大型化发展，反应温度也向高的温度（1500～~1600℃）发展，固态排渣向液态排渣发展，这主要是为了提高气化效率，碳转化率和气化炉能力，实现装置的大型化和能量高效回收利用，降低合成气的压缩能耗或实现等压合成，降低生产成本，同时消除或减少对环境的污染。 7 水煤浆加压气化工艺装置由哪儿部分组成? 答:水煤浆加压气化工艺主要由水煤浆制备和储存、水煤浆加压气化和粗煤气的洗涤、灰水处理和粗渣/细渣的处理等四部分组成。 8 煤的工业利用价值通过哪些项目来判断?其各自包含哪些内容? 答:煤的工业利用价值可通过工业分析和元素分析测定判断。 工业分析的内容包括水分Mt(内水M in 、外水M f ）、灰分(A)、挥发分（V）、固定 碳(FC）、硫分(S)、发热值(Q)、可磨指数(HGI）、灰熔点（IT/F1;DT/F2;ST/F3;FT/F4)等。 元素分析包括C、H、O、N、S、Cl以及灰分中各种金属化合物的含量。 9 水煤浆加压气化的技术经济指标有哪些?它们各自的含义是什么？ 答:水煤浆加压气化的技术经济指标主要有碳转化率、冷煤气效率，比煤耗、比氧耗、氧耗、有效气产率、气化强度、O/C原子比。 各自的含义为: (1)碳转化率煤气中携带的碳占入炉总碳的比率，% (2)冷煤气效率煤气的高位热值与入炉煤的高位热值的比率，% (3)比煤耗每生产1000Nm3有效气消耗的干煤量，kgCoal/kNm3(CO+H 2 ) (4)比氧耗每生产1000Nm3有效气消耗的氧气量，Nm3O 2/kNm3(CO+H 2 ) (5)氧耗单位重量的煤气化所需要消耗的氧量，Nm3O 2 /Tcoal (6)有效气产生率单位体积的煤气中有效气CO+H 2 所含的比例，% (7)气化强度单位容积的反应器在单位时间生产的干煤气量，Nm3/m3·h
614操作规程 一、岗位任务： 本岗位对气化炉排出的黑水进行闪蒸，回收灰水和热量。 二、管辖范围： 工段的管辖范围是，V1401—V1408、E1401—E1404、P1411E、P1401、P1402、P1406、P1411、P1412、Q1401、渣池及上述设备相关的管道、阀门、调节阀仪表、电动机和其它各种设备所属附件。 三、开车： 大检修后开车： 系统机电仪安装检修完毕，吹扫或清洗干净，气密实验、单体试车及全部仪表调试合格后准备开车。 1．启动真空闪蒸系统： 在气化炉投料前，启动真空闪蒸系统： a．向E1402、E1403、E1404和P1411E供CW；打开换热器CW进出口阀、排气后关闭排气阀； b．打开DW到V1406的截止阀，向V1406供脱盐水； c．当V 1406液位达到50%时，按泵运行规程启动P1412，LICA1408稳定后投自动； d．打开P1411密封水阀、FI14102前阀、打开LV1409前后截止阀，LICA1409投自动，当液位稳定后，停DW； e．由P1401-3/4向V1404送水；打开P1401出口到V1404截止阀，关闭到S1401的截止阀，建立V1404的上塔液位； f．打开LV1404，当上塔液位达到50%时，打开LV1406； g．V1404下塔液位达到50%时，按运行规程启动P1402，打开LV1407前后阀，关闭导淋阀，打开P1402到S1401的截止阀，手动打开LV1407； f．当V1404上塔液位达到50%且上、下塔液位均稳定后，LICA1406、LICA1407投自动； h．按运行规程启动P1411； i．投用PIC1404/PIC1406，打开PV1404前后截止阀，关闭旁路阀，打开PV1406截止阀，逐渐降PICA1406、PICA1404的设定值，直到 PICA1404 -64，24KPa PICA1406 -91，50KPa 如果PICA1404压力不正常，通过N3管线上的放空阀吸入空气；或检查LV1405阀位。V1405液位达到50%时，打开LV1411前后截止阀，LI1411投自动； 当V1404上塔压力稳定后，停止吸入空气，关闭第二道给气阀后，关闭排气阀； 打开LV1408前后截止阀，关闭旁路阀，LICA1408投自动设定50%； j．确认P1402泵送水S1401后，启动P1409加絮凝剂（开车前溶好物料）； k．确认P1406向气化炉供水后，启动P1410给P1406入口管线加分散剂； l．打开P1502给V1408供水截止阀（两道阀，第一道位于P1502出口，第二道位于614框架E1401东北侧）； 2．接通黑回管线
