德士古水煤浆加压气化工程设计

摘 要 本文就德士古水煤浆加压气化技术在设备布置和管道设计中应该注意的一些地方进行了概括总结

关键词 德士古工艺原理 流程 设备布置 管道布置

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

1、德士古气化技术简介

德士古水煤浆加压气化技术是目前世界上已工业化的先进的气化技术之一，属气流床加压气化法。德士古气化工艺流程按热回收方式不同，分为急冷流程和废锅流程。到目前为止国内的德士古工厂全部采用急冷流程。

2、德士古气化工艺原理及流程简述

2.1 工艺原理

德士古气化以水煤浆进料，以纯氧为气化

剂。气化压力可在2.0～8.5MPa 范围内选择，

气化温度约1300～1500℃，湿煤气主要含有

CO,H2,CO2,H2O,N2,H2S,CH4 等。在气化炉中进行的主要反应有：①煤的热裂解与挥发物的燃

烧反应；②固定碳与气化剂（氧气，蒸汽）间

的反应；③反应生成气体彼此间进行的反应；

④生成的气体与气化剂，固定碳之间的反应。

德士古气化技术的关键所在是在满足水煤浆泵

送的前提下尽可能提高煤浆浓度减少入炉水量

以提高综合气化效率和降低氧煤耗。

2.2 流程简述

2.2.1 煤浆制备和给料系统

碎煤和石灰石粉（或颗粒）分别进入煤料斗和石灰石料斗，经称量给料机进入磨煤机与一定量的滤液、新鲜水混合，在磨煤机中磨成一定粒度分布的约61％浓度的水煤浆经高压煤浆泵送到气化炉工艺烧嘴。

2.2.2 气化和粗渣处理系统

煤浆和氧气一起进入气化炉，在一定压力（由用选择）、约1400℃条件下进行部分氧化反应生成粗煤气。急冷后的粗煤气经文丘里洗涤器和洗涤塔二级洗涤后送至下一工序。熔渣固化后进入破渣机将大块渣破碎。碎渣进入锁斗定期排入渣池，再捞出装车外运。

2.2.3 渣水处理系统

出气化炉急冷室的黑水和从洗涤塔底部排出的黑水在减压后经过闪蒸分离出水中溶解的气体后进入沉降槽，沉降后的固含量约为20％的灰水用泵送至过滤机脱水后滤饼装车外运。

2.2.4 水循环系统

从洗涤塔侧面排出的洗涤水经泵加压后分为两路，一路去文丘里洗涤器作为洗涤水，另一路去气化炉作为急冷水。压滤机处的滤液泵送至磨煤机作为制浆用水。灰水槽中的灰水一部分经降温后送至锁斗冲洗水罐作为锁斗排渣冲洗水，另一部分送至洗涤塔作为系统洗涤补充水，其余灰水降温后排至污水处理。

