清华炉气化技术的原理及在煤化工行业的应用
3-清华炉煤气化技术研究和应用及煤气化技术选择思考
5
江苏华昌化工股份有限公司
Describe a vision 合成氨 of company or 正在建设（2+1） strategic 丁辛醇 contents.
6
华电新疆昌吉能源化工有 气化炉 直径：2800mm， 压力：6.5MPa 限公司 山东金诚化工科技有限公 气化炉 直径：2600mm， 压力：6.5MPa 司 中盐德邦（江苏）化工股 气化炉 直径：2800mm， 压力：6.5MPa 份有限公司
The water flow rate during the period of power loss of the whole plant
3.1.4 单炉可用率更高的水煤浆气化技术
采用水冷壁结构，从而不必每年停车更换锥底砖（需要15天左 右），定期更换全炉向火面砖（需要2个月），单炉年运转可达 8000小时以上，为系统不配置备用炉创造了条件 新的烧嘴冷却结构和冷却流程，烧嘴的热应力降低，使用寿命 为现有烧嘴的2倍以上 气化炉启动快，系统响应快；烧嘴使用寿命长。
使用140天后的工艺烧嘴，预计寿命可以达到180天
3.1.5 成本大幅度降低的水冷壁气化技术
承压钢壳温度比耐火砖炉气化炉降低100℃左右，减少散热损失；
钢壳材料要求降低，制造成本降低
时外壳温度降低也减少了气化炉的散热量，热效率提高。
3.2 改造在用的耐火砖气化炉
主要效益
Description of the contents
9
新疆天业集团天辰化工有限 12 公司
13 14
气化炉 直径：2800mm， 压力：6.5MPa
正在设计（2）
乙二醇、1,4丁二 醇，甲醇
兴安盟乌兰泰安能源化工有 限公司
清华炉煤气化技术在褐煤等低阶煤的应用及煤种适应性优势分析201310
寺河二号井15＃原末 寺河二号井9＃原末浮 煤
45.0 47.6
二、煤种适应性优势
1、“三高煤”的气化
清华大学
盈德清大
晋煤煤质灰熔点
寺河15＃原 凤凰山9＃原 凤凰山9＋15＃混洗 凤凰山9＃洗 赵庄矿3＃原 长平矿3＃原 寺河3＃原 成庄矿3＃原 寺河9＃原 王台矿15＃洗 寺河9＃洗 凤凰山15＃原 凤凰山15＃洗 DT 1346 1347 1384 1418 1393 1422 1380 1399 1480 1468 1494 ﹥1550 ﹥1550 ST 1363 1384 1413 1440 1449 1499 1452 1501 1517 1571 1549 ﹥1550 ﹥1550 HT 1387 1398 1442 1452 1485 1507 1523 1525 1528 1576 ﹥1550 ﹥1550 ﹥1550 FT 1408 1421 1473 1478 1511 1520 1532 1540 1542 1579 ﹥1550 ﹥1550 ﹥1550
水冷壁比较
清华大学
盈德清大
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水冷壁比较
清华大学
盈德清大
一、不同给料形式的单喷嘴顶置式气化 炉流场差异 1、HT-L炉（干粉）
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水冷壁比较
清华大学
盈德清大
一、不同给料形式的单喷嘴顶置式气化 炉流场差异 1、HT-L（干粉）
流场特点：
A、惰性气体携带； B、射流速度很低，通常小于10m/s； C、弥散流。
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水冷壁比较
清华大学
盈德清大
一、不同给料形式的单喷嘴顶置式气化 炉流场差异 1、HT-L（干粉）
清华炉气化技术特点及应用
清华炉气化技术特点及应用发布时间：2021-12-24T01:14:24.055Z 来源：《中国科技人才》2021年第27期作者：潘洪杰[导读] 作为本土的气化技术——清华炉气化技术，具有良好的运行优势,发展前景广阔，将会得到更为广泛的应用。
新疆天业汇合新材料有限公司 832216摘要: 我国的能源结构国情“富煤、少油、缺气”的特点，煤炭资源占有较大的比例，作为本土的气化技术——清华炉气化技术，具有良好的运行优势,发展前景广阔，将会得到更为广泛的应用。
关键词: 水煤浆; 清华炉; 气化清华炉气化技术是清华大学与北京盈德清大科技有限责任公司联合研发的具有自主知识产权的水煤浆水冷壁煤气化技术。
清华炉气化技术可应用于国家重点新能源领域，煤炭的清洁利用及石油、天然气的替代项目。
清华炉气化技术可适用于煤制天然气、煤制烯烃、煤制氢、煤煤制油、制甲醇、煤制乙二醇、煤制芳烃、合成氨、冶金、石化等行业。
清华炉气化技术先后在山西丰喜肥业的甲醇项目、新疆天业（集团）有限公司1,4-丁二醇项目、大唐呼伦贝尔化肥有限公司的合成氨项目、克拉玛依石化工业园区气化岛工程项目等多个企业运行平稳，安全可靠。
