超大型水煤浆气化技术应用

季文普

（内蒙古荣信化工有限公司，014300）

超大型水煤浆气化技术应用

季文普

（内蒙古荣信化工有限公司，014300）

超大型水煤浆气化技术是指单炉规模最大、日处理煤量达到3 000t的水煤浆气化技术。世界上超大型水煤浆气化示范装置的成功，形成了适合于大规模多联产系统的超大型化水煤浆气化技术，可以满足我国煤基原料的大能源、大化工基地建设的技术需要，大大促进和巩固我国煤气化技术居于国际领先地位。

大型化；煤气化；气化技术；应用

鄂尔多斯能化荣信化工1 800kt/a煤制甲醇及转化烯烃项目一期项目于2010年3月17日奠基，2014年7月初投入试生产以来，装置整体运行状况良好，各项工艺参数、经济技术指标正常稳定。该甲醇项目气化车间使用的就是单炉处理煤3000吨的水煤浆气化技术，2014年8月19日成功实现双炉运行，生产出纯度为99.9%的合格甲醇产品。

1 水煤浆气化技术的应用

1.1 气化装置运行状况

气化装置采用多喷嘴对置式水煤浆气化技术，一期工程设计安装3台气化炉，直径3 600mm、操作压力为6.5MPa，单台处理煤量2 500～3 000t/d四喷嘴水煤浆气化炉，为国内单炉处理煤量最大的气化炉。三台气化炉形成两开一备的运行模式，为甲醇合成装置提供净化气。该套装置于2012年1月开工建设，2014年2月进行调试、单体试车、联动试车，2014年7月7日气化炉投料成功，全线流程打通并生产出合格甲醇，8月19日气化两台炉子同时运行。这套水煤浆气化装置在近2年半的运行过程中，针对系统运行中暴露出的问题，逐步整改优化进一步完善。现在气化炉的耐火砖寿命，工艺烧嘴寿命使用正常。该装置承担的两项国家“863”项目课题于2015年12月通过科技部专家组总体验收，2016年上半年全部完成结题，2016年12月通过国家专家组科技成果鉴定。超大型气化炉完全达到产能后，耗煤量和耗氧量比同类型气化技术低3%～5%，碳转化率达98%以上，有效气体成分达到82%～85%，预计每年可实现利税约6亿元。

1.2 工艺过程及化学反应

经煤浆给料泵加压后的水煤浆和空分来的高压氧气进入气化炉，氧气和煤浆在气化炉的燃烧室内雾化后进行一部分氧化反应，产生的粗合成气、熔渣以及没反应完全的碳在燃烧室下面的出口处和激冷水一起流入气化炉的冷却室，合成气在冷却室通过鼓泡的形式进行洗涤和冷却，冷却后的气体进入洗涤冷却室的上部分离空间，经四层泡破条除去部分气体夹带的液体和固体颗粒后出气化炉。气化炉内反应产生的熔渣经过冷却固化通过锁斗排出系统，洗涤产生的黑水经过减压闪蒸、热量回收、真空闪蒸、沉降后循环使用。熔渣经过冷却固化等一系列过程排出渣池，没完全反应的碳粒到渣水处理工序进一步处理。出气化炉的粗合成气进入混合器，与黑水循环泵的黑水混合，使合成气夹带的固体颗粒完全浸湿进入洗涤黑水。粗合成气进入旋风分离器，气相中大部分细灰进入液相从分离器排出，进入渣水处理工段。

气化反应有串联反应和并联反应，二者同时存在。在这个复杂的反应体系中，有一次反应和二次反应，一次反应发生在燃烧区，二次反应主要发生在管流区。氧气、煤浆以及回流流股和折返流流股中CO、H2等反应物进入一次反应区，其反应过程为：煤浆和氧气同时进入气化炉，进行雾化的同时接受来自火焰、炉内壁、高温气体、固体物等的辐射热以及回流流股及折返流流股的热量，煤浆瞬间蒸发、煤粉发生热裂解并释放出挥发分，裂解产物、挥发分及其他易燃组分在高温、高氧浓度下迅速完全燃烧，放出大量热。煤焦、CO2、CH4、H2O以及CO、H2等成分进入二次反应区，主要进行煤焦、CH4等与H2O、CO2发生的气化反应，生成CO和H2。有效气成分主要来源于这里。反应式如下：

（1）发生的主反应

2 超大型水煤浆气化技术应用优势

2.1 煤的综合利用率高

在甲醇生产中，原煤的成本占总成本的近70%，对喷嘴对置式气化炉由于碳转化率高，煤气中有效气含量高，煤的综合利用率高于其他型气化炉。

2.2 耐火砖寿命长

通过优化气化炉型结构及尺寸，气化炉内形成的撞击流强化了混合和热质传递过程，在气化炉内形成合适的流场结构，有效气成分高、碳转化率高、耐火砖寿命增长，使水煤浆气化炉达到了良好的工艺效果。

2.3 高效清洁的转化技术

大型煤气化是煤炭转化的核心技术，煤炭的高效清洁转化是发展各类煤炭工程技术过程工业的基础，超大型煤气化技术的开放利用促进了煤炭的高效清洁利用，减少了对环境的污染，推动节能减排。

2.4 大型化生产

气化炉采用高压气化技术，提高了单位空间的处理能力，多个喷嘴同时进料，实现单系列的超大型化；单炉日处理煤3 000t，大大提高了煤的日处理量，适宜大型化生产。

3 结束语

大型多喷嘴水煤浆气化装置的成功运行，充分展现出在大型化和长周期安全稳定运行方面的优势。该装置自动化程度高，运行安全可靠，同时具有操作控制灵活、气化效率高、技术指标先进，废水排放量低等优点。超大型化示范装置的成功运行，从实践角度充分证实了多喷嘴对置式水煤浆气化技术的先进性、成熟性、可靠性，这对我国煤化工产业的发展起到了积极的推动作用。

[1] 谭可荣，韩文，赵东志，等.新型水煤浆气化技术的开发及其应用[J].煤炭转化，2001，24（1）：36-39.

[2] 于海龙.新型水煤浆气化喷嘴和气化炉的开发以及气化过程数值模拟[D].杭州：浙江大学，2004.

Application of Super Large Coal Water Slurry Gasification Technology

Ji Wen-pu

the ultra large coal slurry gasification technology is the largest single coal stove，the daily treatment of 3000 tons of coal water slurry gasification technology.The world super large coal water slurry gasification demonstration plant successfully，forming a suitable large-scale polygeneration system of super large-scale coal water slurry gasification technology，need large energy，chemical industry base construction can meet China’s coal based raw materials technology，greatly promote and consolidate China's coal gasification technology in the international leading position.

large-scale；coal gasification；gasification technology；application

TQ546

A

1003-6490（2017）01-0003-02

2017-01-03

季文普（1969—），男，山东滕州人，工程师，主要研究方向为煤化工生产技术与管理。