涤器中除尘并进一步冷却，再经脱硫后入一台65MW的燃气轮机进行发电。废热锅炉产生11MPa的高压饱和蒸汽，并由燃气轮机排出的烟气进行过热，该过热蒸汽进入55MW的蒸汽轮机发电。两台机组共发电120MW，除了工厂自用(包括制氧设备在内)外，可外供电力IOOMW。如按总输入能量计算，包括气化效率在内的总发电效率为34％，其三废排放量仅为联邦标准的1/10，能满足环保要求，这在当时是一项成功的范例。
七、德士古水煤浆气化炉的优点
(1) 煤种适应性广。德士古气化工艺可以利用次烟煤、烟煤、石油焦、煤加氢液化残渣等。不受灰熔点限制( 灰熔点高可加助熔剂) , 同时因煤最终要磨制成水煤浆,故不受煤的块度大小限制。原设计为河南义马煤, 但在近几年煤炭市场紧俏的情况下, 我们经常掺烧山东、陕西等地的煤种, 经过局部的工艺调节, 同样能够平稳运行。
(2) 连续生产性强。气化炉的原料———煤浆、氧气的生产是连续的, 因此也就能够连续不断地进入气化炉。排渣经排渣系统固定程序控制, 不需停车, 气化开停少, 系统操作稳定。迄今单炉连续稳定运行最长已达53天。
(3) 气化压力高。气化炉内的高压, 首先是相同质量的产品气大幅度减小了比 积, 提高了单炉产量; 其次产品气具有的高压节省了煤气压缩所需要的能耗和费用。对于淮化公司4.0MPa 级的气化炉而言, 仅在合成气压缩一项, 年节约开支约合950 万元( 根据单炉实际产干气量34500Nm3/h、气体平均分子量23、出炉压力3.85MPa
及市场电价折算而得) 。对于压力级别更高的气化工艺而言, 则收益更多。
(4) 合成气质量好。国内外已有的德士古水煤浆气化工艺产品煤气中有效成份( CO+H2) 一般都在80%以上。淮化公司采用的义马煤因成浆性较差, 煤气中CO+H2≥75%, CH4<0.1%, 可作为生产氨、甲醇的原料气, 也可用于联合循环发电。
(5) 气化温度高。气化炉运行温度一般在1100～1540℃, 提高了煤的碳转化率。淮化公司气化炉实际运行温度在1370±30℃左右, 碳转化率高达96%～98%以上; 同时, 高温产生的热能回收后生产蒸汽, 能满足其它工序的生产需要。
(6) 安全性能好。由于德士古工艺采用湿法磨煤,避免了干磨法中煤粉这一易燃易爆物质给工业生产带来的巨大安全隐患。德士古公司最初的设计为将原料煤干燥后磨制成煤粉, 再进入混合槽调配成煤浆。1978年, 前西德鲁尔煤/鲁尔化学公司在德国豪伯荷森建成一套工业性示范装置, 该装置是在对德士古煤气化法进一步研究的基础上建成的, 其相对于最初的德士古工艺两大显著特点就是将煤的干磨改为湿磨以及提供了比较完善的热回收流程。
(7) 有利于环保。首先, 德士古气化工艺由于气化炉内温度高, 所以不生成焦油、酚等污染环境的副产物,废水主要成份是含氰化合物, 远比煤焦产生的废水易于处理; 其次, 气化系统的水在本系统内循环使用, 外排废水很少( 在0.5t/tNH3以下) , 远比其它气化方法产生的废水量少; 第三, 配制水煤浆时, 可利用工厂排出的含大
量有机物、较难生化处理的废水。如淮化公司使用焦化含酚废水16t/h, 用于配制水煤浆, 从而大幅度降低了因满足环保要求而支出的废水处理费用; 第四, 气化炉渣为固态排放物, 没有飞灰等带出, 不污染环境, 而且是良好的建筑材料。 八、德士古水煤浆气化炉的缺点
(1) 制浆噪音大。煤在磨制( 球磨、棒磨) 成煤浆的过程中, 由于磨料( 钢球、钢棒) 的相互碰撞, 不可避免地产生噪音污染, 一般制浆厂房的噪音都在95dB 以上, 给现场操作人员的身体健康带来极为不利的影响。
(2) 煤浆泵备件消耗高。其主要备件隔膜及单向阀的使用寿命基本在4～6 个月, 其中单向阀每套价格在11500 元左右, 隔膜每只约8000 元, 每台泵需用单向阀6 套, 隔膜3 只, 维护费用很高; 并且到目前为止, 该类备件完全依赖进口, 购买周期长, 给稳定生产带来隐患。
(3) 水煤浆气化氧耗高。德士古气化炉氧耗一般都在400Nm3/1000Nm3 ( CO+H2) 以上。为了降低氧耗, 需选择灰份低、灰熔点低的煤, 且煤的成浆性要好, 以便制得高浓度的煤浆, 减少气化炉内气化水而耗氧。当煤的灰份、灰熔点上升, 成浆性能降低时, 氧耗将大幅度提高, 同时助熔剂、煤浆添加剂、炉砖的消耗也迅速上升,降低了系统的经济效益。
(4) 需备用热源。德士古气化炉投料时, 其炉内温度必须在1000℃以上方可, 这就要求本系统外有备用热源设备, 已经超出了大部分
工矿企业常规的水、气、汽公用工程; 另外, 如果需要维持热备用炉, 其能耗是很大的, 需煤气150～1500Nm3/h、空气150～1500Nm3/h 及部分抽引蒸汽和冷却水。
(5) 气化炉耐火材料寿命短。气化炉耐火材料一般包括背衬砖、支撑砖及向火面砖。其中向火面砖的使用寿命是决定气化炉能否长周期运行、降低生产成本的关键因素之一。
(6) 排渣系统阀门损耗大。淮化公司气化炉的收渣、排渣系统介质为水激后的固态煤熔渣, 具有很高的硬度, 因此对系统阀门造成很强的磨损伤害, 经常引起收、排渣系统阀门内漏、开关故障从而影响生产。该部分阀门因要对抗高硬度炉渣的冲刷, 故阀门材料必须具有很高的硬度和很强的耐磨性, 目前国内的制造水平还难以满足这些要求, 基本依赖进口。每台阀门的价格均在数十万元至百余万元, 耗费巨大, 且同样存在购买周期长的问题。
(7) 洗气、渣水系统易堵塞。由于煤气出炉时不可避免地携带一定量的煤渣灰, 渣水内含灰就更不必说。因此, 随着运行时间的延长, 在洗气、渣水系统沉积, 引起阻力增加及管路堵塞。据统计, 淮化公司因洗气系统阻力大及渣水系统堵塞造成的停炉约占全部停炉次数的50%。 从操作性能、运行稳定性及经济效益等各方面综合评价, 德士古水煤浆加压气化工艺优势远远强于劣势。 九、总结
德士古水煤浆气化工艺是具有代表性的第二代煤气化工艺 ,经过各国的逐步完善 ,其技术趋于成熟 。我国引进德士古煤气化技术
不仅提高了我国煤气化的技术平 ,也带动了相关技术的研究和发展 ,如工艺烧嘴 、耐火材料 、 相关仪表 、阀门等在国内均有制造商可以生产 ,并有较好的业绩 。德士古工艺也存在着一些突出问题 ,若这些问题得以解决并且大量采用国产设备 ,德士古工艺在我国将会成为节能 、低耗 、低投入的主流煤气化技术。
