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摘要：德士古水煤浆加压气化技术是煤气化技术之一，而德士古水煤浆加压气化技术又分为激冷流程、半废锅流程以及全废锅流程，其中以激冷流程应用最为广泛，相对而言废锅流程则应用较少，尤其是在工业运行经验更是匮乏，存在很多不确定因素和技术难点。
关键词：德士古；水煤浆气化；技术
1.煤气化技术概述
煤气化技术是指把经过处理的煤送入反应器（气化炉）内，在一定温度和压力下，通过氧化剂（空气或者氧气和蒸汽）以一定的流动方式（固定床、流化床、气流床）转化成混合气体，得到粗制的水煤气，然后对粗煤气进行洗涤以及对固体颗粒和煤灰进行脱除，得到较为清洁粗煤气（主要包含一氧化碳、氢气、二氧化碳、甲烷、硫化氢等混合气体）送往下游进行下一步的利用或者直接输送利用。煤气组成随气化反应时所用的原料煤的性质、气化剂的类别、气化过程条件以及气化炉的结构不同而有差异。因此，在工业生产时，必须根据下游产品来选择适当的气化剂和气化过程操作条件，才能满足生产的需要。煤的气化是一个复杂的多相物理及物理化学变化过程，它是在高温、高压下进行的。通过煤的气化几乎可以释放煤中所含的全部有机物质并加以利用，因此，煤气化技术是清洁利用煤炭资源、获得有机化工原料的重要途径和手段。
2.德士古水煤浆气化工艺流程
制浆系统主要就是水煤浆制备处理，原料煤通过称重给料机计量之后进入到磨煤机，通过添加水、添加剂等进行处理，研磨形成适度粒度分布的水煤浆，将其放入到煤浆槽中。在高温与高压的环境中进行气化反应，会生成粗合成分，在气化炉中的反应较为复杂，其主要可以分为三部进行。
2.1煤的裂解以及挥发
分燃烧水煤浆以及氧气在高温气化炉中，水分在短时间中会蒸发为水蒸气，煤粉出现热裂解会释放挥发分。在高温、高浓度环境中裂解产物会迅速燃烧，煤粉则就会变为煤焦，释放出大量的反应热。
2.2燃烧与气化反应
煤在裂解之后会与剩余的氧气产生燃烧反应，释放反应热；同时，煤焦也会与水蒸气等产生化学反应。
2.3气化反应通过前两反应，在气化炉中的氧气已经被消耗。在此之后要进行甲烷、煤焦以及水蒸气的氧化反应，形成CO以及H2。
3.德士古水煤浆加压气化技术的思考
3.1关键设备国产化
3.1.1煤浆泵以鲁南化肥厂与上海大隆机械厂、沈阳市有色金属冶金机械厂联合研制的高压、低压煤浆泵为例，对鲁南化肥厂德士古水煤浆气化进行了研究。目前，该设备运行良好，价格比进口要低，成本就会有所降低。该公司设计的许多低压煤浆泵都是国产设备，因为高压煤浆泵是气化的核心部件，为了保证连续稳定的生产，各厂家基本上选用进口高压煤浆泵较多。
3.1.2耐火砖洛阳耐火材料研究所和洛阳利尔耐火材料厂研制的国产耐火砖已成功应用于鲁南化肥厂，其性能已超过进口耐火砖。目前，我国新建的德士古炉选用的是我国自主生产的耐火砖。气化炉耐火砖使用一年以上，最长时间超过20000h，时间是比较长的，比较耐用的，所以说在这方面我国的生产技术是比较扎实可靠的。总之，除了引进高压煤浆泵、高压煤浆阀和高压氧阀外，德士古水煤浆气化技术的关键设备也可以使用国产设备。鲁南化肥厂第三台德士古气化炉也采用国产设备，目前运行良好。
3.2合成气带水的现象和危害，当气化炉发生合成气带水时会发生以下3种情况：第1种是气化炉的液位逐渐下降，并且液面位置波动较大。
第2种是合成气温度低时，文丘里的压差增大，波动较大。由于冷却室水被带入合成气管道，降低了合成空气温度。此外，文丘里的压差增加和波动，是因为在合成气管道引入冷却室后，合成气管道中存在黑水。第3种情况是洗涤塔的液位升高，因为气化炉冷却室内的黑水被大量带入洗涤塔。因此，洗涤塔的液位会增加，洗涤塔的自动供水阀会自动关闭。合成气带水的过程，合成气通过激冷环和下降管以后，下降管内壁的四周分布的激冷水形成的液膜对其发挥作用，传热和传质现象在二者并流下降的过程中发生。当合成气脱离下降管后，激冷室的水液层鼓泡上升，这种情况下由于合成气的流速过快，在溢出水面的时候要夹带部分水分。
