多喷嘴对置式水煤浆气化技术

摘 要：随着我国工业化的不断进步和发展，我国对于能源的需求量也与日俱增，而我国的能源整体特点是多煤缺油少气，这就迫使我国每年需要大量的进口石油以及天然气等资源来满足工业及经济发展需求。随着国家能源市场的变动及制约，我国需要根据我国资源特点进行研究，开发出新的煤炭利用技术以满足我国的能源需求。在“九五”期间，华东理工大学及兖矿集团有限公司通过全面的产学研合作开发出了一种新型的水煤浆气化炉—多喷嘴对置式水煤浆气化炉，这一技术的出现极大的提供了对于煤炭资源的利用程度。本文主要对多喷嘴对置式水煤浆气化炉技术和优势进行简要介绍，并对其发展方向和存在的一些问题进行简要概述。

关键词：多喷嘴；对置式；水煤浆气化

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

0 引言

随着我国工业化发展进程的加速，我国对于能源的需求量十分庞大，世界三大能源中的煤炭、石油和天然气中，我国只具有丰富的煤炭矿藏，而石油和天然气都处于稀少的状态。这些条件都使得我国对于煤炭资源的开发和利用极为重视，煤炭资源的高效、深度利用对于我国的发展具有十分重要的战略意义。其中煤气化技术又是其他多个工业行业的重要基础，煤气化后可以作为燃气、发电发热、液化等多种用途。我国自主研发的多喷嘴对置式水煤浆气化技术极大的促进了我国煤化工产业的发展，也给我们的能源高效利用提供了很好的示范，这一技术的大规模使用也标志了我国的水煤浆气化技术已经处于国际先进水平。

1 多喷嘴对置式水煤浆气化技术

1.1 技术简介

多喷嘴对置式水煤浆气化技术其实本质是一种气流床气化技术，以大规模的煤炭高效气化技术为基础，将煤炭的深度加工与多种清洁能源生产进行结合的一种大型加压煤化工设备。气化技术一种重要的煤炭高效利用的技术，可以将煤炭进行深度化学转化，生成天然气等多种清洁能源，现阶段已经成为煤化工产业的核心技术。气流床气化技术是煤炭气化中最成熟的技术。我国早期引进的是国外的德士古水煤浆气化设备，随着多喷嘴对置式水煤浆气化技术和设备的研发， 我国的煤炭气化产业得到了快速的发展。

1.2 技术内容

多喷嘴对置式水煤浆气化技术主要是由煤浆制备、多喷嘴对置气化、煤气初步净化和含渣废水处理这几个过程。首先是煤炭与水进入煤炭磨碎器，可以得到一定质量要求的煤浆，再将煤浆输送到气化炉的烧嘴中，输送的氧气与煤浆混合后在气化炉中进行氧化还原反应，可以生成粗制的合成气体、为完全反应的煤炭及残渣。未完全反应的煤炭可以通过气化炉下部的渣口进入气化炉的激冷室中，激冷固化后沉淀在激冷室底部定期排放。粗制的合成气体进入水洗塔进行洗涤，除尘后输送到生产位置。从气化炉、气体水洗塔、分离器中排出的黑水经过控制减压后输送到蒸发热水塔蒸发室，得到的水蒸汽及二氧化碳、硫化氢等气体进行溶解混合，进入热水室与灰水、除氧水混合输送到水洗塔成为洗涤水。

1.3 技术特点

多喷嘴对置式气化炉，水煤浆或者煤炭粉通过4个对置在气化炉中上部同一水平面的预膜式喷嘴与氧气一起进入气化炉中，并在气化炉内形成对撞流，在完成雾化的同时促进气化反应的进行。多喷嘴对置式气化炉各喷嘴之间的协同性好，气化炉的负荷可进行调节。

洗涤冷却室结构，运用交叉流式洗涤冷却水分布器和复合床高温合成气冷却洗涤装置，能够强化高温合成气体与洗涤冷却水之间的热能传递。

分级净化式合成气初步净化工艺，合成气初步净化工艺主要包括混合气、分离器、水洗塔这三个部分，混合器后紧接着分离器，能够去除大部分的细灰，使进入水洗塔的合成气洁净。

含渣废水的处理，将含渣废水高温蒸发得到的蒸汽与灰水接触混合，完成热能传递，还能将重新进入水洗塔成为洗涤水。

2 多喷嘴对置式水煤浆气化技术的优势

2.1 多喷嘴的雾化优势

喷嘴雾化能力是喷嘴最重要的性能指标，其影响因素取决于喷嘴的尺寸，喷嘴尺寸大小进而决定了射流速度、气液两相的接触方式等因素，多喷嘴气化炉由于喷嘴尺寸的缩小，提高了雾化的能力。

2.2 多喷嘴气化炉的流场结构优势

多喷嘴对置式气化炉内部存在撞击流，这增加了气化炉内物料的混合，物料在气化炉内部的运动的迂回曲折程度高，这很好的提高了气化炉内热能的传递，也很好的延长了物料在炉内的时间，提高了气化反应的质量，也提高了煤炭的转化效率，提高了气化炉燃烧室的单位产能。

2.3 多喷嘴对置式气化炉的安全稳定运行优势

多喷嘴对置式气化炉有四个喷嘴，首先多喷嘴具有较高的稳定性，四个喷嘴两两作为一组，公用安全系统，因此多喷嘴对置式气化炉有两套安全系统，当其中一个喷嘴发生故障时，其所在组的安全系统启动使得该组停止运行，而另外一组的喷嘴可以继续正常运行，这样保证了生产过程的安全性及稳定性。

3 总结

随着我国自主研发的多喷嘴对置式水煤浆气化技术的成熟与推广使用，通过生产实践证明了技术的先进与优势，目前国内以及有十多家企业利用其技术进行生产。经过实践发现多喷嘴对置式水煤浆气化技术对于煤炭种类的适应性较强、对于煤炭的气化效率较高、整个生产过程中能源的回收及利用也较好，适合大规模的煤气化生产。对于煤炭利用程度及效率的提高，在一定程度上缓解了我国在国际能源动荡的环境下的能源紧张局面，也在一定程度上减少了对于进口能源的依赖，这对于我国工业化进程及经济的发展提供了动力。今后，我们还要继续深入对于煤炭开发利用的研究，以更好的发挥我国的煤炭资源优势。

参考文献：

[1]马大熊.多喷嘴对置式水煤浆气化炉烘炉及自动控制过程研究[J].华东理工大学，2014.

[2]王延坤.多喷嘴对置式水煤浆气化技术及其优势[J].中氮肥，2008.

[3]宋羽.多喷嘴对置式水煤浆气化技术[J].山东化工，2011.

作者简介：栗铭（1989-），男，满族，辽宁丹东人，本科，助理工程师，研究方向：化工工艺。