Texaco（德士古）氣化爐德士古氣化爐是一種以水煤氣為進料的加壓氣流床氣化工藝。德士古氣化爐由美國德士古石油公司所屬的德士古開發(fā)公司在1946年研制成功的，1953年第一臺德士古重油氣化工業(yè)裝置投產。在此基礎上，1956年開始開發(fā)煤的氣化。本世紀70年代初期發(fā)生世界性危機，美國能源部制定了煤液化開發(fā)計劃，于是，德士古公司據此在加利福尼亞州蒙特貝洛（Montebello）研究所建設了日處理15t的德士古氣化裝置，用于燒制煤和煤液化殘渣。目前國內大化肥裝置較多采用德士古氣化爐，并且世界范圍內IGCC電站多采用德士古式氣化爐。典型代表產品我廠制造過的德士古氣化爐典型的產品有：渭河氣化爐、恒升氣化爐、神木氣化爐、神華氣化爐等。1992年為渭河研制的德士古氣化爐是國際80年代的新技術，制造技術為國內先例，該氣化爐獲1995年度國家級新產品獎。它的研制成功為化工設備實現(xiàn)國產化，替代進口做出了重要貢獻。德士古氣化爐是所以第二代氣化爐中發(fā)展最迅速、開發(fā)最成功的一個，并已實現(xiàn)工業(yè)化。一、德士古氣化的基本原理德士古水煤漿加壓氣化過程屬于氣化床疏相并流反應，水煤漿通過噴嘴在高速氧氣流的作用下，破碎、霧化噴入氣化爐。氧氣和霧狀水煤漿在爐內受到耐火磚里的高溫輻射作用，迅速經歷預熱、水分蒸發(fā)、煤的干餾、揮發(fā)物的裂解燃燒以及碳的氣化等一系列復雜的物理、化學過程，最后生成一氧化碳，氫氣二氧化碳和水蒸氣為主要成分的濕煤氣，熔渣和未反應的碳，一起同向流下，離開反應區(qū)，進入爐子底部激冷室水浴，熔渣經淬冷、固化后被截流在水中，落入渣罐，經排渣系統(tǒng)定時排放。煤氣和飽和蒸汽進入煤氣冷卻系統(tǒng)。德士古氣化爐燒嘴LI澆注料吹觥IJ出'（口人孔排放水出1.1泄位.指小聯(lián)祐頜斗時循環(huán)渣水出口德士古氣化爐燒嘴LI澆注料吹觥IJ出'（口人孔排放水出1.1泄位.指小聯(lián)祐頜斗時循環(huán)渣水出口向火俑砰支持磚維熱磚激舟水人" !?■A——電熱偶制戰(zhàn)計水煤漿是一種最現(xiàn)實的煤基流體燃料，燃燒效率達96?99%或更高，鍋爐效率在90%左右，達到燃油等同水平。也是一種制備相對簡單,便于輸送儲存,安全可靠，低污染的新型清潔燃料［1］。具有較好的發(fā)展與應用前景。水煤漿的氣化是將一定粒度的煤顆粒及少量的添加劑在磨機中磨成可以泵送的非牛頓型流體，與氧氣在加壓及高溫條件下不完全燃燒，制得高溫合成氣的技術，以其合成氣質量好、碳轉化率高、單爐產氣能力大、三廢排放少的優(yōu)點一直受到國際社會的關注,我國也將水煤漿氣化技術列為“六五”、“七五”、“八五”、“九五”的科技攻關項目。本文基于目前我國水煤漿氣化技術的現(xiàn)狀，以Texaco氣化爐為研究對象,根據對氣化爐內流動、燃燒和氣化反應的特性分析，將Texaco氣化爐膛分成三個模擬區(qū)域,即燃燒區(qū)、回流區(qū)和管流區(qū)，分別對各區(qū)運用質量守恒和能量守恒方程，建立了過程仿真模型。該模型考慮了氣固兩相流動、煤熱解、輻射換熱及包括均相和異相在內的氣化反應過程。在模型基礎上進行了動態(tài)與靜態(tài)仿真,并進行參數(shù)化研究和仿真結果分析，分析不同參數(shù)下仿真結果的變化趨勢。為更進一步了解氣化爐內氣體組分以及溫度的分布情況，本及利用Fluent建立Texaco氣化爐的CFD模型,采用非預混燃燒模型，考慮氣固兩相流動，化學反應、對流、輻射換熱以及反應熱。揮發(fā)份的氣相湍流燃燒用混合分數(shù)法來模擬,用標準k?e紊流模型模擬氣固兩相流動，對爐內燃燒的輻射與對流換熱采用P-1輻射模型。仿真結果很好的驗證了本文對氣化爐膛中三區(qū)模型劃分的正確性，并進行參數(shù)化研究和仿真結果分析，得出結果與過程仿真結果結果吻合。二、Texaco（德士古）氣化爐技術特點德士古氣化爐是一種以水煤漿進料的加壓氣流床氣化裝置，水煤漿由氣化劑夾帶由專門的噴嘴噴入爐內，瞬間氣化。