毕业设计（论文）题目德士古水煤浆气化技术概况与发展专业学生姓名学号小组成员指导教师完成日期新疆石油学院1、论文（设计）题目：德士古水煤浆气化技术概况与发展2、论文（设计）要求：3、论文（设计）日期：任务下达日期完成日期4、系部负责人审核（签名）：新疆石油学院毕业论文（设计）成绩评定1、论文（设计）题目：德士古水煤浆气化技术概况与发展2、论文（设计）评阅人:姓名职称3、论文（设计）评定意见：成绩：5、论文（设计）评阅人（签名）：日期：德士古气化技术概况与发展摘要本文简要介绍了德士古气化技术现状、原理、工艺流程，以及一些存在的问题。
煤气化，即在一定温度、压力条件下利用气化剂(O2、H2O或CO2)与煤炭反应生成洁净合成气(CO、H2的混合物)，是对煤炭进行化学加工的一个重要方法，是实现煤炭洁净利用的关键。
1984年我国建设了我国第一套Texaco水煤浆气化装置，气化炉是水煤浆加压气化技术的关键设备之一。
目前，国内外最常用的水煤浆气化炉是德士古气化炉。
Texaco气化炉由喷嘴、气化室、激冷室(或废热锅炉)组成。
其中喷嘴为三通道，工艺氧走一、三通道，水煤浆走二通道。
介于两股氧射流之间。
水煤浆气化喷嘴经常面临喷口磨损问题，主要是由于水煤浆在较高线速下(约30 m ／s)对金属材质的冲刷腐蚀。
喷嘴、气化炉、激冷环等为Texaco水煤浆气化的技术关键。
最后是对德士古气化技术的展望，还有新型煤气化技术发展前景，及发展重要意义。
从我国经济发展全局出发，结合我国的能源资源结构和分布，寻求行之有效的替代石油技术，以缓解我国石油进口的压力．水煤浆代替燃油技术在国内外已经成熟，用水煤浆代替原油对我国国民经济发展具有重要的战略意义．关键词德士古煤气化，水煤浆，气化炉，工艺烧嘴目录1.德士古水煤浆气化技术概述 (1)1.1 水煤浆技术的发展 (1)1.2 德士古水煤浆加压气化技术............................................................................... 错误!未定义书签。
2.德士古水煤浆气化工艺流程 (1)2.1 制浆系统 (1)2.2 合成气系统 (2)2.3 烧嘴冷却系统 (4)2.4 锁斗系统 (4)2.5 闪蒸及水处理系统 (5)2.6 德士古水煤浆气化工艺过程简述 (6)3．德士古水煤浆气化反应原理 (7)4. 德士古水煤浆技术发展的重要意义 (7)4.1 水煤浆代替燃油是国家经济发展之需要 (8)4.2 水煤浆产品有着巨大的国际国内市场 (8)4.3 水煤浆是洁净燃料，环保效益好 (8)参考文献 (9)致谢 (10)1.德士古水煤浆气化技术概述德士古水煤浆加压气化工艺简称TCGP，是美国德士古石油公司Texaco在重油气化的基础上发展起来的。
1945年德士古公司在洛杉矶近郊蒙特贝洛建成第一套中试装置，并提出了水煤浆的概念，水煤浆采用柱塞隔膜泵输送，克服了煤粉输送困难及不安全的缺点，后经各国生产厂家及研究单位逐步完善，于80年代投入工业化生产，成为具有代表性的第二代煤气化技术。
水煤浆是70年代末国际石油危机时出现的一项煤炭高新技术产品，它是由70％左右的煤炭、30％的水和少量添加剂组成的外观像重油的产品．水煤浆技术是将固态的煤燃料变为液态的煤基燃料．它既保留了煤的燃烧特性，又具备了类似重油的液态应有的特点．用它代替重油燃烧，是一种制备相对简单、便于运输储存、安全可靠的新型清洁燃料，在西方发达国家已经得到工程应用．我国是一个煤炭资源丰富而石油资源相对短缺的国家，煤炭消耗占我国能源总消耗的75％．随着我国工业化进程的加快的战略选择，是“十五”期间我国煤炭结构调整的一个重要方向，实施洁净煤战略，发展水煤浆技术是保证我国能源安全和可持续发展。