水煤浆气化工艺对原料煤的要求 水煤浆气化炉工艺原则上在高于灰熔点5O～100~C以上的温度下操作，以便于顺利排渣，根据德士古水煤浆气化厂的生产经验，水煤浆加压气化用煤选择原则应以煤的“气化性能及稳定运行性能”为主。 2．1煤的灰分含量 灰分是煤中的无用形式成分，为使其能顺利地以液态形式排出水煤浆气化炉，必须将温度升至其灰熔点以上，无谓的增加了氧气消耗有资料表明，在同样的气化反应条件下，灰分每增加l％，氧耗增加0．7％～0．8％，煤耗增大1．3％一1．5％；其次灰分增加，使烧嘴和耐火砖的磨损加剧，寿命大大缩短，同时灰、黑水中的固含量升高，系统管道、阀门、设备的磨损率大大加剧，设备故障率提高。灰分含量高对成浆性能也有一定的影响，除使煤浆的有效成分降低之外，还使煤质的均匀性变差，消弱了煤浆分散剂的分散性能，在相同的情况下，对提高煤浆浓度不利。建议所选煤样的灰渣干基含量不高于l3％。 2．2煤的最高内水含量 煤的内水含量对气化过程的主要影响表现在对成浆性能的影响，一般认为煤的内水含量越高，煤中的O／C越高，含氧官能团和亲水官能团越多，空隙率越发达，煤的制浆难度越大。煤质对成浆性能的影响是多方面的，各影响因素之问密切相关。煤的内在水含量越高时所制得的煤浆浓度越低，而且使添加剂的消耗、煤耗、氧耗均有一定的增加，综合技术与经济方面考虑，水煤浆加压气化原料用煤的最高内在水含量以小于8％为宜. 2．3煤渣的熔融特性
煤灰的熔融特性是煤的灰熔点(还原条件下)，煤的灰熔点以低于反应温度50～100~C为宜（熔融温度)。若煤的灰熔点提高，为使气化炉顺利排渣，必须将气化炉的反应温度提高至煤的灰熔点以上，温度提高使气化炉耐火砖的寿命相应缩短(气化炉的操作温度每提高100~C，耐火砖的磨蚀速率增加2倍)，氧耗、煤耗增加。为了降低操作温度必须加入助熔助，而助熔剂的加入会增加煤中惰性物质含量，使耐火砖磨蚀加剧，提高了制浆成本，固体灰渣处理量增加，灰渣水系统的结垢量上升。煤的灰熔点以低于l300℃为宜，考虑到煤的气化效率及耐火砖的使用周期等方面的因素，最好的煤种灰熔点在1250～l300℃，如果原料煤的灰熔点太低，由于生产条件下煤灰的黏度降低，也会加剧对耐火砖的侵蚀，较低灰熔点的煤种可以通过配煤来解决。 2．4灰的粘温特性 黏度是衡量流体流动性能的主要指标，要实现气化温度下灰渣以液态顺利排出气化炉，黏度应在合适的范围之内，既要保证在耐火砖表面形成有效的灰渣保护层，又要保持一定的流动性。根据国内外对液态排渣锅炉的研究指出，灰渣的黏度应在25～40Pa·S之间方可保证顺利排渣，水煤浆气化炉在操作温度下灰渣黏度控制在25～3OPa·S 为宜。影响灰渣黏度的主要因素是煤灰的组成，即灰成分。煤灰的主要矿物质成分是Al2O3、SiO2、MgO等，通过调查研究表明：A12O3是灰渣熔点升高、黏度变差的主要成分。Al2O3含量越高，煤灰的流动温度越高；A1203含量高于40％时，煤灰的流动温度大于l500℃。MgO含量一般很少，MgO又和SiO2形成低熔点的硅酸盐。起到降低灰融熔温度的作用。SiO2是煤灰成分中含量最高的组分，使煤的灰熔融特性变差，黏度升高，但它与其它的组分(CaO)可以形成低熔点的
水煤浆气化装置灰水系统除硬技术探究 摘要：近年来，随着我国经济的不断发展和社会的不断进步，各个领域都有了 一定上的技术提升。这些化肥生产的公司也在生产的装置上，以及技术上进行了 相应的改变。随着我国节能环保的不断推出，以及绿色发展的不断进行水煤浆气 化系统结垢装置方面存在的问题，严重的干扰的相关企业的正常发展。下面将结 合河南的某化肥公司进行水煤浆气化装置中灰水槽的钙含量以及硬度进行相应的 分析，同时，针对三种除应技术进行对比，分别包括电絮凝除硬技术、酸性气除 硬技术以及膜吸收除硬技术，通过对比后最终选用的处理技术为酸性气除硬技术。关键词：水煤浆；灰水系统；除硬技术 引言：用于水煤浆气化工艺可以更好地利用资源，为企业创造更多的经济效益， 因此备受关注。但是在水煤浆气化灰水系统的运行中发现，水煤浆企划装置系统 存在着严重的结垢问题。为了更好地解决存在的污垢问题，维持系统的长时间稳 定运转，提高企业的经济效益，就要对灰水系统的除硬技术进行研究，在原有的 雏鹰基础上进行相应的提升，降低水煤浆气化装置长时间的结垢难题。下面将对 水煤气化装指灰水系统除应技术进行相应的研究和分析，并提出自己的观点，以 供相关企业参考。 一、水煤浆气化灰水系统 1.1水煤浆气化灰水系统中存在的问题 由于我国能源分布存在着缺少石油天然气，但存在着丰富的煤的特点，因此，基 于我国的能源分布更好地利用煤炭资源，降低在使用过程中的污染问题，是现阶 段符合我国国情发展以及能源多元化的重要手段，利用一定的技术进行煤炭资源 的清洁利用处理，是推动我国能源更好地利用以及经济发展的重要手段。这其中 最常出现的就是水煤浆气化灰水系统的使用。但水煤浆气化灰水系统的应用过程 中还存在着大量的问题。由于在水煤浆系统运行的初期所需要的补水量非常大， 系统经过一次脱盐用的水量高达每小时125立方米，这个过程中，造成氨水的量 消耗的极大，同时，在废水排除系统外管道出现了严重的腐蚀和结垢现象。这些 问题主要表现在以下几个方面： （1）水煤浆系统的系统补水和系统的各处冲水所需要用的水量巨大。在进行拖 延补水的过程中，大量高品质的水被补入灰水系统内，造成了高品质水的浪费。（2）高压闪蒸系统在实际的运行中达不到所要求的设计参数。