3.3气化压力德士古水煤浆加压气化有一个很大的优点就是可以把气体压缩的成本降低。并且气化反应本身就是一种增容反应，在加压气化过程中，压缩氧比常压压缩气体方式也更加经济。当氨合成压力为22MPa，气体压力为3MPa时，压缩功可节省45%左右。此外，增加工作压力可以使碳与气化炉的接触更加紧密，提高燃烧器的雾化效果，从而提高碳的转化率，其转化率可达98%以上；而普通压力气化只有93%~95%；增加运行压力可降低气流速度，较有利于气体中的灰的分离，其渣分离效率可达93%~95%；增加运行压力可增加气化强度，从而提高单炉生产能力。就加压气化和常压气化而言，加压气化的生产能力一般是常压气化的两倍。更有趣的是，加压气化可以帮助气化后等压力（如6.5MPa）甲醇的合成[2]。对于气化压力的选择，通常是根据气体的最终使用情况、后续部分的工艺要求等进行核算确定的。
3.4气化炉主要部件
3.4.1燃烧器（烧嘴）。燃烧器是德士古气化炉最主要最核心的部件。燃烧器的结构不是一定的，通常用作三通道燃烧器。它由沿轴线的三个同心和渐细的喷嘴组成。氧气占据中心管与外环之间的间隙。在中心管道中引入氧约15%，将85%氧引入外环间隙，从水煤浆从内环间隙喷出。氧气和煤浆流入气化炉。外喷嘴装有特殊的装置——冷却水盘管，这样能够减少因热辐射而导致烧嘴变形的热应力。燃烧器的设计、制造和安装高度直接影响燃烧器的雾化性能、火焰刚度和长度、合成气的有效成分、燃烧器的寿命和经济效益。燃烧器雾化角度与炉膛尺寸应匹配。如果不匹配角度过大时，耐火衬里会被颗粒磨损，当角度过小又会导致炉体高温区发生向上移动现象，气化效率就会降低。一个好的燃烧器设计可以大大提高碳的转换率，可以把转换率从94%提高到99%，这个数值是十分可观的。
3.4.2激冷环。激冷环也是气化炉的重要内部部件。冷水通过喷淋孔以一定的角度在激冷环上沿径向喷出。在激冷环挡板的作用下，沿下降管内壁向下旋转，分布均匀。形成的水膜作用是很大的，可以有效地保护下降管不被高温气流和熔渣燃烧，而且能够让气体的温度逐渐降低。然而，在实际生产中，也出现了激冷环本身因高温冷却和大颗粒灰残渣等原因而被烧毁的现象。目前，激冷环结垢堵塞和大颗粒灰堵塞的措施主要有定期酸洗激冷水过滤器、人工清理疏通等。其中人工疏通方式效果是最好的，但由于激冷环的安装位置比较特别和自身的结构复杂，所以导致人工疏通的劳动强度很大。另外，气化炉渣口的大小由激冷环的大小决定，同时也影响着气化炉反应室内气体的返混程度，而有效的气体组成又受到返混程度的影响。当然，通过减小激冷环的尺寸和减少渣口来增加合成气有效成分的成本使反应室与冷却室之间压差的增大。
结束语
总之，经过十多年来技术人员的实际探索和努力学习，水煤浆气化技术已经在我国煤炭行业全面运行。如今该技术的运行、管理和制造方面也积累了丰富的经验和技术，气化技术的运用越来越成熟，经过长期的科学技术研究，水煤浆气化技术形成了完整的气化理论体系，并研究和开发了具有自主知识产权并达到国际领先水平的水煤浆气化技术。
参考文献：
[1]黄斌，王国梁，杨建荣，等.神宁炉气化装置试车总结[J].化肥工业，2018，45（3）：31-33，40.
[2]牛卫东.德士古水煤浆气化技术的特点及应用[J].百科论坛电子杂志，2018（22）：741.
[3]李耀武，刘侃.现代煤气化技术发展综述[J].河南科技，2017（7）：150-151.
[4]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）：81.