6.3　工艺原理及流程

6.3.1　基本原理

非熔渣-熔渣分级气化技术主要原理是将煤炭加工成浆状，加压送入部分氧化气化炉中产生合成气。

非熔渣-熔渣分级气化工艺与传统气流床煤气化技术有着本质的区别。现有的气流床煤气化工艺，气化炉内原料经历了脱水分和挥发分→燃烧→气化三个阶段。

非熔渣-熔渣分级气流床气化工艺通过氧气的分级加入，使第一段的温度保持在灰熔点以下。燃料在其中不产生熔渣，而是以半焦的形式经过一定的连接方式进入第二段即熔渣气化炉体内；在气化炉下段补充部分氧气，未燃的物料与补入的氧进一步反应，使下段的温度达到煤的灰熔点以上并完成全部的氧化过程，使煤的气化反应过程变为五个阶段，即脱水分和挥发分→燃烧→气化→再燃烧→再气化，从而提高气化效率。分级气化原理图见图6-1。

6.3.2　关于熔渣的基本概念

气化炉中产生的熔渣是指包覆在熔融金属表面的玻璃质非金属物。这样的熔渣主要由氧化物构成，如CaO、FeO、MnO、MgO、Al₂O₃、SiO₂、P₂O₅、Fe₂O₃等，除氧化物外，熔渣还可能含有微量的其他类型化合物甚至金属，如氟化物（CaF₂）、氯化物（NaCl）、硫化物（CaS、MnS）、硫酸盐等。气化炉中的熔渣见图6-2。

6.3.3　气化流程

整个气化工段由制浆、气化、合成气洗涤及灰水处理四个系统组成。

（1）制浆系统　从界区外来的原料煤进入煤斗后由称重给料机称重后进入棒磨机，同时加入水及配制好的水煤浆添加剂研磨到所需的粒度分布，制得质量百分比约为60％的水煤浆，从磨机初步制得的水煤浆经过磨机出口的滚筒筛流出大颗粒后，水煤浆在重力的作用下流入磨机出料槽，煤浆再经泵送入到煤浆槽中。为防止煤浆沉淀，在磨机出料槽和煤浆槽中设有搅拌器。

（2）气化系统　煤浆槽的煤浆依靠重力流到高压煤浆泵，煤浆由煤浆泵加压后，经煤浆切断阀进入工艺烧嘴，与氧气及氧气相混合的二氧化碳、氮气、水蒸气等一起送入气化炉燃烧、反应后经侧面喷氧再次反应。反应生成的粗合成气及灰渣离开气化炉燃烧室一起向下进入激冷室，经过激冷环时，激冷环喷出的雾化水将粗合成气和灰渣激冷至1050℃（煤的变形温度以下），然后进入气化炉下部的水浴。大块渣沉入气化炉底部后经破渣机破碎后进入锁斗后排到渣池，通过抓斗起重机把固体渣捞出。

（3）合成气洗涤　从气化炉激冷室出来的粗合成气通过文丘里洗涤器洗涤后进入合成气洗涤塔底部，被塔底部水洗掉其中细渣后合成气沿洗涤塔向上流动，与从塔中部进入的循环灰水和塔上部加入的冷凝液逆流接触，洗涤掉剩余的颗粒，使出口含尘量小于1mg/m³，送出界区。

（4）灰水处理系统　从气化炉、合成气分离器和合成气洗涤塔底部来的黑水进入低压闪蒸罐，一部分的水经减压闪蒸变成蒸汽，蒸汽送到灰水除氧器作为加热蒸汽。低压闪蒸罐底部排出的水与渣池来的黑水排至真空闪蒸罐闪蒸，大量气体被闪蒸出来后进入真空闪蒸冷凝器冷却后分离，气体由真空闪蒸泵抽走放空后来实现真空闪蒸罐的真空，液体排至灰水槽。

从真空闪蒸罐来的含固量较高的黑水进入沉降槽中，经过絮凝沉淀后，清水溢流至灰水槽。沉降槽底部的固体和水通过泵送至压滤机，形成细渣滤饼送出界区。