简述德士古废锅流程特点

论文导读：
摘　要：本文通过对德士古废锅流程的工艺流程和原理，并与国内为煤化工技术做了对比，简述简述德士古废锅流程的特点及其发展愿景。
关键词：德士古　废锅　水煤浆　气化
一、引言
神华宁煤集团煤炭化学工业分公司25万吨/年甲醇项目于2004年8月开工建设，2007年6月甲醇厂投料试产。煤气化技术采用德士古气化炉全废锅流程水煤浆加压气化技术，气化压力为5.0MPa ,气化温度1300 ℃。系统配置3 台气化炉、3台对流冷却器，3 台洗涤塔,正常生产时均为两开一备;同时配置高压闪蒸和真空闪蒸2个闪蒸系列，通过两台吹灰压缩机将变过气进行压缩提压并通过吹灰程序对对流废锅、辐射废锅段的换热管进行吹灰以提高换热效率和对死区鼓气已达到保护死区段的压力平衡。气化装置的主要任务是把制浆装置生产的合格煤浆通过高压煤浆泵加压打入气化炉,与空分装置生产的氧气在气化炉内进行部分氧化反应,生产出以CO、H2 为主要成分的工艺气,洗涤后送往变换工段;同时,回收、利用系统排出的黑水,并将粗渣和细渣从系统中分离出去。燃烧室排除的渣和工艺气经过废锅流程进行降温冷却，同时水冷壁通过热辐射产生高压蒸汽。

二、工艺流程及原理

1.工艺流程

德士古气化炉是一台高温（1350℃以上）高压（4.5MPa）的反应设备，水煤浆通过泵打入德士古水煤浆气化炉燃烧室，在温度为1350℃以上，压力4.5MPa条件下进行燃烧生产高温高压合成气（粗煤气），为使气化炉燃烧室产生的粗煤气温度降低到后序变换工段所需温度并充分利用气化炉水煤浆燃烧所产生的大量热能,德士古气化炉废锅流程中每个合成气冷却器系统都包括一台辐射式合成气冷却器(辐射废锅)和一台对流式合成气冷却器(对流废锅)，两者之间通过一条水平安装的水冷式输送线进行连接。
辐射废锅的主要用途是通过热辐射将高温合成气冷却到某个规定的温度，而煤渣则落入一个水浴中形成颗粒,细颗粒应当是非黏附性质的粉末状物质。而通过辐射废锅降温后的粗合成气通过输送线送到对流废锅。辐射段和其他设计有所不同，属于一种双通道的膜壁设计，经过预冷并且不含煤渣的合成气通过内管和外管之间的环形通道沿着膜壁朝上流动，返回到辐射冷却器的顶部。这种设计的优点是，输送线的敷设长度比较短，和这种类型的其他应用类似，而紧靠辐射冷却器布置的是一个式的对流合成气冷却系统。该对流冷却器系统是一种多管束的曲流管型系统，采用水管换热器设计，所以能够在各种高度上吹灰并且进行检修。在该对流冷却器的下游，通过一条管线将冷却的合成气送到气体洗涤器。来自辐射段的灰渣被收集在一个碎渣机中，必要时将灰渣进一步磨碎，并且将其输送到闭锁料斗系统。
三、原理

1.气化技术

该气化技术为原煤加入一定量的水，通过球磨机制成约59～62%的水煤浆，水煤浆经高压煤浆泵加压送至气化炉，与99.6%的纯氧经德士古烧嘴呈射流状态进入气化炉，在高温高压下进行气化反应，生成以CO+H2为主要成分的粗合成气。气化炉中水煤浆与氧发生如下主要反应：
CmHnSr+m/2 O2-→mCO+（n/2-r）H2+rH2S
CO+H2O-→H2+CO2
气化反应在气化炉反应段瞬间完成，生成CO、H