由于达不到实际 工作所需，因此水中的酸性物质在高压闪蒸的过程中，不能被有效地处理，因此 导致设备的运行期间都处于酸性状态，对设备造成了一定的腐蚀性。 （3）灰水系统的处理中，排水过程没有相应的设置工艺指标。在进行灰水系统 的工艺指标设计时，是根据相关设备的液体位置进行分析来调整灰水系统的高低，没有根据相应的指标进行设计，因此导致灰水系统存在着浓缩性倍数整体较低的 情况。 （4）灰水系统中所使用的水质情况不够稳定。由于回水系统中的水质不够，稳定，存在着波动较大的情况，因此导致药剂的浓度波动也偏大，不能够更好地处 理水中的钙和镁离子美的聚集情况，对后期的管道和设备出现结垢的情况创造了 一定条件。 （5）灰水系统的水资源利用率较低。在实际运行的过程中，由于系统的补水量 消耗大，因此导致对水资源的利用率较低。例如在实际应用的过程中一吨安的取 水情况约为15立方米，而排出的水则达到七立方米，因此，在系统的应用过程
毕业设计（论文） 题目德士古水煤浆气化技术概况与发展 专业 学生姓名 学号 小组成员 指导教师 完成日期 新疆石油学院 1、论文（设计）题目：德士古水煤浆气化技术概况与发展
2、论文（设计）要求： 3、论文（设计）日期：任务下达日期 完成日期 4、系部负责人审核（签名）： 新疆石油学院 毕业论文（设计）成绩评定 1、论文（设计）题目：德士古水煤浆气化技术概况与发展 2、论文（设计）评阅人:姓名职称 3、论文（设计）评定意见：
成绩：5、论文（设计）评阅人（签名）： 日期：
德士古气化技术概况与发展 摘要本文简要介绍了德士古气化技术现状、原理、工艺流程，以及一些存在的问题。 煤气化，即在一定温度、压力条件下利用气化剂(O2、H2O或CO2)与煤炭反应生成洁净合成气(CO、H2的混合物)，是对煤炭进行化学加工的一个重要方法，是实现煤炭洁净利用的关键。1984年我国建设了我国第一套Texaco水煤浆气化装置，气化炉是水煤浆加压气化技术的关键设备之一。目前，国内外最常用的水煤浆气化炉是德士古气化炉。Texaco气化炉由喷嘴、气化室、激冷室(或废热锅炉)组成。其中喷嘴为三通道，工艺氧走一、三通道，水煤浆走二通道。介于两股氧射流之间。水煤浆气化喷嘴经常面临喷口磨损问题，主要是由于水煤浆在较高线速下(约30 m ／s)对金属材质的冲刷腐蚀。喷嘴、气化炉、激冷环等为Texaco水煤浆气化的技术关键。 最后是对德士古气化技术的展望，还有新型煤气化技术发展前景，及发展重要意义。从我国经济发展全局出发，结合我国的能源资源结构和分布，寻求行之有效的替代石油技术，以缓解我国石油进口的压力．水煤浆代替燃油技术在国内外已经成熟，用水煤浆代替原油对我国国民经济发展具有重要的战略意义． 关键词德士古煤气化，水煤浆，气化炉，工艺烧嘴
气化问答题 1、煤的工业分析包括哪些项目？ 答：煤的工业分析包括水分、灰分、挥发分和固定碳四项 2、按煤与气化剂的接触方式煤气化分为哪些？ 答：1）固定床气化；2）流化床气化；3）气流床气化；4）熔浴床气化 3、写出煤气化反应中一次反应的方程式？ C+ O2→CO2 +△H C+H2O→CO+H2 +△H C+1/2O2→CO +△H C+2H2O→CO2 +△H C+2H2→CH4+△H H2+1/2O2→H2O+△H 4、德士古水煤浆气化中，煤的气化分为哪几步？ 答：1）裂解和挥发分燃烧；2）燃烧及气化；3）气化 5、对置式四喷嘴气化炉内反应分为哪几个区？ 答：1）射流区；2）撞击区：3）撞击流股；4）回流区；5）折返流区；6）管流区 6、对气化炉烘炉时调节温度的原则是什么？ 答：升温：先加大烟气抽引量，后加燃料气 降温：先减小燃料气，在减小引气量 7、离心泵的主要信能参数有哪些？ 答：流量、扬程、转速、功率和效率、气蚀余量NPSH 8、隔膜式压缩机有什么优点？ 答：优点：压缩介质不受污染、不泄漏；压缩比大、容易实现高压9、工艺烧嘴的作用是什么？ 答：作用：借高速流动的氧气流的动能将水煤浆雾化并充分混合，在炉内形成一股有一定长度黑区的温度火焰，为气化创造条件 10、水煤浆气化工艺烧嘴的结构是怎样的？ 答：工艺烧嘴四一个三流道设备，氧气分为两路：一路为中心氧，由中心氧管喷出，水煤浆由内环歇流出，并与中心氧气在出烧嘴前已预先混合；另一路为主氧通道，在外环道流出，在烧嘴口处与煤浆和中心氧再次混合。 11、德士古推荐的煤浆管道流体速度是多少？为什么？
