德士古煤气化与华理四喷嘴煤气化技术比较

德士古煤气化与华理四喷嘴煤气化技术比较

万树军

鄂尔多斯市国泰化工有限公司内蒙鄂尔多斯017418

摘要：随着我国社会经济的快速发展和提高，科学技术水平也得到良好的提升。在当今社会发展建设过程中，煤气化技术的应用非常广泛，就是将已经进行了初步处理过的煤放入反应器中，加入特定的催化剂和反应条件，进而得到水煤气，之后再对水煤气进行更加细致的处理，得到一氧化碳气体。煤气化技术在发电领域、燃料电池的制造、制备氢气等方面都有着非常好的应用，而且煤气化技术已经成为这些领域生产过程中最为关键和重要的技术之一，对我国的快速发展建设具有非常重要的意义。本文针对德士古煤气化与华理四喷嘴煤气化技术进行比较，并加以阐述。

关键词：德士古煤气化；华理四喷嘴煤气化；技术；比较.

中国是一个煤炭资源储量大国，年产煤量在世界上也是名列前茅，但是我国的石油资源和气体资源相对较少，而且在很长的一段时间里也不会改变这种现状。在对煤炭资源进行使用的时候，我国应用的相关技术设备相比发达国家是非常落后的，就目前来看，我国政府部门已经将提高煤炭资源的使用效率作为重点工作，而且也在逐渐扩大煤炭资源综合利用范围，煤气化技术能够对这个问题进行良好的解决。我国的煤气化技术和相关设备都是从国外引进使用的，这样不仅会使用大量的资金，而且相关设备的日常养护和维修也非常困难，因此，我国的华东理工大学通过对一些高新技术的探索和研究，发明了四喷嘴煤气化技术，使我国的煤气化技术水平有了更大提高。

1.两种煤气化工艺的技术经济比较

1.1两种煤气化工艺流程比较

德士古煤气化技术的工艺流程主要有磨煤、制作煤浆、气化反应、灰水处理几个环节。将煤炭利用相关设施进行粉碎处理，并使煤炭颗粒的直径应在十毫米以下，之后对其质量进行检测，按照其质量加入一定质量的水和添加剂，然后放入磨煤机中，将颗粒大小的煤炭磨成百分之六十五至百分之七十的水煤浆，如果煤炭的熔点过高的话，则加入适量的助溶剂。利用滚筒将水煤浆中较大的煤炭颗粒进行筛除，剩余水煤浆放入磨机出料槽中，之后再放入到水煤浆大槽之中。利用高压泵将水煤浆大槽中的水煤浆直接泵进反应器中，并通过反应器中的氧气摄入装置混合适量的氧气，使其在一千三百五十三摄氏度至一千四百摄氏度之间进行气化反应，进而产生质地较粗的煤气，之后对产生的煤气进行制冷，将固体和气体进行分离。然后对质地较粗的煤气通过文丘中的洗涤器进行洗涤操作，经冷却除尘后，对其进行一氧化碳转换。在此反应过程中，会产生大量的灰水，通过相关设备对灰水进行有效的处理之后，部分能够作为洗涤水继续使用，对这些处理过的灰水进行回收再利用，而不可再利用的灰水则作为废水进行处理。熔渣应在冷却之后全部放入渣池中，并利用相关机械设施捞出后，再向外部运送。

四喷嘴煤气化技术中，煤浆制备单元制的合格水煤浆经两台高压煤浆泵加压，通过四个对称布置在气化炉燃烧室中上部同一水平面的工艺烧嘴，与氧气一起从侧面对喷进入气化炉，在炉内形成撞击流，在完成煤浆雾化的同时，强化热质传递，促进气化反应的进行。进入气化炉的煤浆和氧气在六点五兆帕、一千三百五十摄氏度至一千四百摄氏度下进行反应，主要生成一氧化碳、氢气为主的粗合成气以及二氧化碳、水和少量的甲烷、硫化氢等气体。四股射流互相撞击形成包涵射流区、撞击区、回流区、折返流区以及管流区的特殊结构的撞击流畅。水煤浆颗粒在气化炉中的气化过程分为以下几个阶段：颗粒的湍流弥散、颗粒的震荡运动、颗粒的对流加热、颗粒的辐射加热、煤浆蒸发和颗粒中挥发成分的析出、挥发产物的气相反应、煤焦的多相反应、灰渣的形成等。离开气化炉燃烧室的热气和熔渣进入气化炉下段激冷室，被激冷水激冷洗涤后温度降低并被水蒸气饱和后除气化炉。气化炉及煤气初步净化系统来的含渣水分别减压后导入含渣水处理系统，含渣水首先进入蒸发热水塔蒸发室，蒸发室内含渣水大量汽化，溶解在水中的酸性气体一起解吸，蒸发室产生的蒸汽进入热水室与循环灰水直接接触，使灰水得到最大程度升温。蒸发室底部含固量得到增浓的液相产物再进行真空闪蒸，进一步降低含渣水温度和浓缩含渣水的含固量，将酸性气体完全解吸。

2.两种煤气化工艺的主要区别

2.1烧嘴结构不同

德士古煤气化技术的反应器中只有一个只能向下喷的烧嘴，水煤浆就是通过这个烧嘴进入到反应器之中。华理四喷嘴煤气化技术使用的反应器具有四个烧嘴，而且设置有两台隔膜泵机进行水煤浆的加压操作，这四个烧嘴不仅能够对水煤浆进行压入，还能够对空气进行摄入，进而加强反应效率，降低操作难度。

2.2洗涤冷却室结构不同

德士古气化炉合成气沿下降管进入气化炉激冷室水浴后通过上升管出合成气出口，进入水洗塔洗涤。华理四喷嘴气化炉运用交叉流式洗涤冷却水分布器和喷淋床和鼓泡床的复合床高温合成气冷却洗涤设备，即强化高温合成气与洗涤冷却水减的热质传递过程，又很好的解决了德士古气化炉洗涤冷却室带水、液位不易控制等问题，并使合成气充分润湿，有利于后续工段进一步除尘净化。

2.3混合特征不同

停留时间分布是气化炉内微观混合过程在宏观上的表现。四喷嘴对置式气化炉和德士古气化炉的停留时间分布密度E(θ)与无延迟时间θ的关系见图1。

图1汽化炉停留时间分布密度曲线

图1表明，多喷嘴对置式气化炉与德士古气化炉停留时间分布的差异出现在无延迟时间θ较小时，前者出峰时间明显较后者晚。对于气化炉而言，通过喷嘴进入气化炉的物料几乎同时就有部分物料流出气化炉，而在多喷嘴对置式气化炉中，通过喷嘴进入气化炉的物料一般要经过零点一八秒之后才能流出气化炉。因此，多喷嘴对置式气化炉的碳砖转化率比德士古气化炉有显著提高。

3.总结

通过上文中对两种煤气化技术进行比较，华理四喷嘴煤气化技术对于德士古煤气化技术来说有着多种优点，其使用的是多喷嘴的方式，能够有效提高煤气化反应效果，而且流场的设计也更加科学合理，停留时间的设置更加规范，进而使煤炭的气化效率有所提升。华理四喷嘴煤气化技术对德士古煤气化技术中的气体洗涤、冷却、净化、热量回收等都进行了良好的改进，而且也对德士古煤气化技术应用过程中容易产生的问题进行了有效的解决和避免，进而保证相关设备的运行质量和效果都有所加强。通过对大量工业实践的分析发现，华理四喷嘴煤气化技术中的反应器更加现代化，所以，华理四喷嘴煤气化技术的整体性能要比德士古煤气化技术要高很多。

参考文献：

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