2、COH2O和少量CH4、H2S、COS、微量的NH3等气化气。

气化过程中，煤炭中的硫元素、卤元素（Cl、P）、氮元素分别生成硫化物（H2S、COS）、Cl

2、N及痕量的NH3、HCN。

煤炭的高温气化，使煤中的灰份变成玻璃状不可沥滤的炉渣而排出。
由于水煤浆在气化炉内进行的反应相当复杂，一般认为气化分为三步进行。

1.1煤的裂解和挥发分的燃烧。

水煤浆和氧气进入高温气化炉后，水迅速蒸发为水蒸。煤粉发生热裂解并释放出挥发分。裂解产物及挥发分在高温、高氧浓度下迅速完全燃烧，同时煤粉变成煤焦，放出大量的反应热。因此在合成气中不含在焦油、酚类和高分子烃类。这个过程相当短促。

1.2燃烧及气化反应

煤裂解后生成的煤焦一方面和剩余的氧气发生燃烧反应，生成CO、CO2等气体，放出反应热；另一方面，煤焦又和水蒸气、CO2等发生化学反应，生成CO和H2

1.3气化反应

经过前面两步的反应，气化炉中的氧气已消耗完。这时主要进行的是煤焦、甲烷等与水蒸汽、CO2的气化反应，生成CO和H2。

2.热量的利用

充分利用，通过辐射废锅水冷壁和对流废锅进行回收利用水煤浆燃烧产生的显热，副产10.0Mpa高压蒸汽用于发电。

四、德士古全废锅气化方法的特点

1.采用水煤浆进料，没有干法磨煤、煤锁进料等问题，比干法加料安全可靠，容易在高压下操作，制备的水煤浆用隔膜泵来输送，操作安全又便于计量控制。
2.在高温、高压下气化，碳转化率高达98～99％，可以使用各种煤；有效组分（CO+H2）含量约为80%以上，甲烷量<0.1%。碳转化率96～98%。冷煤气效率70～76%，气化指标较为先进。
气化炉为专门设计的热壁炉，为维持1300～1350℃温度下反应，燃烧室内由多层特种耐火砖砌筑。

3.负荷适应性强，在50％负荷下，仍能正常操作；

4.在环境保护上，德士古煤气化方法优于其它气化方法，不但无废水生成，还可添加其它有机废水制煤浆，气化炉起焚烧作用。排出灰渣呈玻璃光泽状，不会产生公害。三废量小，污染环境轻，废渣可做水泥原料。投资较低，工程建设时间短，运行成本相对其他工艺的气化装置要低。
5.在节能上，德士古废锅流程水煤浆加压气化工艺充分利用水煤浆燃烧产生的显热，使产生10.0Mpa高压蒸汽，用于发电。
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　6.由于气化气温度高、带有大量煤渣，对废锅有磨蚀冲刷，设备材质要求高，一次投资及维修费用较大。
7.由于气化反应产生大量的灰尘造成管道和设备积灰和堵塞严重需要在停车时对部分管道和设备进行高压清洗，造成检修任务加大，由于有部分作业涉及有限空间和特殊登高作业增加了安全风险。
五、结束语
在技术方面形成全废锅流程式德士古水煤浆气化工艺等关键技术，在世界大型煤化工生产中第一次将全废锅流程式德士古水煤浆气化技术成功的运行。不仅为宁东后续煤化工建设论文导读：
项目提供经验，同时也为我国乃至全世界煤气化技工艺技术设计、生产操作提供理论依据和实践数据支持，推动我国气化技术和煤化工技术向着更节能、更环保型的技术方向发展。 但是对全废锅流程的德士古气化工艺技术的气化装置，没有足够的运行经验对煤质的选择性差，对煤质的灰分及其灰熔点和温差的依赖性过高，当煤质发生变化由于调节不及时被迫倒炉或者减产的事故时有发生，因此加强对该装置煤质的运行监管和技术总结尤为重要。
参考文献
韩承结.德士古气化工艺的优劣比较. 安徽化工. 2007年2月.第33卷，第1期.45.
陈永献. 德士古水煤浆加压气化技术存在问题探讨.河南化工.2005年第22卷.46.
作者介绍：杨国华（1984-）男。大学本科，助理工程师，从事化工安全管理。