德士古煤氣化工藝分析

劉強

摘要：我國的德士古煤氣運行水平明顯低于國際水平，為了提高德士古運行水平，保證工作效率，因此有必要對德士古煤氣化工藝進行分析。文章指出德士古煤氣化技術優勢和劣勢，通過分析德士古煤氣化技術工藝組成部分指出其工藝要點，討論了德士古煤氣化技術廢氣、廢氣處理。

關鍵詞：德士古；煤氣化；工藝分析

引言

德士古（Texaco）水煤漿氣化技術是國內外成功應用的煤氣化技術之一，但據有關統計數據顯示，國內裝置的運行整體水平低于國際水平。企業安全生產、提高經濟效益的前提條件就是煤氣化工藝及裝置的長周期安全運行，因此煤氣化工藝以及裝置的長周期安全運行受到了高度關注，達到裝置安、穩、長、滿、優運行是企業迫切需要達到的目標。

1德士古煤氣化工藝分析

1.1德士古煤氣化技術

水煤漿加壓氣化技術，屬氣流床加壓氣化技術，原料煤磨制成水煤漿后經泵進入氣化爐頂部單燒嘴下行制氣，原料煤輸送、制漿、泵送入爐系統比干粉煤加壓氣化要簡單明了。德士古煤氣化技術原料煤適用范圍廣泛，煙煤、無煙煤、氣煤、高硫煤、次煙煤及低灰熔點的劣質煤、石油焦等都可以用作氣化原料。

1.2德士古煤氣化技術優缺點

1.2.1優點。德士古氣化工藝可以利用煙煤、次煙煤、石油焦以及煤加氫液化殘渣等。不受灰熔點限制，由于煤最終要磨制成水煤漿，所以煤的塊度大小不受限制。排渣經排渣系統固定程序控制，無需停車，氣化開停車次數少，保證操作系統穩定。爐內氣化壓力高，節約了能耗和成本；合成氣質量較好，爐內氣化溫度高；安全性能較高，氣化系統水在本系統循環使用，外排廢水較少，比較環保。

1.2.2缺點。煤在磨制成煤漿的過程中，由于磨料的相互碰撞，不可避免地產生噪音污染，一般制漿廠房的噪音都在95dB以上，給現場操作人員的身體健康帶來極為不利的影響。煤漿泵備件消耗高，購買周期長，水煤漿氣化耗氧量高，需要備用熱源，氣化爐耐火材料壽命短。

2德士古煤氣化工藝分析

2.1工藝流程

水煤漿氣化過程有煤漿制備、煤漿氣化、灰水處理等工序：將煤、石灰石、添加劑稱量后加入到磨煤機中，與一定量的水混合后磨成一定粒度的水煤漿；煤漿由高壓給料泵與空分裝置來的氧氣一起進入氣化爐，在1300-1400℃下送入氣化爐工藝噴嘴開始氧化成為粗煤氣；經噴嘴洗滌器粗煤氣進入碳洗塔，冷卻除塵后進入一氧化碳變換工序；經灰水處理工段4級閃蒸處理后，一部分氣化爐出口灰水返回碳洗塔作洗滌水，通過泵進入氣化爐，剩余部分灰水作廢水處理。

2.2工藝系統組成

2.2.1合成氣系統。經加壓高壓煤漿泵以后，德士古燒嘴混合高壓氧氣和水煤漿之后變成霧狀噴入氣化爐燃燒室，開始氣化反應，經激冷環、下降管生成的熔渣與煤氣在氣化爐激冷室開始冷卻，之后經噴嘴洗滌器將合成氣送入碳洗塔，再激冷室底部進行熔碴冷卻、固化以及定期排出熔碴。進一步在碳洗塔中進行合成氣冷卻、除塵和控制水氣比，最后合成氣離開碳洗塔進入后續工序。

2.2.2燒嘴冷卻系統。德士古煤氣化關鍵設備裝置是燒嘴，該設備為外混式三流道設計。在燒嘴中，為便于充分進行氣化反應，要高速氧氣流充分霧化煤漿。因為德士古燒嘴插人氣化爐燃燒室中需要耐高溫，為了避免燒嘴高溫破壞，需要于燒嘴外側布置冷卻艋管，于燒嘴頭部布置水夾套，通過單獨的一套系統給燒嘴供應冷卻水，同時給系統設置保密安全聯鎖。

2.2.3鎖斗系統。鎖渣系統主要有渣罐、排渣閥、鎖渣閥、渣罐和沖洗水罐組成。該系統一般有兩個鎖渣閥，一個排渣閥。需給在集渣時充壓渣罐，氣化爐和渣罐壓力接近時打開鎖渣閥，集渣結束后關閉鎖渣閥門。卸壓渣罐，排到常壓后打開排渣閥門，排渣結束并沖洗完渣罐后，關閉排渣閥，充壓渣罐，重復循環作業。

2.2.4閃蒸、水處理。閃蒸及水處理系統主要用于水的回收處理。碳洗塔與氣化爐排放出的較高含固量的黑水，經水處理系統處理后循環使用。首先，排入黑水高壓、真空閃蒸系統，開始閃蒸減壓，從而給黑水降溫，釋放濃縮黑水與溶性氣體。在閃蒸之后進一步提高黑水的含固量，迭往沉降槽澄清，循環使用襤清后的水。

2.3德士古廢水、廢氣處理

2.3.1灰水處理。在德士古煤氣化裝置工作期間，在受到突然變溫的影響下，變成氣態的煤炭會達到飽和程度，如此一來液態的物質就會產生，除了包括在高溫下變成水蒸氣的水之外，該些液態的物質還包括煤炭中的固有水分。雖然，循環利用了這部分水，但仍然需要排放出部分廢棄灰水。德士古的廢水排放中沒有焦油成分。采用蒸發氨工藝減少水中氨含量，然后進行降解過程，結合經濟和實際條件，采用序批式活性污泥法改進法降解氨含量，有效實現灰水低濃度的效果。

2.3.2二氧化碳排放。首先，約為65%煤質量分數的水煤漿進入裂解塔，在水煤漿中的部分煤發生裂解反應后，經加壓自燃燒噴嘴，產生的混合物噴入氣化爐內，在源自空分單元的富氧氣流的作用下破漿、霧化進入氣化爐膛，其中氧氣摩爾分數約為95%。其次，爐膛水煤漿混合物與氧氣發生一系列的化學和物理過程，如煤干餾、水分蒸發、揮發物裂解燃燒以及炭的氣化等，最終生成主要成分為CO、CO2、H2、H2O的粗煤氣以及微量的N2、H2S、CH4、COS、熔融的灰分和少量未轉化的碳。最后，經旋風分離器進行分離，經換熱器冷卻后，塔釜排出熔渣。塔頂粗煤氣經過分流后，分別進入洗滌塔洗滌和換熱器換熱，由塔釜排出，經冷凝混合器混合塔頂的閃蒸汽后進入煤氣凈化塔除去COS，得到合成氣。

參考文獻：

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