水煤浆加压气化工艺技术优化的探讨

梁彥辉

（陕西兴化集团，陕西咸阳 713100）

水煤浆加压气化工艺技术优化的探讨

梁彥辉

（陕西兴化集团，陕西咸阳 713100）

水煤浆加压气化工艺技术的应用，可以生产如合成氨、甲醇、氢气、一氧化碳等多种有机和无机产品。通过不断优化水煤浆加压气化工艺技术，多元料浆加压技术和对置式喷嘴水煤浆加压技术的应用，提高了煤气化装置的运行效率，进一步促进了煤化工生产的发展。

水煤浆；加压气化；工艺技术

1 水煤浆加压气化工艺技术的特点

水煤浆加压气化工艺，具有许多的优点，对煤质的要求不高，能够适应的原煤产品比较多，有利于寻找化工生产的水煤浆原料，更好地使其气化，满足煤化工生产的需求。

水煤浆气化装置能够满足合成氨，甲醇合成等工艺技术的要求，能够保值连续稳定的运行状态。气化系统的热利用，可以采用废热锅炉和水激冷器的方式，进行热能的变换，必须要额外的装置和设备。

水煤浆加压气化工艺技术措施属于清洁的技术措施，能够降低尾气的排放，避免造成环境污染。缺点和不足是气化率需要的煤必须是低灰的燃煤，否则需要加助熔剂。碳的转化率比较低，有效成分低，有效气体的消耗量大。气化炉的耐火砖使用寿命短，工艺喷嘴需要及时进行维修或者更换，给水煤浆气化工艺技术措施的实施，带来严重的危害。

在水煤浆加压气化工艺技术实施过程中，优选合适的耐火材料作为气化炉的耐火砖，延长气化炉的使用寿命，优选合适的低灰的煤作为水煤浆的原材料，保证达到预期的气化效果。

2 水煤浆加压气化工艺技术的优化

水煤浆气化工艺技术措施的应用，是将水煤浆和氧气充分混合，使其经过烧嘴进入到气化炉，在一定的温度和压力条件下进行气化反应，生成以氢气和一氧化碳为主的粗合成气体，气化炉内的化学反应比较复杂，一般通过三个步骤完成，煤的裂解和挥发成分的燃烧、燃烧及气化反应、最终的气化反应。

2.1 影响水煤浆加压气化工艺的因素

水煤浆的制备是水煤浆加压气化工艺的基础环节，必须加以重视，才能得到最佳的气化效果。如果制备的水煤浆的浓度比较低，就会增加耗氧量。如果制备的水煤浆粒度过大，颗粒直径比较大，雾化状态不佳，气化后的含碳量过高，引起耗氧的增加。水煤浆的粒度不合格，会引起各种设备的磨损加剧，降低设备的使用寿命，增加设备的故障率，无法保证水煤浆气化工艺的正常进行。由于水煤浆的储存功能比较差，保持性能的时间短，给气化工艺带来更大的难度，因此，不需要提前制备水煤浆，只需要满足气化工艺的量即可。

影响高密度水煤浆制备的因素比较多，煤质的特性，其中溶解的成分和颗粒直径对水煤浆的浓度均有影响。要求具有较低的内水含量，灰分含量低，品质好的原煤才能制备出高浓度的水煤浆。优选水煤浆添加剂，对提高水煤浆的浓度具有非常重要的意义。通过添加不同的表面活性剂，提高水煤浆溶液的浓度，增加原煤的溶解度，保证制备的水煤浆符合加压气化工艺的需要。

良好的制浆工艺技术措施，是保证高浓度水煤浆的重要手段。对原煤进行分级研磨，才能保证颗粒直径均匀可靠。在进行研磨的同时，防止粗颗粒水煤浆的存在，减少粒度对水煤浆浓度的影响。优选高效的破磨机，保证原煤的颗粒符合造浆的技术要求。

配煤技术措施的实施，改变原料煤的性能，提高适应性，通过各种工艺技术的优选，合理配煤，才能确保水煤浆的配制达到设计要求。为了提高生产能力，进行配煤工艺技术，提高原煤的转化率，制备合格的水煤浆。通过加入煤浆添加剂的方式，提高水煤浆的流动特性，使其性能稳定，对水煤浆的制备产生有利的影响。合理控制水煤浆的pH值，提高原料煤的成浆性能，增加水煤浆的数量和质量，避免更多原煤的浪费，引起原煤性能的改变。经过现场的实践检验，优化设计水煤浆的制备工艺技术措施，尽可能提高原煤的转化率，才能达到气化的条件，为后续的生产过程提高可靠的水煤浆。