優(yōu)點：（1） 甲烷含量低，利于甲醇與氨的合成（2） 設備結構簡單，內件很少；理論上可以用于任何煤種（3） 具有較長的實際運行經驗，操作危險性小，可用率達80%-85%（4） 利用水煤漿便于高壓泵送的特點，可以制備壓力很高的粗煤氣（5） 能充分利用一切污水源制作水煤漿（6） 氣化爐的運行費用較低（7） 后續(xù)的除灰系統(tǒng)比較簡化裝置特點：（1）原料適應廣。各種煙煤、氣煤、肥煤，都可以用來制氣，對煤的水分、灰分、可然霧含量、灰熔點等沒有苛刻的要求，這有利于廠家就近選煤，可大大節(jié)約成本。（2）氣體有效成分高。有效成分（CO+H2）80%-82%，魯奇氣化工藝的有效氣成分（CO+H2）只有50%-70%（見表1）。排渣無污染，污水污染小易處理。因高溫氣化，氣體中含甲烷很低（CH4<0.1%），無焦油，廢渣可以綜合利用。（3）氣化壓力范圍大。從2.5~6.5MPa皆有工業(yè)化裝置，以4.0MPa較為普遍，氣化壓力高可節(jié)省合成氣壓縮功。（4）碳的轉化率高。碳的轉化率高達98%。（5）氣化爐熱量利用。氣化爐有激冷，廢鍋，激冷和廢鍋結合的3種流程。可以根據產品進行選擇氣化流程。由激冷工藝制得合成氣，汽氣比達到1.4,特別適合作為生產合成氨和甲醇的氣頭（見表2），也可作為制氫、羰基合成氣等，用途廣泛。廢鍋流程適合用做然氣透平循環(huán)聯(lián)合發(fā)電工程，副產的高壓蒸氣用于蒸氣透平發(fā)電機組，實現(xiàn)多聯(lián)供（6）氣化爐結構簡單生產能力大。氣化爐內無傳動裝置，結構比較簡單，一臺①3200mm的氣化爐氣化壓力4.MPa0生產的合成氣可以日產合成氨760t以上。缺點：對煤質要求方面，要求活性好，灰熔點低，由于其工藝原料是水煤漿（含碳60%左右）要求流動性、成漿性、灰熔點、可磨性、灰份要求嚴格必須試燒認可，改變煤種也需要經過試燒認可。同時水煤漿中含35%水分，因此比氧耗高，比煤耗高。同時氣化爐噴嘴使用周期短，耐火材料容易侵蝕損壞，灰水處理系統(tǒng)較大，濕灰處理較困難，對廠區(qū)環(huán)境影響教大。texaco水煤漿加壓氣化工藝，目前仍是廣泛應用的煤氣化技術之一。它是以氧氣為氣化劑與水煤漿混合霧化后一起高速通過噴嘴進入氣流床反應器（也稱為氣化爐），并在高溫下發(fā)生不完全氧化反應，最終生成H、CO、CO等合成氣…，不生成焦油、酚及高級碳氫化合物等有害副產品，合成氣體可用于生產合成氨、甲醇、二甲醚、醋酸等化學品和循環(huán)發(fā)電。氣化過程為達到較高碳轉化率，采用部分氧化反應釋放大量熱能，維持反應器內溫度在煤灰熔點溫度以上J。但是在實際生產運行中，工藝方面操作條件和控制指標的變化，會出現(xiàn)一系列問題，影響系統(tǒng)正常的運行。三、Texaco水煤漿加壓氣化的工藝流程Texaco氣化爐分為淬火型氣化爐和配置有輻射制冷器的氣化爐（又稱全熱能回收型）。如圖1和圖2所示。兩種氣化爐的上部結構和氣化工藝是相同的，下部合成器的冷卻方式不同。Texaco水煤漿氣化工藝過程包括煤漿的制備和輸送、煤漿氣化和熱量回收、煤氣的冷卻和凈化、閃蒸及水處理等工序。在氣化爐中，工藝氣和灰渣經下降管進入激冷室，激冷室上部有激冷環(huán)，下部進入水中，煤氣中的熔渣迅速冷卻后分離下來，并沉降在激冷室底部，隨后進入渣灌，由排渣系統(tǒng)定時排放；冷卻后的工藝氣在水中激冷至露點溫度，使其處于水蒸氣飽和狀態(tài)滿足變換反應要求，經過側壁上的出口離開氣化爐的工藝氣進入洗滌工序經冷卻凈化后送人變化工序；氣化爐排出的灰水經4級閃蒸后，一部分循環(huán)利用，另一部分作廢水處理。氧氣再循環(huán)圖1淬火型氣化爐氧氣圖2配置有輻射制冷器的氣化爐煤性質的影響水煤漿氣化工藝過程與煤的性質要求有一定的限制，主要包括:煤所含的內水即煤的結合水，能影響煤漿的濃度，內水含量越高，制備的煤漿濃度越低，降低了煤氣的氣化率，同時產生的工藝氣中有效氣的含量低?；曳趾突胰埸c，灰分的主要化學成分是Fe2O3、TiO2、SiO2、A12O3、CaO、MgO、Na，O等，灰分是以結晶成不同的結構的混合物，灰分含量大，氧氣的耗損量也相應的增大，同樣煤的消耗量也增大，灰分每增加1%，氧消耗量增加0.6%;灰分含量高，熔渣對氣化爐的耐火材料沖刷和滲透就大，縮短耐火材料的使用壽命?