答：德士古推荐的煤浆流速为0.6-0.9米/秒，因为当煤浆流速低于0.6米/秒时，堵塞管道，便趋向于析出煤粒，而流速较高时，对管道的磨蚀又很严重。 12、怎样判断磨机空磨及满磨等异常情况？遇此情况应怎样处理？答：当磨机出现哗哗的声音继而出料减少，可能是空磨了。遇此情况要加大给料量并检查进料端有无堵塞等现象。 当磨机出现电流减小，声音变小，出料变大且外溢为满磨，出现此情况时应停料等待。 13、煤浆循环阀XV－1301驱动信号来自何处？ 答：XV－1301驱动器开启信号来自控制室操作盘按钮，关闭信号来自安全逻辑系统。 14、XV-1302的主要作用是什么？ 答：XV-1302是高压煤浆输送管线的紧急切断阀。他的主要作用是投料前控制煤浆进入气化炉。 15、入磨机一次水调节阀是什么作用形式？ 答：入磨机一次水调节阀是反作用阀，即有气源时关，没有压缩空气时开，属于气关型阀门。 16、解释煤灰熔点Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3的概念，七五煤的Ｔ1～T3在还原气氛中各是多少？ 答：Ｔ1为初始点，表示煤灰份初始变形的临界温度；Ｔ2为软化点，表示煤灰份开式软化变形的临界温度；Ｔ3表示煤灰份开始熔融流动的温度点。 17、为什么添加剂给料泵Ｐ1202Ａ和碱液给料泵Ｐ1204Ａ出口都设有安全阀？ 答：因为添加剂给料泵Ｐ1202Ａ和碱液给料泵Ｐ1204Ａ都是柱塞泵，属于容积类泵，容积类液体输送设备不允许憋压，所以在出口口管线间配置了安全阀。 18、棒磨机的钢棒为什么会断？ 答：钢棒选材不对，韧性不够； 磨机长时间断煤空负荷运行； 磨机内有断棒，不能及时分检。
GE水煤浆气化操作规程 编写：陈广庆冯长志赵旭清 审核：李美喜仇庆壮 审定：董忠明 批准：石集中 新能能源公司气化车间 二○○八年十二月 目录 第一章：工艺说明 4 一、岗位任务 4 二、岗位管辖范围 4 三、工艺原理7 四、工艺流程8 五、联锁说明15 第二章：工艺参数34 一、重要设计数据34 二、正常操作数据38 三、仪表报警值及联锁值38 第三章：操作规程39 一、开车39 1原始开车（第一套气化系统开车）39 2正常开车（第二套气化系统开车）64 3倒气化炉系统65 4短期停车后开车65 5长期停车后开车65 二、正常操作65 1正常维护操作65 2加减负荷操作66 三、停车67 1 正常停车（第一套气化系统停车）67 2 正常停车（第二套气化系统停车）74 3长期停车（大修停车）76
4紧急停车76 四、事故处理78 第四章：安全与环保91 一、人身安全91 二、设备安全92 三、环保92 附录：92 表1.设备一览表92 表2.安全阀一览表92 表3.工艺参数控制报警连锁一览表92 图1.GE水煤浆气化工艺流程图 129 第一章工艺说明 一、岗位任务 气化岗位是把煤浆制备工序生产的合格水煤浆与空分装置生产的氧气（纯度＞99.6%）在一定的工艺条件下进入气化炉内进行部分氧化反应，生成以CO、H2、CO2为主要成份的合成气，经增湿、降温、除尘后送入下游变换工序；同时，将系统中产生的黑水送入闪蒸、沉降系统处理，以达到回收热量及灰水再生、循环使用的目的，产生的粗渣及细渣送出界区外。二、岗位管辖范围 岗位的管辖设备： 序号设备名称设备位号数量（台）备注 1 气化炉R1201A/B/C 3 2 洗涤塔T1201A/B/C 3 3 研磨水槽V1105 1 4 烧嘴冷却水槽V1201 1 5 烧嘴冷却回水分离罐V1202A/B/C 3 6 事故烧嘴冷却水罐V1203 1 7 激冷水过滤器V1204A～F 6 8 气化炉密封水罐V1205A/B/C 3 9 消音器水封罐V1206A/B/C 3 10 锁斗冲洗水罐V1207A/B/C 3 11 锁斗V1208A/B/C 3 12 渣池V1209A/B/C 3 13 高压氮气贮罐V1210A/B 2 14 集渣池V1211 1 15 高压闪蒸罐V1301A/B/C 3 16 高压闪蒸分离器V1302A/B/C 3 序号设备名称设备位号数量（台）备注 17 低压闪蒸罐V1303A/B/C 3 18 真空闪蒸罐V1304A/B/C 3 19 第一真空闪蒸分离器V1305A/B/C 3 20 第二真空闪蒸分离器V1307A/B/C 3 21 除氧器V1309 1 22 沉降槽V1310 1
干粉气化和水煤浆气化综合成本的对比 目前成熟的高压粉煤气化技术从进料方式上可以分为干法（干粉进料）和湿法（水煤浆进料）。干法气化目前在国内应用较多的主要有Shell 、GSP 和航天炉；湿法气化目前在国内应用较多的主要有GE 、四喷嘴和清华炉。这些气化技术各有优缺点，就气化炉本身而言也有很多科研单位和应用单位对其优缺点、性能、使用情况进行了介绍和对比。由于甲醇工程是技术集成度很高的综合工程，涉及多个单元，尤其气化方式的不同会影响到原料制备、合成气净化、合成气变换等单元，因此仅仅从气化炉本身进行对比不尽全面，不尽合理。本文从甲醇整个流程上选取航天炉作为干粉气化的代表，选取清华炉作为湿法气化的代表，从全流程的消耗进行比较，以便从整个流程上对两种气化方法有更全面的认识，以便于气化技术的选择。 为便于比较，选用国内目前较成熟的工艺路线进行比较，航天炉流程为：4.0MPa 气化，两段耐硫变换，低温甲醇洗，合成气压缩，甲醇合成。清华炉流程为：6.5MPa 气化，一段耐硫变换，低温甲醇洗，合成气压缩，甲醇合成。