合理控制氧气和多元料浆的体积比，才能保证气化反应的正常进行。可以提高碳的转化率，提高冷煤气的生产效率。气化炉的温度控制是加压气化的关键技术参数，合理的炉温，能够保证气化反应的正常发生，得到需要的产物，满足水煤浆加压气化工艺的需求。碳的燃烧释放出的热量，供给甲烷、二氧化碳等成分燃烧气化需要的热能，反应的温度是由水煤比决定的，因此，合理的水煤比能够提高气化的效率。

如果灰熔点高，整个气化的操作温度就需要提高，氧气的消耗量也会随着增多，才能达到气化的条件，因此，对水煤浆的灰熔点进行控制，降低灰熔点加入助熔剂，合理控制助剂的加注量，保证达到提高水煤浆气化效率的效果。

气化反应的过程是气体体积增大的过程，因此，有效地控制反应的压力，依靠加压操作，有利于达到气化的效率。加压气化使反应物的浓度提高，加快反应速度。同时能够提高多元料浆的气化速度，提高生产效率。加压气化能够提高压缩的效率，减少生产设备的体积，节约生产成本，提高水煤浆气化的经济效益。

2.2 水煤浆加压气化工艺技术的优化

为了提高水煤浆加压气化工艺技术的效率，有必有分析气化工艺的影响因素，采取必要的技术措施，对加压气化的过程进行控制和管理，以最少的投入，得到最佳的产品收率。2.2.1 对原煤质量的优化

对煤进行加压处理，需要高质量的原煤，采取高效清洁的煤处理技术措施，提高原料煤的适应性。煤中的灰分含量越低，气化的效果越好。要求操作条件下灰在黏度符合设计标准，内水含量低，才能制备合格的水煤浆，为后续的生产工艺提供高效的原料。

加压气化工艺技术要求碳的转化率比较高，才能形成稳定的水煤气，满足化工企业生产的需求。提高有效气的效率，降低氧的消耗和煤的消耗，最大限度地发挥水煤浆气化的优势，得到更高的产品收率。

水煤浆制造工艺简单，水煤浆储运成本低，方便应用，生产出更多的合成气体，为后续的工序提供原料，是化工企业不可多得的原料。水煤浆气化工艺技术对煤种有一定的适应性，气化工艺技术比较成熟，气化的压力高，合成气的质量后，对环境污染小。

2.2.2 对气化装置存在的问题进行优化处理

合理解决气化装置存在的问题，不断提高水煤浆气化的效率。通过对气化炉托板砖超温问题的处理，将托板砖进行改造处理，更换托板砖的热电偶，加强水质的管理。解决了托板砖温度过高的问题。

为了减少激冷室内件的损坏，对激冷环实施结构改造措施，增加置换水量，及时清洗激冷环，避免损坏内件，延长激冷环的使用寿命，才能提高气化装置的运行效率。解决高温热水器和低温热水器分离效果差的问题，主要对飞灰的分离效果差，因此，需要合理除去飞灰，防止水煤浆中的灰分含量过高，可以从水煤浆的原料煤的处理开始，在形成水煤浆以前，去除其中的灰分，使其满足水煤浆气化工艺的需要。

在水煤浆加压气化工艺生产过程中，各种泵机组的损坏，严重影响到气化的效率。灰水循环泵及渣浆泵的叶轮需要优选高强度耐磨的部件，保证在工艺流程中的应用效果。在耐磨的同时保证不破碎，否则会失去泵输的意义。

减少高压煤浆泵出口的排量波动次数，优选三柱塞隔膜泵能够解决出口流量波动的问题。对除氧水泵，进行轴向力的平衡方式，减少泵的磨损和振动，才能延长泵机组的使用寿命。对灰水管线进行优化设计，采取防腐绝缘的材料，可以优选陶瓷管，降低腐蚀率，延长管线的使用寿命，降低水煤浆气化工艺的生产加工成本，才能达到生产效益指标。

对于水煤浆气化工艺中阀门的优化，由于各个生产加工环节均需要阀门控制，优先合适的阀门制造材料，并增强阀门的启闭特性，保证对每个生产加工环节的控制作用。优选轨道球阀效果比较突出。适当延长阀门的使用寿命，避免水煤浆加压工艺技术中，频繁更换阀门，而增加生产的成本。

对气化炉顶部的易损件进行维护和保养，实时检查验收，发现问题，及时进行处理。防止水煤浆加压气化过程中，压力的散失，而增加能量的消耗。加强对气化炉烧嘴的维护，延长烧嘴的使用寿命。实际上在水煤浆加压气化工艺技术中，烧嘴的损坏率最高，将扩口砖的开口变大后，防止窝火的现象出现，减少对烧嘴的侵害，提高了烧嘴的使用效率。