；胰埸c的高低程度一般用(TiO2+SiO2+A12O3)/(CaO+MgO+Na:O+FeO，+KO)來計算，其比值范圍在1.988—4.329之間屬于易熔j，所以由該式可知CaO、MgO、Na20、Fe:O，、KO含量越多，灰熔點越低，TiO、SiO、A1：O含量越高，灰熔點越高。通過添加含CaO、MgO、FeO等物質的助熔劑，降低煤的灰熔點和黏度，從而能有效的減少工藝管道結垢發(fā)生堵塞現(xiàn)象。煤中的氮、砷含量，氮含量決定著灰水處理系統(tǒng)的pH值和氨的生成，pH值高能減輕對系統(tǒng)的腐蝕，但同樣使得水中的ca“、Mg絕大部分以碳酸鹽的形式存在引起結垢，反之酸度高，對管道和設備的腐蝕也很嚴重，水中pH盡可能保持在7左右；過多的氨，能和系統(tǒng)中生成的CO反應形成碳酸氫銨，在低溫下能堵塞變化工序的管道。砷能使變換系統(tǒng)中的Co-M。催化劑中毒，造成觸媒粉化J。煤漿濃度和粒度的影響Texac。氣化工藝要求煤漿粒度為2.38mm，因為粒度的大小，影響傳熱速度和氣化效率。煤漿含固量為60.5%一63%，煤漿含固量過高，粒度過細，從氣化的角度來講有利于氣化效率的提高，但此時煤漿黏度過大，流動性差，不利于煤漿的輸送和儲備，煤漿流速一般在0.6一0.9m?s之間，大于0.9m?S一時對管道腐蝕嚴重；反之，煤漿濃度過低，粒度過粗，一方面使發(fā)熱量降低，氣化效率低，另一方面還會影響煤漿的成漿性及穩(wěn)定，性，顆粒易于析出，經驗上煤漿濃度增加1%，工藝氣體含量(主要是CO和H的含量)增加0.5%

50 60煤漿濃度理80圖3以上。如圖3所示。煤漿濃度與氣化效率關系產90如550 60煤漿濃度理80圖3以上。如圖3所示。煤漿濃度與氣化效率關系溫度、壓力的影響溫度和壓力對氣化反應的影響煤氣質量主要包括有效氣的組分和熱值，而且氣化過程是一個熱化學反應過程，所以溫度和壓力對于化學過程煤氣產率和化學組成的影響是很顯著的，甚至是起到決定性作用。水煤漿在氣化爐內的反應大致包括熱裂解反應、燃燒反應和氧化還原反應，可用下式表示：氣化過程中，由于壓力的不同，一氧化碳、二氧化碳、氫氣和甲烷的比率也不同，如圖4所示，隨著壓力的增加，煤氣中二氧化碳和甲烷含量增加j，而氫氣和一氧化碳的含量則減少。氣化爐操作溫度的選擇主要取決于煤的灰熔點、煤漿濃度及氧純度，一般在1300一1450"。Texaco氣化工藝用于合成甲醇的氣化壓力是6—8MPa，工藝氣的組成為：C0(40%—46%)、H2(33%—40%)、C02(17%—22%)、CH(400—1500x10)。氣化爐溫度的判斷方法溫度是氣化爐穩(wěn)定運行的前提，爐溫的高低與煤漿流量、煤漿濃度、氧氣流量以及氧煤比有密切關系，其中氧煤比是控制爐溫的主要因素。如圖5所示。氣化爐爐溫是通過安裝在上下不對稱的4支方向互成直角的高溫熱電偶來進行測量的』，熱電偶是根據兩種金屬在不同溫度下產生不同的電勢差來確定被測環(huán)境的溫度。由于氣化爐是在高溫、高壓下長期運行，為了保護熱電偶在高溫下不被爐子內產生的還原性氣體(氫氣'、一氧化碳)所腐蝕，通常向爐內充高壓氮氣。在高溫熱電偶損壞或指示不準的情況下，可以根據一些工藝參數(shù)來判斷和控制爐溫，氣化爐下渣口壓差，如果其值增大，爐溫偏低，而且灰渣中可燃物含量較高。工藝氣中C0含量，其含量隨著爐溫的升高而升高，反之下降。從熱力學可知，850K以下，CH是穩(wěn)定的，另外燃燒為火焰反應，甲烷轉化反應為控制反應，可以用甲烷轉化代替煤轉化，換言之，可以在一定條件下通過甲烷的含量來判斷爐溫，前提是要求作出甲烷含量與溫度之間的關系圖。氣化爐溫度和壓力的大小，會給整個工藝過程危害，例如，渣口與下降管的堵塞、氣化爐耐火材料的浸蝕和磨損、氣化爐合成氣帶水等等，這些危害嚴重時都能造成系統(tǒng)的停車。5結語Texaco氣化工藝控制指標的好壞直接關系到合成氣的質量、氣化強度、灰渣含量、氣化熱效率、碳轉化率，關系到生產效益和經濟效益，因此控制好各項指標是至關重要的。Texaco氣化技術在中國煤化工行業(yè)生產合成氨和甲醇領域的應用，經過了十多年的實踐，使得這一技術越來越成熟，在氣化技術方面積累了豐富的設計、運行經驗，也優(yōu)化和完善了Texaco氣化技術自身的缺點，同時也形成了中國自己的新型水煤漿氣化技術 多噴嘴對置式水煤漿氣化技術。