多喷嘴水煤浆气化炉应用与优势.docx

多喷嘴对置式水煤浆气化技术及其优越性
刘永操
（中国矿业大学化工学院江苏徐州221116）
摘要：介绍了我国自主研发、拥有自主知识产权的多喷嘴对置式水煤浆气化技术的开发及工业化应用，多喷嘴对置式气化炉流场结构及多喷嘴进料的特点，技术特点及工艺指标，对比单喷嘴气化炉，阐述多喷嘴对置式水煤浆气化技术的优势，并指出多喷嘴存在的问题和发展方向。
关键词：多喷嘴对置式水煤浆气化技术流场结构工艺特点技术优势
1.简介
气流床气化技术因煤种适应范围比较广，气化温度、压力高，易于大型化，成为煤气化技术的发展方向。目前国际上应用较多的气流床气化技术主要有，以水煤浆为原料的多喷嘴对置式水煤浆气化技术、GE(Texaco)气化技术和GlobalE-Gas气化技术，以干煤粉为原料的Shell气化技术、Prenflo气化技术和GSP气化技术。其中多喷嘴对置式水煤浆气化技术是我国自主创新、自主知识产权的煤气化技术，该技术的成功开发和产业化，为我国大规模开展的煤化工事业提供了关键的气化技术，同时标志着我国在水煤浆气流床气化技术方面达到国际领先水平。
2.多喷嘴对置式水煤浆气化技术的开发及工业化应用
2.1技术开发
多喷嘴对置式新型水煤浆气化技术是由华东理工大学、兖矿鲁南化肥厂(水煤浆气化及煤化工国家工程研究中心)、中国天辰化学工程公司共同承担的“九五”国家重点科技攻关项目，并已申请了国家专利。多喷嘴对置式水煤浆气化技术在兖矿鲁南化肥厂进行了中试研究。该技术于2000年1月通过了专家鉴定，专家对新型水煤浆气化炉技术给予了高度的评价。认为所开发的新型(多喷嘴对置)水煤浆气化炉技术性能优于德士古气化炉，已经达到国际领先水平，并可望在以下方面发挥作用：推进化肥领域的技术进步；促进动力燃料及大宗化学品原料路线由油基向煤基的转换；促进煤清洁利用产业的发展。以多喷嘴对置式水煤浆气化工艺为核心技术,由国家发改委重大技术装备研究项目资金支持建设的山东华鲁恒升300kt/a合成氨装置于2005年6月建成投产,目前运行平稳。该建设项目获得了2006年中国石油和化学工业协会科技进步特等奖。
2.2工业化应用
已经投入运行的生产装置有；兖矿国泰化工有限公司甲醇、醋酸装置2台Φ3400mm日处理原煤1150t的气化炉；山东华鲁恒升化工股份有限公司300kt/a合成氨装置1台Φ2800mm日处理原煤750t的气化炉。正在建设的装置有；兖矿国泰化工公司甲醇装置1台Φ3400mm日处理原煤1150t的气化炉；兖矿鲁南化肥厂合成氨装置1台3400mm日处理原煤Φ1150t的气化炉；江苏灵谷化工有限公司合成氨装置2台Φ3880mm日处理原煤1800t的气化炉；江苏索普集团化工有限公司醋酸装置3台Φ3400mm日处理原煤1500t的气化炉；山东滕州凤凰化肥有限公司合成氨装置2台Φ3400mm日处理原煤1500t的气化炉。
3.多喷嘴对置式气化炉流场结构
四喷嘴气化通过烧嘴的物料(水煤浆及氧气)在同一水平面上向中间对喷，物料撞击后形成由射流区、撞击区、撞击流股、回流区、折返流区和管流区组成的气化炉内流场。多喷嘴对置式气化炉流场结构示意见图1
(1)射流区
流体经喷嘴以很高的速度喷射出来，将其周围的部分气体卷吸带动一起向下游流动，随着射流束的延长，射流的宽度逐渐扩展，流速逐渐减弱，直至与相近的射流边界相交，射流段结束，进入撞击区。

(2)撞击区
当多个喷嘴的射流股交汇后，就会在气化炉的中心部位产生相互的剧烈碰撞和交混运动，该
区域称为撞击区。撞击区内射流速度脉动剧烈，湍流强度大，混合作用好。
(3)撞击流股区
射流股在对撞后，径向速度逐步降低，逐渐转化为轴向速度，形成两个新的气流束,分别向气化炉轴线的上、下2个方向运动,形成撞击流股,撞击流股所在的区域称为撞击流股区。
(4)折返区
向上的撞击流股流动到气化炉的拱顶后,受气化炉拱顶的阻挡,又折返回来,紧贴气化炉的炉壁向下流动,形成折返区。
(5)回流区
在射流区的周围,炉体内部的高温气流在高速射流的卷吸和抽引作用下,部分高温气流进入射流股,这些能够进入射流股的炉体内高温气流所在的区域称为回流区。炉内气流的汇入强化了射流股内部的传热和气化炉内物料的混合,对气化反应十分有利,对燃烧器(工艺喷嘴)的稳定运行和物料的点燃至关重要,对延长喷嘴的寿命也很有益。
(6)管流区
在气化炉的下部,向下的撞击流股和折返流股逐渐混合为一体,形成基本沿气化炉轴线平直向下流动的平稳流体,就象管道内的平稳流体一样,所以称该区域为管流区。
4．多喷嘴对置式水煤浆气化技术技术特点和工艺优势
4.1技术特点
（1）该技术开车方便、操作灵活、投煤负荷增减自如，自动化程度高，全部采用集散控制系统(DCS)控制，特别是氧煤比完全可以投自动串级控制。
（2）多喷嘴对置式气化炉喷嘴之间的协