2.2.3 对水煤浆气化工艺技术的优化

水煤浆加压气化工艺技术措施的优化，经过现场的实践，国产化的程度有所提高。降低了气化装置的购置和维修成本，从设备的角度节约了生产成本。对水煤浆的质量进行控制和管理，优选合适的原煤，对其中的灰分进行处理，减少灰分对气化的不利影响。

优化水煤浆加压气化工艺流程，采取激冷流程，工艺设备最简单，生产出的粗煤气中具有较高的水气比，对合成氨工业生产提供原料。而废锅流程的应用，能够将副产品的蒸汽作为发电的原料使用。废锅激冷流程的应用，可以将一氧化碳部分转化，能够满足甲醇的生产工艺技术的要求。依据化工生产现场的实际情况，优选合适的水煤浆气化工艺流程，通过流程的设计，优选合适的生产设备，不断提高水煤浆气化的效率。

水煤浆制备的工艺流程是气化工艺的重要组成部分，从制浆开始，合理组织原料煤的转化，使其形成高浓度的水煤浆，满足后续气化工艺的要求。制浆系统中经过对原料煤的水洗、研磨后，与一定的水混合形成水煤浆，再经过过滤等方式，保证水煤浆的粒度符合工艺的要求，需要添加剂的支撑，提高每种的成浆效果，达到水煤浆气化工艺的技术要求。

经过粗煤气系统的运行，然后如果漏斗进行筛选，将粗煤气洗涤，对烧嘴进行冷却处理，延长气化炉烧嘴的使用寿命。经过闪蒸和水处理，对水煤浆气化工艺技术的尾气进行分离处理，使其达到环保的技术要求。

为了防止水煤浆管线的堵塞，合理控制水煤浆体系的粒度，避免大的颗粒进入到水煤浆系统，而堵塞管路，引起设备的研制磨损，降低生产的效率，增加了设备的维修费用，使水煤浆气化工艺的生产成本增加。而对于单喷嘴的气化炉设计，优先考虑的是热膨胀的问题，需要合理设计管线的直径，防止热膨胀对管线造成危害，引起管线的泄漏，影响的气化工艺的顺利进行。

在水煤浆气化工艺流程中，对于黑水管线的设计和管理非常重要，避免过多的弯头引起流体流通不畅，导致生产工艺堵塞，影响到水煤浆气化的正常进行。对水煤浆气化工艺技术进行优化设计，从水煤浆的制备开始，每个环节都需要提高水煤浆的性能，保证密闭的工艺流程，促进加压气化的顺利进行。优选合适的水煤浆气化设备，并对设备进行维护保养，保证各种设备正常运行，才能达到预期的生产效果，得到粗合成气经过闪蒸分离处理，得到需要的产品气。并对生产工艺的尾气进行处理，避免直接排放到大气中，而污染环境。

3 结论

通过对水煤浆加压气化工艺技术的探讨，解决了水煤浆加压气化的问题。通过对影响水煤浆气化的因素分析，强化水煤浆的制备，作为气化工艺的基础，使制备的水煤浆颗粒均匀，以免造成生产工艺管线的堵塞，而影响到气化工艺的顺利进行。在水煤浆气化工艺中，必须采取有效的技术措施，解决影响气化效率的因素，不断提高水煤浆加压气化的生产效率，得到更多水煤气产品，提高产品的质量标准，满足石化企业生产的需要。

[1] 张 蕾 .论煤 的适 应性对水煤浆加压气化工 艺的 影响 [J].化工管理，2015，（25）：208-208.

[2] 刘鑫，朱玉琴 .刍议德士古水煤浆加压气化废热锅炉流程的探究 [J].中小企业管理与科技，2017，（3）：179-180.

[3] 刘远园，马少龙，秦敏建 .德士古水煤浆加压气化技术存在问题探析 [J].化工管理，2016，（21）.

Discussion on Optimization of Pressurized Gasification Technology for Coal-Water Slurry

Liang Yan-hui

The application of coal-water slurry pressurized gasification technology can produce various organic and inorganic products such as synthetic ammonia，methanol，hydrogen，carbon monoxide and so on.Through the continuous optimization of coalwater slurry pressurized gasif i cation technology，multi-slurry technology and the opposing nozzle coal-water slurry pressure technology to improve the operation eff i ciency of coal gasif i cation device，and further promote the development of coal chemical production.

coal water slurry ；pressurized gasif i cation ；process technology

TQ546

：B

：1003–6490（2017）07–0013–02

2017–05–22

梁彦辉（1967—），男，陕西咸阳人，工程师，主要从事煤化工方面工作。