其中两种气化技术的甲醇合成装置均相同，故不作比较，仅对前面工序进行对比。 对于空分工段，不是本文比较的重点，仅对氧耗进行比较。一般4.0MPa 气化，配套氧气压力为5.1MPa ；6.5MPa 气化，配套氧气压力为8.1MPa 。如均采用内压缩流程，5.1MPa 和8.1MPa 相比，1Nm 3氧气的能耗相差约0.02KW ，在国内实际的运行案例中，两者的实际差别几乎没有，例如，神华宁煤采用 4.0MPa 气化，神华包头采用 6.5MPa 气化，但是宁煤空分单位氧气的能耗却比包头的还要高。 1. 气化反应 不论是干法气化还是湿法气化，其气化原理是相同的，目前在国内应用的高压气流床气化均是采用纯氧气化，主要的反应式为： m n 222n n C H ()+(m+)O =mCO +H O 42 挥发分 2C+O 2=2CO 22C+O =CO
多喷嘴对置式水煤浆气化技术工程设计介绍 0 前言 进入新的世纪以来，世界能源状况对我们国家的建设产生了重大影响，国家的能源安全、经济的快速发展、我国资源的基本构成等因素，使煤炭的综合利用以及煤化工事业受到了广泛的关注，同时也促成了空前规模的煤化工建设热潮，来自方方面面的投资正使煤化工以前所未有的速度发展。该领域的装置规模、技术水平都有了整体的提升，新技术开发、装备制造能力以及生产管理水平也取得了可喜的进步。随着一批大型煤化工装置陆续投产，人们在探询各种技术路线优劣时也能够更客观冷静，在总结和比选各种技术的特点时，也增加了几分把握。如果说这些投产的装置在当初建设时还算大型的话，现在看来这只是进入更大规模装置建设的起点，也是国有大型煤炭、电力和石化企业进入煤化工领域的试水之举。特别是“十一五”期间，国家对能源的消耗和废弃物的减排提出了明确的定量要求，由于煤气化对此举足轻重的影响而必将更加引人注目。可以肯定地说，煤制油、煤制烯烃必将催生更大规模的煤化工装置。煤气化技术作为煤化工装置的龙头自始至终是人们探索和争论的焦点，选择何种煤气化技术也是投资者在决策时最需要慎重考虑和把握的，实践也证明选择是否适合自己的煤气化技术对煤化工项目是至关重要的。现以多年来参与水煤浆气化工程设计的经历，就多喷嘴对置式水煤浆气化装置工程设计谈一点体会。 1 多喷嘴对置式水煤浆气化技术的工艺特点 目前己投入生产运行大型煤气化装置，采用水煤浆气化的装置普遍有较高的运转率，水煤浆气化的可靠性已无可争议，以GE(德士古)水煤浆气化技术为代表的单喷嘴水煤浆气化得到了广泛地认同，近年来研发成功的多喷嘴对置式水煤浆气化技术，也成功实现了在大型装置上的工业化运行。“九五”期间华东理工大学、兖矿鲁南化肥厂、中国天辰化学工程公司承担了国家重点课题《新型(多喷嘴对置)水煤浆气化技术开发》，进行了中间试验研究，有关部门组织了鉴定和验收。“十五”期间进行了工业性示范装置的建设，由中国天辰化学工程公司负责进行多喷嘴对置式水煤浆气化装置和配套工程的设计，在兖矿国泰化工有限公司进行工程建设，工程列入“十五”期间的国家“863”计划。气化装置设置2台日处理1150t煤、气化压力4.0MPa，以日处理20t煤的中间试验装置为基础进行工程放大。该装置于2005年7月21日一次投料成功，于12月11日至19日进行了现场考核，其生产负荷和技术指标均达到了预定的设讨寸旨标，各项技术经济指标优于国外同类技术，说明工业化放大设计是成功的。我国已拥有自主知识产权的先进煤气化技术，标志着我国现代煤化工技术完全依赖国外技术的时代已经结束。 多喷嘴对置式水煤浆气化技术的化学反应原理与单喷嘴水煤浆气化技术相同，但其过程机理与受限射流反应器的单喷嘴水煤浆气化炉又有很大的不同，多喷嘴对置式水煤浆气化炉采用撞击流技术来强化和促进混合、传质、传热。位于气化炉直筒段上部的4个工艺喷嘴在同一水平面上，相互垂直布置，通过4 股射流的撞击可以使反应更充分并显著提高碳转化率。从考核和生产企业总结的数据来看，碳转化率均可提高约1％～2％，有效气成分可提高约2％，相应的比氧耗降低约7.9％，比煤耗降低约2.2％。多喷嘴对置式水煤浆气化技术粗煤气初步净化和渣水处理的配置，较好地解决了粗煤气带灰和设备管道结垢堵塞问题。采用复合床洗涤冷却技术液位平稳，减弱了粗煤气的带水带灰现象，通过在