這一技術實現(xiàn)了系統(tǒng)安全、穩(wěn)定長周期運行以及生產效益的大幅度提高。Texaco煤氣化工藝的影響因素Texaco煤氣化工藝的影響因素。參考文獻：李波，郭本陸，張艷群.德士古煤氣化工藝氣管道堵塞的原因及處理方法[J].大氮肥，2008，31(3):187—189.鄭寶祥，史建輝.淺談德士古氣化爐穩(wěn)定運行的要點[J].西部煤化工，2003,20(1):20-22.ChrisHigman.Gasification[M].UnitedStatesofAmeri—ca:ElsevierScience,2003.120—125.張旭東，包宗宏.德士古水煤漿氣化裝置工程設計問題探討[J].化學工業(yè)與工程技術，2005,26(4):37—4O.鄭寶祥.灰渣粘溫特性對德士古液態(tài)排渣氣化運行的影響①.渭化科技，2001,7(2):1—4.許世森，張東亮，任永強.大規(guī)模煤氣化技術[M].北京：化學工業(yè)出版社，2006.145—170.許祥靜，劉軍.煤炭氣化工藝[M].北京：化學工業(yè)出49版社，2004.10—20.尚愛娟.德士古水煤漿氣化爐溫度控制的探討[J].化學工業(yè)與工程技術，2007，28(4):42—45.[9]潘俊.德士古氣化爐支撐板溫度高的原因及解決辦法[J].中氮肥，2006，4(6):5—8.InfluencingfactorsofTexacocoalgasificationprocessWANGYong—kang，LIZheng—ping，RENWen—ping，LIUYin(YankuangGuohongChemicalCo，Ltd.，Zoucheng273500，China)Absact:DescribesthecharaeteristicsofTexacocoalgasificationprocess.Thefactorsaffectingtheprocessopera—tionwereanalyzed，fromthecoa1slurryconcentrati。n、thenatureofcoa1.gasificationtemperatureandgasificationpressure.Itmayprovidecertainreferencemeaningstrationa1‘aI1defiectiVeutilization°fc°alresourcesandgasmeroperationachievedthebeststablestateinlongterm?Keywords:Texacocoalgasification;syngas;coalslurryconcentration(上接第98頁)AnalysisofextractsfromsolventextractionofgroupcomponentstoTongtingcoalHOUCui—li，QINZhi—hong，CHENDe—ren，CHENJuan，ZHANGLi’ying，LIBaomin(KeyLaboratoryofCoalProcessingandEficientUtilizationSchoolofChemicalandEngineering，ChinaUniversityofMiningandTechnology，X~hou221116，China)Abstract:TheSoxheltextractionwascarriedoninsuccessionwithfoursolvents(nhexane，methanol，acetoneandchlomf0m1)t0thethreegroupcomponents(asphahenecomponent，ultra—purecoalandresidues)whichcametromtheTongtingcoalextractedandanti—extractedbytheCS2/NMPmixedsolvent.TheextractswereanalyzedwithFY一IRandGCtoinvestigatethecharacteristieofstructureandexisting