多噴嘴對置式水煤漿氣化技術(shù)

摘 要：隨著我國工業(yè)化的不斷進(jìn)步和發(fā)展，我國對于能源的需求量也與日俱增，而我國的能源整體特點(diǎn)是多煤缺油少氣，這就迫使我國每年需要大量的進(jìn)口石油以及天然氣等資源來滿足工業(yè)及經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求。隨著國家能源市場的變動及制約，我國需要根據(jù)我國資源特點(diǎn)進(jìn)行研究，開發(fā)出新的煤炭利用技術(shù)以滿足我國的能源需求。在“九五”期間，華東理工大學(xué)及兗礦集團(tuán)有限公司通過全面的產(chǎn)學(xué)研合作開發(fā)出了一種新型的水煤漿氣化爐—多噴嘴對置式水煤漿氣化爐，這一技術(shù)的出現(xiàn)極大的提供了對于煤炭資源的利用程度。本文主要對多噴嘴對置式水煤漿氣化爐技術(shù)和優(yōu)勢進(jìn)行簡要介紹，并對其發(fā)展方向和存在的一些問題進(jìn)行簡要概述。

關(guān)鍵詞：多噴嘴；對置式；水煤漿氣化

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

0 引言

隨著我國工業(yè)化發(fā)展進(jìn)程的加速，我國對于能源的需求量十分龐大，世界三大能源中的煤炭、石油和天然氣中，我國只具有豐富的煤炭礦藏，而石油和天然氣都處于稀少的狀態(tài)。這些條件都使得我國對于煤炭資源的開發(fā)和利用極為重視，煤炭資源的高效、深度利用對于我國的發(fā)展具有十分重要的戰(zhàn)略意義。其中煤氣化技術(shù)又是其他多個工業(yè)行業(yè)的重要基礎(chǔ)，煤氣化后可以作為燃?xì)?、發(fā)電發(fā)熱、液化等多種用途。我國自主研發(fā)的多噴嘴對置式水煤漿氣化技術(shù)極大的促進(jìn)了我國煤化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，也給我們的能源高效利用提供了很好的示范，這一技術(shù)的大規(guī)模使用也標(biāo)志了我國的水煤漿氣化技術(shù)已經(jīng)處于國際先進(jìn)水平。

1 多噴嘴對置式水煤漿氣化技術(shù)

1.1 技術(shù)簡介

多噴嘴對置式水煤漿氣化技術(shù)其實(shí)本質(zhì)是一種氣流床氣化技術(shù)，以大規(guī)模的煤炭高效氣化技術(shù)為基礎(chǔ)，將煤炭的深度加工與多種清潔能源生產(chǎn)進(jìn)行結(jié)合的一種大型加壓煤化工設(shè)備。氣化技術(shù)一種重要的煤炭高效利用的技術(shù)，可以將煤炭進(jìn)行深度化學(xué)轉(zhuǎn)化，生成天然氣等多種清潔能源，現(xiàn)階段已經(jīng)成為煤化工產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù)。氣流床氣化技術(shù)是煤炭氣化中最成熟的技術(shù)。我國早期引進(jìn)的是國外的德士古水煤漿氣化設(shè)備，隨著多噴嘴對置式水煤漿氣化技術(shù)和設(shè)備的研發(fā)， 我國的煤炭氣化產(chǎn)業(yè)得到了快速的發(fā)展。

1.2 技術(shù)內(nèi)容

多噴嘴對置式水煤漿氣化技術(shù)主要是由煤漿制備、多噴嘴對置氣化、煤氣初步凈化和含渣廢水處理這幾個過程。首先是煤炭與水進(jìn)入煤炭磨碎器，可以得到一定質(zhì)量要求的煤漿，再將煤漿輸送到氣化爐的燒嘴中，輸送的氧氣與煤漿混合后在氣化爐中進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，可以生成粗制的合成氣體、為完全反應(yīng)的煤炭及殘?jiān)?。未完全反?yīng)的煤炭可以通過氣化爐下部的渣口進(jìn)入氣化爐的激冷室中，激冷固化后沉淀在激冷室底部定期排放。粗制的合成氣體進(jìn)入水洗塔進(jìn)行洗滌，除塵后輸送到生產(chǎn)位置。從氣化爐、氣體水洗塔、分離器中排出的黑水經(jīng)過控制減壓后輸送到蒸發(fā)熱水塔蒸發(fā)室，得到的水蒸汽及二氧化碳、硫化氫等氣體進(jìn)行溶解混合，進(jìn)入熱水室與灰水、除氧水混合輸送到水洗塔成為洗滌水。