1.1 水煤浆技术的发展能源是社会和经济发展的重要物质基础国外水煤浆技术的发展和应用主要受国际油价市场的影响, 多数科技发达国家是作为技术储备来研究。
煤炭是我国的主要能源, 在未来的相当长的时间内, 我国能源以煤炭为主的格局不会改变, 自1990 ～2006年, 煤炭在我国能源生产构成中的比例已经超过75%。
2005年, 我国能源生产构成: 原煤76.3%,原油12.6%, 天然气3.2% , 水电7.9%[ 1 ]。
由此可见, 我国石油资源十分短缺, 同年我国石油净进口量1136亿t, 对外依存度达到4219% , 预计到2010年,国产原油只能满足需求量的58%, 2020年我国石油对国际市场的依赖程度将达50%以上。
因此, 立足于我国能源资源的特点, 开发煤代油技术, 对于我国的经济建设和能源安全具有战略意义。
水煤浆是70年代石油危机中发展起来的一种煤基流体燃料。
它是由约70%的煤粉、30%的水和少量化学添加剂组成的混合体, 约2 t或215 t普通水煤浆代替1 t重油。
因水煤浆具有良好的流动性和稳定性, 可以象油一样实现全密封储运和高效率的雾化燃烧。
制浆过程基本上属于物理过程, 工艺简单, 生产成本低, 投资小, 属于一种见效快、节能和环保型的较为理想代油燃料。
实际上, 水煤浆应用领域相当广泛, 如许多种类工业锅炉、窑炉等, 可以实现水煤浆替代燃油。
2.德士古水煤浆气化工艺流程2.1 制浆系统制浆系统用于水煤浆的制备。
原料煤经煤称重给料机计量后送入磨煤机，同时在磨煤机中加入水、添加剂、石灰石、氨水，经磨煤机研磨成具有适当粒度分布的水煤浆，合格的水煤浆由低压煤浆泵送入煤浆槽中。
磨机高浓度磨矿制浆工艺：原煤→破碎→高浓度磨碎→搅拌→滤浆→成品水煤浆↑↑↑水添加剂稳定物图2.1.1 磨煤系统2.2 合成气系统水煤浆经高压煤浆泵加压后与高压氧气经德士古烧嘴混合后呈雾状喷入气化炉燃烧室，在燃烧室中进行复杂的气化反应，生成的煤气和熔渣经激冷环及下降管进入气化炉激冷室冷却，冷却后合成气经文丘里洗涤器进入碳洗塔，熔渣落入激冷室底部冷却、固化，定期排出。
在碳洗塔中，合成气进一步冷却、除尘，并控制水气比，然后合成气出碳洗塔进入后工序。
图2.2.1 气化炉工艺PID图2.2.2 碳洗塔工艺PID2.3 烧嘴冷却系统德士古工艺烧嘴是气化装置的关键设备，一般为三流道外混合式，在烧嘴中煤浆被高速氧气流充分雾化，以利于气化反应。
由于德士古烧嘴插入气化炉燃烧室中，承受1400度座右的高温，为了防止烧嘴损坏，在烧嘴外侧设置了冷却盘管，在烧嘴头部设置了水夹套，并由一套单独的系统向烧嘴供应冷却水，该系统设置了复杂的安全连锁。
2.4 锁斗系统落入激冷室底部的固态熔渣，经破渣机破碎后进入锁斗系统，锁斗系统设置了一套复杂的自动循环控制系统，用于定期收集炉渣。
在排渣时，锁斗和气化炉隔离。
锁斗循环分为减压，清洗，排渣，充压四部分，每个循环约30分钟，保证在不中断气化炉运行的情况下定期排渣。
图2.4.1 锁斗系统PID2.5 闪蒸及水处理系统该系统主要用于水的回收处理。
气化炉和碳洗塔排出的含固量较高黑水，送往水处理系统处理后循环使用。
首先黑水送入高压、真空闪蒸系统，进行减压闪蒸，以降低黑水温度，释放不溶性气体及浓缩黑水，经闪蒸后的黑水含固量进一步提高，送往沉降槽澄清，澄清后的水循环使用。