GE水煤浆气化技术工艺烧嘴的探讨 为了在开车投料期间更好更迅速的工艺烧嘴，保证气化的投料成功以及平稳运行。文章对工艺烧嘴的管口方位的设置以及与工艺烧嘴所连接管道的设计中需要注意的地方做出了探讨和阐述。 标签：气化；工艺烧嘴；工艺 1 前言 我国是一个“富煤、贫油、少气”的国家，这样的能源特点决定了我国需要充分利用煤炭资源优势，大力发展现在煤化工。而煤气化装置是整个煤化工企业的一个核心装置。目前我国已投产和在建的气化炉多达近200台，而其中主要使用的德士古水煤浆加压气化技术。 水煤浆加压气化装置长周期安全运行对企业有着重要的意义，但是由于工艺烧嘴的使用寿命多在100天作用，最好的运行周期也仅仅只有140天。因此在生产过程中不可避免的要频繁更换烧嘴，因此烧嘴的更换速度特别对于企业的长周期平稳运行有重要的意义。 本文以某采用GE水煤浆加压气化技术的60万吨/年甲醇项目的为例，说明如何设置烧嘴管口方位以及周围管道布置以满足快速更换烧嘴的需要。 2 工艺烧嘴更换原理 在气化炉开车投料之前，需要用预热烧嘴替换工艺烧嘴对气化炉进行升温。当气化炉内温度达到1000～1200℃后，需要对气化炉烧嘴进行更换，首先将预热烧嘴卸下用其中设备吊出气化炉顶部，其次用起重设备将工艺烧嘴吊装入气化炉顶部后与气化炉顶部法兰安装，然后待工艺烧嘴安装完毕后开始连接相应的氧气、煤浆和烧嘴冷却水管道。在更换烧嘴的过程中，由于气化炉炉温温降非常快，因此更换烧嘴时间的必须尽量的短，如果气化炉炉温将至1000℃以下，则需要重新用预热烧嘴对气化炉经行升温。 3 工艺烧嘴管口方位的设置 工艺烧嘴共有5个管口，从上到下依次为中心氧气进口、水煤浆进口、外环氧进口、烧嘴冷却水进口和烧嘴冷却水出口。在更换烧嘴的时候，气化炉燃烧室的温度约为1000～1200℃，为了保护工艺烧嘴，在工艺烧嘴吊装、安装过程中需要用金属软管连接烧嘴冷却水系统，如图1。而工艺烧嘴本身只有1000kg，而所连接金属软管的重量相对与烧嘴本身，重量约为烧嘴的50%。而在吊装烧嘴为必须保证烧嘴左右平衡，因此必须将烧嘴冷却水进出口成180°对称布置。另外由于烧嘴冷却水盘管有一段是深入气化炉内（如图2）因此烧嘴的必须竖直向上抬起一段高度后才能左右移动，而烧嘴冷却水进口管口均连接有阀门，因此烧嘴
水煤浆气化生产甲醇配套变换工艺与布置探讨 摘要近年来随着我国经济社会的发展，我国资源结构不平衡的状况越来越严重。再加上国际原油价格变化异常，对我国的能源安全造成一定的威胁。经过多年的研究实践，我国掌握了比较成熟的煤化工技术，能够将丰富煤炭资源进行煤化学加工处理来利用，其中应用比较广泛分就是利用水煤浆气化生产甲醇技术。在煤制甲醇的工艺中最重要的工序就是配套变换，通过配套变换能够优化煤气中氢气和一氧化碳的比例。这里对煤制甲醇的配套变换工艺以及相关设备的布置方案进行探讨。 关键词水煤浆气化；变换装置；工艺；设备布置 1 工艺流程概述及分析[1] 1.1 主工艺流程概述 变换工艺采用了部分耐硫变换流程：来自煤气化的粗煤气一部分经废热锅炉降温、分离冷凝液后进入变换炉参与变换反应，而另一部分粗煤气作为调节气，直接经过废热锅炉降温、分离冷凝液后与变换气混合，通过控制进变换炉和旁路的流量分配来满足甲醇合成对氢碳比的要求。分离出冷凝液的变换气经洗涤水洗掉变换气中的氨后送至低温甲醇洗工序。 1.2 工艺流程分析 一氧化碳变换反应为放热反应，反应热量大，为最大限度地回收热量和减小循环水的消耗、减少能耗，需根据系统余热来副产不同等级蒸汽以及预热锅炉给水、脱盐水等。变换单元采用一段绝热变换即可满足甲醇合成氢碳比的要求，变换核心反应设备并不复杂，但配套余热回收的各类换热器、废热锅炉则比较复杂，其设备数量占变换单元总设备数量的60%以上。这是水煤浆气化工艺生产甲醇配套变换单元的显著特点。 2 工艺设备布置特点 2.1 传统布置方案 针对本项目工藝流程特点，设备布置采用双系列对称布置，辅助公用工程采用单套共用。以单系列为例，简述传统变换布置方案。见图1。 单系列占地面积为60m×40m，北侧为钢结构框架区，包含管廊区和钢结构平台。管廊区为三层，宽10m，作为变换单元与外部的联系通道。钢结构平台层高为EL5.5m，宽9m，布置了部分换热器。也作为变换炉、洗氨塔的操作平台。南侧为地面区，布置有废热锅炉、水分离器。由地面生根的钢结构框架支撑消音器和放空筒。
煤气化(培训教材) 1 什么是煤气化？ 煤气化是指煤和焦碳等固体燃料在高温常压或加压条件下与气化剂反应转化成气体产物和少量残渣的过程，气化剂可以是空气、富氧空气、水蒸汽、氧气或它们的混合气等物质。 2煤气化的种类有哪些？ 固定床流化床气流床 间歇制气连续制气 固态排渣液态排渣 3 什么是煤的灰熔点，T1,T2,T3各指什么？ 生产中测定燃料灰熔点时多将灰渣作为角锥状置于还原性气氛中加热可观测到与灰熔点有关的三个温度 变形温度T1----- 此时角锥尖峰变圆 软化温度T2-----角锥上部变形进而倒在试台上 熔融温度T3----- 灰渣成熔融状可沿试台流动 4 什么是高位发热量? 高位发热量是指1KG煤完全燃烧放出的全部热量 5 什么是低位发热量? 低位发热量是指高位发热量扣除燃烧过程中氢燃烧生成的水和燃料带的水分汽化的吸热量 6 煤中的水分可分为哪几类？ 煤中的水分按存在状态可以分为三类，（1）：表面水分，即煤表面的水分，在其周围有一蒸汽压力，约等于水的平衡蒸汽压力。（2）吸收水分，指存在于煤的微孔和缝隙中的水。（3）化合水分，指煤中某些矿物成分化学结构中的一部分水，这种水只能在高于煤的分解温度才能完全脱除。水分以符合M表示。 7什么是煤中的灰分？ 煤的灰分不是煤的一种固有性质，灰分指煤在规定条件下完全燃烧后的固体残留物。灰分以符合A表示。 8什么是煤中的挥发分？ 煤样在规定条件下隔绝空气加热一定时间，逸出的挥发物减去水分后得到的测量值，实际上是煤中的有机质受热分解析出的一部分气态和蒸汽产物，称之为挥发分。以符合V表示。 9 什么是煤中固定碳？ 煤中固定碳是从煤中除去水分，灰分和挥发分后的残留物。 10 什么是煤质分析中的基准与符号？ 在煤质分析中得到的煤质指标，根据不同需要可采用不同的基准来表示。“基”表示化