1.3 技術(shù)特點(diǎn)

多噴嘴對置式氣化爐，水煤漿或者煤炭粉通過4個對置在氣化爐中上部同一水平面的預(yù)膜式噴嘴與氧氣一起進(jìn)入氣化爐中，并在氣化爐內(nèi)形成對撞流，在完成霧化的同時促進(jìn)氣化反應(yīng)的進(jìn)行。多噴嘴對置式氣化爐各噴嘴之間的協(xié)同性好，氣化爐的負(fù)荷可進(jìn)行調(diào)節(jié)。

洗滌冷卻室結(jié)構(gòu)，運(yùn)用交叉流式洗滌冷卻水分布器和復(fù)合床高溫合成氣冷卻洗滌裝置，能夠強(qiáng)化高溫合成氣體與洗滌冷卻水之間的熱能傳遞。

分級凈化式合成氣初步凈化工藝，合成氣初步凈化工藝主要包括混合氣、分離器、水洗塔這三個部分，混合器后緊接著分離器，能夠去除大部分的細(xì)灰，使進(jìn)入水洗塔的合成氣潔凈。

含渣廢水的處理，將含渣廢水高溫蒸發(fā)得到的蒸汽與灰水接觸混合，完成熱能傳遞，還能將重新進(jìn)入水洗塔成為洗滌水。

2 多噴嘴對置式水煤漿氣化技術(shù)的優(yōu)勢

2.1 多噴嘴的霧化優(yōu)勢

噴嘴霧化能力是噴嘴最重要的性能指標(biāo)，其影響因素取決于噴嘴的尺寸，噴嘴尺寸大小進(jìn)而決定了射流速度、氣液兩相的接觸方式等因素，多噴嘴氣化爐由于噴嘴尺寸的縮小，提高了霧化的能力。

2.2 多噴嘴氣化爐的流場結(jié)構(gòu)優(yōu)勢

多噴嘴對置式氣化爐內(nèi)部存在撞擊流，這增加了氣化爐內(nèi)物料的混合，物料在氣化爐內(nèi)部的運(yùn)動的迂回曲折程度高，這很好的提高了氣化爐內(nèi)熱能的傳遞，也很好的延長了物料在爐內(nèi)的時間，提高了氣化反應(yīng)的質(zhì)量，也提高了煤炭的轉(zhuǎn)化效率，提高了氣化爐燃燒室的單位產(chǎn)能。

2.3 多噴嘴對置式氣化爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行優(yōu)勢

多噴嘴對置式氣化爐有四個噴嘴，首先多噴嘴具有較高的穩(wěn)定性，四個噴嘴兩兩作為一組，公用安全系統(tǒng)，因此多噴嘴對置式氣化爐有兩套安全系統(tǒng)，當(dāng)其中一個噴嘴發(fā)生故障時，其所在組的安全系統(tǒng)啟動使得該組停止運(yùn)行，而另外一組的噴嘴可以繼續(xù)正常運(yùn)行，這樣保證了生產(chǎn)過程的安全性及穩(wěn)定性。

3 總結(jié)

隨著我國自主研發(fā)的多噴嘴對置式水煤漿氣化技術(shù)的成熟與推廣使用，通過生產(chǎn)實(shí)踐證明了技術(shù)的先進(jìn)與優(yōu)勢，目前國內(nèi)以及有十多家企業(yè)利用其技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)。經(jīng)過實(shí)踐發(fā)現(xiàn)多噴嘴對置式水煤漿氣化技術(shù)對于煤炭種類的適應(yīng)性較強(qiáng)、對于煤炭的氣化效率較高、整個生產(chǎn)過程中能源的回收及利用也較好，適合大規(guī)模的煤氣化生產(chǎn)。對于煤炭利用程度及效率的提高，在一定程度上緩解了我國在國際能源動蕩的環(huán)境下的能源緊張局面，也在一定程度上減少了對于進(jìn)口能源的依賴，這對于我國工業(yè)化進(jìn)程及經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供了動力。今后，我們還要繼續(xù)深入對于煤炭開發(fā)利用的研究，以更好的發(fā)揮我國的煤炭資源優(yōu)勢。

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作者簡介：栗銘（1989-），男，滿族，遼寧丹東人，本科，助理工程師，研究方向：化工工藝。