图2.5.1 灰水处理系统2.6 德士古水煤浆气化工艺过程简述德士古水煤浆加压气化的基本工艺过程是用高压煤浆泵将煤浆送入烧嘴，同时将来自空分的高压氧也送入烧嘴，氧走烧嘴的外环隙和中心管，煤浆走内环隙，二者一起由烧嘴喷入气化炉中，充分混合雾化，在1350～1400 ℃温度下进行气化反应，生成的高温合成气和熔融渣一起流经渣口，激冷环、下降管，进入激冷室的激冷水中。
高温合成气和熔融渣与激冷水直接接触激冷，激冷的目的是将高温气体直接冷却到该压力下的饱和蒸汽温度，将熔融渣冷却后沉积，实现气渣分离。
分离出的渣经破渣机，通过锁斗定期排入渣池，由捞渣机捞出装车外运。
激冷水是由激冷水泵从洗涤塔抽出，送入激冷环，并沿下降管内壁旋转均匀分布下流。
激冷水在下降管内壁形成的水膜，不仅避免高温气流及熔渣与下降管内壁直接接触而保护下降管，同时也逐渐降低气体温度。
在激冷水中激冷后的合成气沿下降管和上升管的环隙空间均匀鼓泡上升，出激冷室后，经文丘里洗涤器和洗涤塔进一步降温除尘，再送往CO变换。
图2.6.1 德士古水煤浆工艺流程3.德士古水煤浆气化反应原理水煤浆和99.6%纯氧经德士古烧嘴呈射流状太进入气化炉，在高温、高压下进行气化反应，生成以CO + H2为主要成分的粗合成气。
进入气化炉的水煤浆在气化炉内的反应过程大体可分为三个反应区段:裂解区、燃烧区、气化区。
在裂解区主要进行了水煤浆中水分的蒸发、挥发份的脱除和热裂解,该过程需要的热量主要来源于炉内高温环境辐射的热量,回流过来的高温反应气的加热。
煤脱除挥发份以后变成煤焦。
在燃烧区主要进行的是燃烧反应。
首先发生燃烧反应的是裂解区产生的可燃气体,以及少量的从回流区卷吸进来的反应气,紧接着发生煤焦的燃烧反应。
燃烧反应的主要产物为CO2 ,只有在气化炉内的大部分氧气消耗掉以后才产生CO的反应。
气化炉内的氧气消耗过程为:与可燃气反应约占入炉总氧的10 % ,与煤焦反应产生CO2约占炉总氧的60 % ,与煤焦反应产生CO 约占炉总氧的30 %。
与氧气的消耗情况相对应,煤焦的消耗情况为:燃烧产生CO2消耗煤焦总量的30 % ,燃烧产生CO约占煤焦30 % ,还有约40 %的煤焦在燃烧区未能参加燃烧反应而直接进入了气化区。
在气化区主要发生煤焦和水蒸气的反应、煤焦和CO2的还原反应以及其他一些氧化还原反应。
气化反应是气化炉内的主要反应,存在着化学反应平衡的问题,需要较长的时间,较多的热量,对气化反应的结果影响也比较大。
在各阶段反应所需要的时间划分上,裂解反应和燃烧反应所占的比例很小,约占不到10 % ,气化还原反应所占的时间较多约占90 %以上。
下面是气化炉内几种物质与碳的反应速率对比:燃烧反应:C + O2 = CO2的反应速率为10000 ;还原反应:C + H2O = CO + H2的反应速率为4 ,C + CO2 = 2CO 的反应速率为1 。
从碳的反应速率可以看出,燃烧反应的速率非常大,还原反应的速率相对比较小,所以还原反应所占的时间比例比较大水煤浆制备其内容主要侧重于研究各种外在和内在因素对水煤浆流变性质的影响, 对高浓度水煤浆制备和改善水煤浆流变学性质等起到了至关重要的指导作用。
煤炭特性对煤成浆性和煤浆流变性的影响[1]煤质是影响煤浆流变性的首要因素。
能否制备出高浓度、低黏度水煤浆, 煤质是关键。
这取决于煤的表面物理的、化学的结构特征, 包括煤表面亲水性、煤孔隙度及煤孔结构特征、煤岩相组成、煤矿物质组成、可磨性、介质中离子强度组成、煤表面电化学性质等因素。