4.设备一览表 4.1静设备一览表 序号设备位号设备规格 1 气化炉 R1201 设计压力：7.15MPa 操作压力：6.5MPa 工作温度：气化室 1350℃激冷室252℃ 设计温度：气化室 1450℃激冷室260℃ 燃烧室：Φ3400×8815 激冷室：Φ3400×8405 总高：21548 mm燃烧室V=45.5 m3 筒体壁厚：102 mm 封头壁厚：60 mm 下椎体：110 mm 2 煤浆槽 V1106 外形尺寸：Φ8200×10000（T-T） 设计温度：100℃操作温度：50-80℃ 设计压力：满液操作压力：常压 总体高度：15120mm 容积：568 m3 介质：水煤浆内壁涂环氧煤沥青漆 外形尺寸：Φ3000×4500（T-T） 3 烧嘴冷却水槽 V1201 设计温度：80℃；操作温度：49℃设计压力：满液，操作压力：常压总体高度：5600mm，容积：33m3 介质：烧嘴冷却水（除盐水） 4 黑水过滤器 V1204 外形尺寸：Φ733×1775（T-T） 设计温度：280℃；操作温度：250℃ 设计压力：9.0MPa(G)，操作压力：7.2-8.1MPa(G) 总体高度：3147mm，容积：0.91m3，介质：激冷水（灰水 5 锁斗 V1206 外形尺寸：Φ2190×4900（T-T） 设计温度：290℃；操作温度：48-150℃ 设计压力：7.4MPa(G)，操作压力：6.68MPa(G) 总体高度：8180mm，容积：23.5m3；介质：渣水
6 混合器 X1303 外形尺寸：Φ360×3961（T-T） 设计温度：285℃操作温度：250℃ 设计压力：7.2MPa(G) 操作压力：6.4MPa(G) 介质:黑水、水煤气 7 酸性气体分离 器 V1302 外形尺寸：Φ1600×3200（T-T） 设计温度：190℃操作温度：94℃ 设计压力：1.2MPa(G) 操作压力：0.78MPa(G) 总体高度：5345mm 容积：7.6 m3 介质:酸性气与冷凝液 8 低压闪蒸罐 V1303 外形尺寸：Φ2000×7000（T-T） 设计温度：162℃操作温度：139℃ 设计压力：0.5MPa(G) 操作压力：0.25MPa(G) 总体高度：10027mm 容积：25.1 m3 介质:黑水、闪蒸气 9 真空闪蒸罐 V1304 外形尺寸：Φ3400×8500（T-T） 设计温度：151℃；操作温度：79℃ 设计压力：0.4/-0.1MPa(G)，操作压力：-0.056MPa(G) 总体高度：12765mm，容积：93m3；介质：黑水、水蒸气 10 真空闪蒸分离 器 V1305 外形尺寸：Φ1800×2500（T-T） 设计温度：151℃操作温度：75℃ 设计压力：0.4/-0.1MPa(G) 操作压力：-0.056MPa(G) 总体高度：4689mm 容积：8m3 介质:冷凝液、闪蒸气 11 旋风分离器 V1315 外形尺寸：Φ2000×9600（T-T） 设计温度：280℃操作温度：250℃ 设计压力：7.2MPa(G) 操作压力：6.4MPa(G) 总体高度：14735mm 容积：33.1m3 介质:冷凝液、水蒸气 12 洗涤塔 T1301 外形尺寸：Φ3400×21800（T-T） 设计温度：280℃操作温度：250℃ 设计压力：7.15MPa(G) 操作压力：6.4MPa(G) 总体高度：24050mm 容积：141m3 塔板数：5层泡罩
水煤浆气化用煤要求及煤种选择与采样程序 张华新刘汉勇(山东华鲁恒升集团有限公司，山东德州 253024) 2002-12-16 煤气化对原料煤的要求较高，即一种气化工艺，适用于一定的煤种。例如，固定床气化制氨，原料以无烟块煤为主，液态排渣的粉煤炉要求用挥发分较高、灰熔点较低的气肥煤等。因而，煤种的选择和煤种采样的代表性十分关键，许多煤气化工艺的化工企业，由于选择原料不当，严重地影响了生产的正常进行。 作为第二代煤气化技术的水煤浆气化工艺对原料煤的要求也很严格，在煤种的选择和取样上有一定的程序和方法。 1 煤质调查分析的程序 煤种调查分析程序一般分为：①煤矿普查。根据装置所处的地理位置和交通情况及煤质要求，由近及远有目标的选择煤矿。首先选择生产烟煤的煤矿，再考虑煤矿的煤炭品质。②煤质调研。通过不同的信息渠道宏观了解不同的煤质情况。③搜集煤矿的生产、供应、经营等情况。