2.2.5 烧嘴冷却水系统

此系统为一个独立系统，烧嘴冷却水槽中的

水泵送至换热器冷却后再送往气化炉用以冷却工艺烧嘴，从工艺烧嘴出来的冷却水经分离罐后自流入烧嘴冷却水槽循环使用。

3、设备布置

德士古气化装置共分为三个部分：煤浆制

备，气化框架和渣水处理。

3.1 煤浆制备

3.1.1.从经济角度考虑磨煤机应选用棒磨机，

从安全角度考虑，为避免磨煤机滚筒伤人，应

在磨煤机周围设安全护栏。

3.1.2.为便于检修在煤称量给料机进煤口处增

加爬梯，同时增加带灯光的活动式视镜。

3.1.3.煤料斗锥部增加几个手孔，便于在堵煤

时用工具进行清理。石灰石料斗锥部增加压缩

空气管线，以防堵塞。

3.1.4.为防止污染环境，在磨煤机油站周围设

隔油用围堰或在地沟端部设隔油池。

3.1.5.低压煤浆泵考虑设置手动或电动葫芦以

便于检修设备。

3.1.6.煤浆制备的废浆池尽量做大，并为多级

沉降，并考虑如何将废浆取出。（最好使用抓斗）

3.1.7.应将高压煤浆泵的变频柜放在控制室中以延长其使用寿命。

3.1.8.煤浆制备厂房01要多设地沟，少设地漏。

3.2 气化框架

3.2.1.在气化炉托砖板处增加测温点，便于及

时监测托砖板处耐火砖的腐蚀程度。

3.2.2.改动布置将开工抽引器前的阀门放置在

便于操作的地方，或者将开工抽引器改为立式，

取消抽引器分离罐增加放空消音器和液封桶。

3.2.3.锁斗上部的稳定用弹簧在做布置时考虑

将其水平支撑在设备的四周，尽量避免在锁斗

上部斜拉。

3.2.4.气化炉内上升管的支撑要有足够的强度，

以便于能承受压力骤变而产生的震动。

3.3 渣水处理

3.3.1.真空闪蒸槽为真空设备在设备上有增强设

备刚度的补强圈，设备的支撑梁要考虑避开增强

圈以免设备吊装时无法就位。

3.3.4.尽量考虑合理的设备吊装方案和设备检修

方案，给结构专业提出吊装荷载和检修荷载。在

渣水框架一楼泵房由于泵的布置比较集中应考虑设置检修泵用的单轨吊或永久性检修用吊点。

3.3.5.考虑到沉降槽灰水中固含量较高，应将沉

降槽底流泵布置在沉降槽的下面，使泵的进口管

线尽量短。

3.3.6.如果厂区面积足够，可以考虑将过滤机从

渣水框架移出单独布置，以降低渣水框架的高度

并提高渣水框架的有效利用率，同时过滤机移出

可以有效的改善渣水处理装置的环境。

4、管道布置

德士古气化装置的管道布置有其特殊性：浆

料管道，高压管道，易沉积易堵塞管道，高材质

大口径管道等，在管线布置过程中要根据不同介

质类型改变设计思路，以便更好的满足工艺流程

的要求，避免生产过程中的频繁停车。

4.1 煤浆制备

4.1.1.高低压煤浆泵进口管末端用盲板封闭，在

附近设地沟便于停泵时冲洗。

4.1.2.低压煤浆泵回流管线应分开单独回流到煤

浆槽，因泵在一开一备时有死腿，管线易堵。

4.1.3.所有高压煤浆管线上的冲洗及排污口均应从管道上部接出，阀门要尽量靠近主管，在管系的液兜处设置排污短节用法兰和法兰盖封堵用

于管线冲洗干净后排水用，短节的设置要尽量

短。在炉头处与煤浆管线相连的其他管线也应

从上部接出且阀门要靠近主管。对于低压煤浆

管线冲洗及排污口可以从侧面接出并与管底平

齐，但阀门也要尽量靠近主管。

4.1.4.磨煤机进料管上的进水和添加剂管线应

以一定角度斜插入输煤管（角度越小越好）。

4.1.5.所有煤浆管线尽可能采用R=5DN 的弯头

和 45°斜三通或Y 型三通，在无法实现时才采

用R=3.0DN 的弯头和直三通。

4.1.6.为保证在停炉时管线内的煤浆能全部进

入气化炉，煤浆管线进烧嘴前的大小头要采用

底平的偏心大小头。

4.1.7.储罐的就地液位计既要放在易于观察和

不易被损坏的地方，还要尽量靠近储罐进料管

线上的阀门。

4.2 气化框架

4.2.1.针对气化炉烧嘴层的配管应注意以下方面

的问题：配管图上标注的管线标高应为实际安装标高，并在设计说明和技术交中明确说明。对于大口径的煤浆管线和氧气管线因管线的刚度较大，在拆装烧嘴时法兰连接和拆卸有一定的困难，最好在上述两管线靠近工艺烧嘴处各增加一个可调支架。

4.2.2.锁斗冲洗水管线在做应力计算时不仅要考虑管线的柔性还要很好的考虑管线的稳定性，做出合理的管道支吊架。

4.2.3.出于安全考虑，与氧气管道相连的中压蒸

汽、中压氮气、高压氮气管线上的止回阀要距氧

管线最近。

4.2.4.为快速拆装工艺烧嘴在气化炉炉头处要

设足够方便的操作平台，同时要有足够的地方

放置工艺烧嘴桶、预热烧嘴和工具箱。

4.2.5.氧气管线上吹扫用高压氮截止阀后要加

限流孔板，截止阀最好采用角式截止阀以便于

调节高压氮气的流量。

4.2.6.增加气化黑水管线去渣池的排放管线，

这对开停车均十分有利。

4.2.7.开工抽引器前的阀门和盲板要放在易于

操作的地方，而且阀门要尽可能的靠近主管。

4.2.8.激冷水过滤器过滤的污物易堵塞管道，

其上的排污管线要将第一道切断阀装在管口处

而且管线要以较大的坡度接入捞渣机。

4.2.9.开工抽引器分离罐的排污口要改大，在

烘炉和气化炉升温过程中开工抽引器将气化炉

内的赃物和灰尘吸入分离罐，同时抽引器和分

离罐内的铁锈也将沉入分离罐底部，固需将分

离罐的排污管线口径改大。

4.3 渣水处理

4.3.1.气化炉和洗涤塔去高压闪蒸的黑水角阀

底部盲板应堆焊耐磨材料以尽量延长其使用寿

命。

4.3.2.文丘里流量计和楔形流量计上的导压管

有DN80 口径的根部阀，要留出足够的安装空间

（洗涤塔平台附近的配管要尤其注意）,黑水管

线和灰水管线上的隔膜式压力表必须竖直安

装，如在立管上安装，需在压力表根部处增加

弯头。

4.3.3.真空闪蒸槽渣水出口的弯头最好改为可

拆卸的斜三通同时加盲板，便于防腐和清理废渣。

4.3.4.对于输送黑水及固含量较高的灰水管线

和泵，在配管时既要考虑管线的柔性、阀门的

可操作性、泵的可检修性同时还要考虑在管道

分支处阀门要尽可能的靠近，尽可能的减少死腿体积，以免管线频繁的堵死。尤其应注意高压闪蒸槽进口黑水管线和压滤机进料管线。

5、结束语

代引进以来，国内几套德士古水煤浆加压气化装置经过十几年来的运行，都暴露了一些工程设计上的问题。这些问题，一部分是该工艺技术固有的缺陷，一部分则是工程经验的不足。这些问题将对今后新上装置起到很好的借鉴作用。