多噴嘴對置式水煤漿氣化技術

摘 要：隨著我國工業化的不斷進步和發展，我國對于能源的需求量也與日俱增，而我國的能源整體特點是多煤缺油少氣，這就迫使我國每年需要大量的進口石油以及天然氣等資源來滿足工業及經濟發展需求。隨著國家能源市場的變動及制約，我國需要根據我國資源特點進行研究，開發出新的煤炭利用技術以滿足我國的能源需求。在“九五”期間，華東理工大學及兗礦集團有限公司通過全面的產學研合作開發出了一種新型的水煤漿氣化爐—多噴嘴對置式水煤漿氣化爐，這一技術的出現極大的提供了對于煤炭資源的利用程度。本文主要對多噴嘴對置式水煤漿氣化爐技術和優勢進行簡要介紹，并對其發展方向和存在的一些問題進行簡要概述。

關鍵詞：多噴嘴；對置式；水煤漿氣化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.06.033

0 引言

隨著我國工業化發展進程的加速，我國對于能源的需求量十分龐大，世界三大能源中的煤炭、石油和天然氣中，我國只具有豐富的煤炭礦藏，而石油和天然氣都處于稀少的狀態。這些條件都使得我國對于煤炭資源的開發和利用極為重視，煤炭資源的高效、深度利用對于我國的發展具有十分重要的戰略意義。其中煤氣化技術又是其他多個工業行業的重要基礎，煤氣化后可以作為燃氣、發電發熱、液化等多種用途。我國自主研發的多噴嘴對置式水煤漿氣化技術極大的促進了我國煤化工產業的發展，也給我們的能源高效利用提供了很好的示范，這一技術的大規模使用也標志了我國的水煤漿氣化技術已經處于國際先進水平。

1 多噴嘴對置式水煤漿氣化技術

1.1 技術簡介

多噴嘴對置式水煤漿氣化技術其實本質是一種氣流床氣化技術，以大規模的煤炭高效氣化技術為基礎，將煤炭的深度加工與多種清潔能源生產進行結合的一種大型加壓煤化工設備。氣化技術一種重要的煤炭高效利用的技術，可以將煤炭進行深度化學轉化，生成天然氣等多種清潔能源，現階段已經成為煤化工產業的核心技術。氣流床氣化技術是煤炭氣化中最成熟的技術。我國早期引進的是國外的德士古水煤漿氣化設備，隨著多噴嘴對置式水煤漿氣化技術和設備的研發， 我國的煤炭氣化產業得到了快速的發展。

1.2 技術內容

多噴嘴對置式水煤漿氣化技術主要是由煤漿制備、多噴嘴對置氣化、煤氣初步凈化和含渣廢水處理這幾個過程。首先是煤炭與水進入煤炭磨碎器，可以得到一定質量要求的煤漿，再將煤漿輸送到氣化爐的燒嘴中，輸送的氧氣與煤漿混合后在氣化爐中進行氧化還原反應，可以生成粗制的合成氣體、為完全反應的煤炭及殘渣。未完全反應的煤炭可以通過氣化爐下部的渣口進入氣化爐的激冷室中，激冷固化后沉淀在激冷室底部定期排放。粗制的合成氣體進入水洗塔進行洗滌，除塵后輸送到生產位置。從氣化爐、氣體水洗塔、分離器中排出的黑水經過控制減壓后輸送到蒸發熱水塔蒸發室，得到的水蒸汽及二氧化碳、硫化氫等氣體進行溶解混合，進入熱水室與灰水、除氧水混合輸送到水洗塔成為洗滌水。

1.3 技術特點

多噴嘴對置式氣化爐，水煤漿或者煤炭粉通過4個對置在氣化爐中上部同一水平面的預膜式噴嘴與氧氣一起進入氣化爐中，并在氣化爐內形成對撞流，在完成霧化的同時促進氣化反應的進行。多噴嘴對置式氣化爐各噴嘴之間的協同性好，氣化爐的負荷可進行調節。

洗滌冷卻室結構，運用交叉流式洗滌冷卻水分布器和復合床高溫合成氣冷卻洗滌裝置，能夠強化高溫合成氣體與洗滌冷卻水之間的熱能傳遞。

分級凈化式合成氣初步凈化工藝，合成氣初步凈化工藝主要包括混合氣、分離器、水洗塔這三個部分，混合器后緊接著分離器，能夠去除大部分的細灰，使進入水洗塔的合成氣潔凈。

含渣廢水的處理，將含渣廢水高溫蒸發得到的蒸汽與灰水接觸混合，完成熱能傳遞，還能將重新進入水洗塔成為洗滌水。

2 多噴嘴對置式水煤漿氣化技術的優勢

2.1 多噴嘴的霧化優勢

噴嘴霧化能力是噴嘴最重要的性能指標，其影響因素取決于噴嘴的尺寸，噴嘴尺寸大小進而決定了射流速度、氣液兩相的接觸方式等因素，多噴嘴氣化爐由于噴嘴尺寸的縮小，提高了霧化的能力。

2.2 多噴嘴氣化爐的流場結構優勢

多噴嘴對置式氣化爐內部存在撞擊流，這增加了氣化爐內物料的混合，物料在氣化爐內部的運動的迂回曲折程度高，這很好的提高了氣化爐內熱能的傳遞，也很好的延長了物料在爐內的時間，提高了氣化反應的質量，也提高了煤炭的轉化效率，提高了氣化爐燃燒室的單位產能。

2.3 多噴嘴對置式氣化爐的安全穩定運行優勢

多噴嘴對置式氣化爐有四個噴嘴，首先多噴嘴具有較高的穩定性，四個噴嘴兩兩作為一組，公用安全系統，因此多噴嘴對置式氣化爐有兩套安全系統，當其中一個噴嘴發生故障時，其所在組的安全系統啟動使得該組停止運行，而另外一組的噴嘴可以繼續正常運行，這樣保證了生產過程的安全性及穩定性。

3 總結

隨著我國自主研發的多噴嘴對置式水煤漿氣化技術的成熟與推廣使用，通過生產實踐證明了技術的先進與優勢，目前國內以及有十多家企業利用其技術進行生產。經過實踐發現多噴嘴對置式水煤漿氣化技術對于煤炭種類的適應性較強、對于煤炭的氣化效率較高、整個生產過程中能源的回收及利用也較好，適合大規模的煤氣化生產。對于煤炭利用程度及效率的提高，在一定程度上緩解了我國在國際能源動蕩的環境下的能源緊張局面，也在一定程度上減少了對于進口能源的依賴，這對于我國工業化進程及經濟的發展提供了動力。今后，我們還要繼續深入對于煤炭開發利用的研究，以更好的發揮我國的煤炭資源優勢。

參考文獻：

[1]馬大熊.多噴嘴對置式水煤漿氣化爐烘爐及自動控制過程研究[J].華東理工大學，2014.

[2]王延坤.多噴嘴對置式水煤漿氣化技術及其優勢[J].中氮肥，2008.

[3]宋羽.多噴嘴對置式水煤漿氣化技術[J].山東化工，2011.

作者簡介：栗銘（1989-），男，滿族，遼寧丹東人，本科，助理工程師，研究方向：化工工藝。