根据搜集的煤质数据和气化煤质要求，确定拟选择的煤矿。④确定候选煤矿。在满足气化生产煤质要求的条件下，根据不同煤矿的煤炭储量、可开采时间、生产规模、质量保证、煤价(指到厂煤价)等情况，综合考虑确定候选煤矿。⑤煤种取样。气化煤种取样可直接在选定的煤矿、选定煤层(或开采面)、煤质能基本达到气体煤质要求的商品煤堆上进行取样。 2 水煤浆气化工艺对原料煤的要求 水煤浆气化炉工艺原则上在高于灰熔点50～100℃以上的温度下操作，以便于顺利排渣，根据德士古水煤浆气化厂的生产经验，水煤浆加压气化用煤选择原则应以煤的“气化性能及稳定运行性能”为主。 2.1 煤的灰分含量 灰分是煤中的无用形式成分，为使其能顺利地以液态形式排出水煤浆气化炉，必须将温度升至其灰熔点以上，无谓的增加了氧气消耗。有资料表明，在同样的气化反应条件下，灰分每增加 1％，氧耗增加0.7％～0.8％，煤耗增大1.3％～1.5％；其次灰分增加，使烧嘴和耐火砖的磨损加剧，寿命大大缩短，同时灰、黑水中的固含量升高，系统管道、阀门、设备的磨损率大大加剧，设备故障率提高。 灰分含量高对成浆性能也有一定的影响，除使煤浆的有效成分降低之外，还使煤质的均匀性变差，消弱了煤浆分散剂的分散性能，在相同的情况下，对提高煤浆浓度不利。建议所选煤样的灰渣干基含量不高于13％。 2.2 煤的最高内水含量 煤的内水含量对气化过程的主要影响表现在对成浆性能的影响，一般认为煤的内水含量越高，煤中的O／C越高，含氧官能团和亲水官能团越多，空隙率越发达，煤的制浆难度越大。煤质对成浆性能的影响是多方面的，各影响因素之间密切相关。煤的内在水含量越高时所制得的煤浆浓度越低，而且使添加剂的消耗、煤耗、氧耗均有一定的增加，综合技术与经济2方面考虑，水煤浆加压气化原料用煤的最高内在水含量以小于8％为宜。 2.3 煤渣的熔融特性 煤灰的熔融特性是煤的灰熔点(还原条件下)，煤的灰熔点以低于反应温度50～100℃为宜(熔融温度T3)。若煤的灰熔点提高，为使气化炉顺利排渣，必须将气化炉的反应温度提高至煤的灰熔点以上，温度提高使气化炉耐火砖的寿命相应缩短(气化炉的操作温度每提高100℃，耐火砖的磨蚀速率增加2倍)，氧牦、煤耗增加。为了降低操作温度必须加入助熔助，而助熔剂的加入会增加煤中惰性物质含量，使耐火砖磨蚀加剧，提高了制浆成本，固体灰渣处理量增加，灰渣水系统的结垢量上升。 煤的灰熔点以低于1300℃为宜，考虑到煤的气化效率及耐火砖的使用周期等方面的因素，最好的煤种灰熔点在1250～1300℃，如果原料煤的灰熔点太低，由于生产条件下煤灰的黏度降低，也会加剧对耐火砖的侵蚀，较低灰熔点的煤种可以通过配煤来解决。
气化车间工艺操作初级题库 一、单选题 1.ESD紧急停车系统按照安全独立原则要求，独立于（ D ）。 A.PID B.PLC C.APC D.DCS 2.设备管道试压时受压设备管道压力下降应（ D ）。 A.继续提压 B.继续试压 C.停止试压再提压 D.停止试压卸压 3.关于设备管道试漏的说法，正确的是（ B ）。 A.缓慢升压至规定压力的50%进行初次试漏 B.经肥皂液或其他检漏液无漏气、无可见的异常变形为合格 C.可以在压力下进行螺栓紧固 D.可以连续加压以维持试验压力不变 4.压力容器水压试验的压力为设计压力的（ A ）倍。 A.1.25～1.5 B.1～2 C.1.25～2 D.1.5～2 5.压力容器水压试验时，下列做法不正确的是（ D ）。 A.试验前充满液体 B.排净容器内气体 C.严禁带压紧固螺栓 D.检查期间，可连续加压 6.关于机泵检修后验收标准的叙述，不正确的是（ B ）。 A.运转平稳无杂音，真的符合要求 B.火嘴无堵塞，结焦 C.机件材料选用符合设计要求 D.附机达到完好 7.关于机泵检修后验收标准的选项，正确的是（ C ）。 A.连续运转一个月无异常 B.不必办理验收手续 C.检修记录齐全、完整、准确 D.应达到塔类完好标准 8.金属腐蚀的机理是（ A ）。 A.化学和电化学 B.物理和化学 C.化学和非化学 D.自然和化学 9.假设煤种没有发生变化，如果合成气洗涤塔出口粗煤气中的CH4含量呈上升趋势，则说明气化炉温度在（B）。 A.上升 B.下降 C.没有影响 D.无法判断 10.气化炉到蒸发热水塔黑水调节阀卡时应如何处理（D）。 A.立即按紧急停车按钮 B.通过加大激冷水流量，使排出的黑水流量增加，来冲洗堵塞的管道 C.降低高闪压力，加大阀压差，通过差压来疏通阀门 D.迅速关闭气化炉去黑水闪蒸管线的手动切断阀，保持气化炉的液位，并相应调整激冷水流量 11.烧嘴冷却水出口检测CO出现报警怎么处理（A）。 A.应对气化炉工况及烧嘴冷却水系统进行检查、确认、再作停车检查。 B.立即进行烧嘴冷却水系统紧急停车处理 C.加大氮气流量 D.增大冷却水循环流量 12.三级闪蒸的优点是( A )。 A.灰水温度较低，灰水沉降性较好 B.投资较小 C.灰水处理能力增加 D.气化炉温度可以更高