1 清华炉气化技术的特点清华炉气化技术与我国自主研发的多元料浆气化炉、四喷嘴气化炉气化技术比较（见表1），具有显著的优势：表1清华炉和、多元料浆气化炉、四喷嘴气化炉主要技术比较通过比较可知，清华炉气化技术具有以下特点：1.1装置运转时间长清华炉气化技术，烧嘴头部采用特殊处理，一次连续运行周期保证100天以上，每年不再因为更换耐火砖而停炉检修，年运行时间可达到7200h。
1.2安全可靠清华炉气化技术成熟，用水煤浆进料稳定可靠，水冷壁挂渣稳定。
运行安全可靠，避免了干粉煤进料不稳定、易燃、易爆、易磨损、泄漏等难题。
1.3煤种适应性强清华炉气化技术气化温度不受耐火材料限制，工业实际运行温度已达1520℃，甚至更高，碳转化率高，气化反应速度快，煤种适应更广，能够气化高硫、高灰份、高灰熔点煤，可实现原料煤本地化。
清华炉托起中国煤化工的强国梦讲解
清华炉：托起中国煤化工的强国梦2013-03-13 10:56:37 来源：中国网查看评论进入光明网BBS 手机看新闻党的“十八大”报告提出了“实施创新驱动发展战略”，正是在“创新”理念的指引下，我们国家近些年来，在众多科技领域都取得了令人欣慰的突破和发展。
其中，以神舟号飞船和蛟龙号深潜器为代表的“上天入海”创新领域因为公众关注度高，便广为社会和大众所知，而在一些基础科研领域和工业领域的创新，尽管不太为普通人所了解，但其“创新发展”所取得成绩的意义，也同样是巨大的。
在这当中，我国煤化工领域的一项重要成果和突破——“水煤浆水冷壁清华炉煤气化技术”（以下简称第二代清华炉技术）便尤其值得人们关注。
煤化工大国的尴尬中国是一个多煤、贫油、少气的国家，正因为如此，煤炭在我国的能源消耗中，始终占有非常大的比例。
据《（2012）中国能源发展报告》显示，2011年中国煤炭消费34.25亿吨，占能源消费总量近7成。
远远高于世界平均水平。
在我国消耗的煤炭中，有相当一部分是用作煤化工，因此如今我国还是世界上最大的煤化工生产国家，世界其他所有国家的煤化工加起来也达不到中国规模的1/3。
煤化工行业的关键技术之一是煤气化技术，而煤气化技术的核心便是气化炉，可以说，气化炉水平的高低是直接制约煤化工企业经济效益与安全环保问题的关键性硬件因素。
而在这一领域，在刚刚打开国门的改革开放之初，我国与发达国家的先进水平相比，存在着较大的差距。
于是，从上个世纪八十年代起，国外行业巨头们便纷纷“抢滩登陆”，竞相要在庞大的中国市场“分得一杯羹”。
在随后二十多年时间里，数量众多的各种国外气化炉技术被引进，这使得中国企业在付出巨额引进资金的同时，还承担了巨大的风险：不仅是因为一些引进技术在国外就尚属“试验阶段”，中国成为了“试验场，”而且即使是一些在国外已经成熟的技术，在中国还因为煤质等因素，存在着“水土不服”的问题。
例如，尽管壳牌煤气化技术先进，但并非十全十美，有些企业引进后要经历漫长的调试才能投产，部分企业为此还追加了高达上亿元的投资；投资数亿元建于上海的世界上惟一工业化的U-Gas引进气化装置，早已于2003年退出历史舞台……一方面，需要打破这种“乱象”和“尴尬”，而另一方面的情况则是——为摆脱对石油的过度依赖和调整化工原料结构，在一个相当长的时期内，煤化工行业都是我国需要大力发展的产业，因此有行业权威专家认为，到2020年，我国对煤气化炉的需求量将达到2250套。
气化炉的技术资料全
应用单位二：山西南耀集团昌晋苑焦化有限公司
项目使用的煤种为山西南耀高灰熔点煤
有效合成气(CO+H2)产量71000Nm3/h 气化炉采用6.5MPa、 ϕ2800mm/ϕ3800mm
根据用户实际情况和需求，该项目废锅 设计相对较小，项目主要优势体现在变 换不需要添加蒸汽，气化炉每小时副产 10.0MPa的饱和蒸汽~40吨。折合每 1000Nm3有效气副产蒸汽量为0.56吨
社会影响
合成气蒸汽联产气化炉投产以来，以其环保、安全、长周期稳 定运行、高效率和高效益等优点，得到了国内外客户的高度关 注和信赖
先后有美国、朝鲜、韩国以及神华、中煤、惠生工程、华鲁恒 升、烟台万华、三聚环保、新彊天业、新业、山西天泽等87家 中外客户参观考察
签订合同20台套，达成合作意向15家
汇报内容
（4）安全性强：辐射废锅及水冷壁采用热能工程领域成熟的垂 直管结构，保证水冷壁的安全运行。
（5）能量利用率高：辐射废锅回收高温高压合成气气的显热， 充分利用了水煤浆气化能量集中便于回收的优势。
晋华炉技术特点
（6）系统启动快：采用组合式烧嘴，点火升温过程简化，点火 、投料程序一体化完成。开车阶段时间短，燃料气消耗少，废气 排放少，对环境友好。
应用单位一：阳煤丰喜肥业（集团）有限责任公司
项目 气化温度 气化压力 CO+H2 废锅蒸汽副产5.4MPa 水冷壁蒸汽副产4.5MPa 循环水 电
单位 ℃ MPa(G) mol% kg/1000Nm3(CO+H2) kg/1000Nm3(CO+H2) t/1000Nm3(CO+H2) Kwh/1000Nm3(CO+H2)
国家重点研发计划：单炉日处理煤2000 吨级废锅-激冷型水 煤浆气化装置工业示范（2017YFB0602605）
清华炉煤气化技术
流程简图 （1）采用清华水煤浆水冷壁加压气化工艺，具有单炉处理煤能力大、运行安 全稳定可靠、碳转化率高、合成气中有效气成份即CO+H2高、冷煤气效率高、工艺 流程简洁、同等规模设备投资低、开停车快捷、年运转率高、节能环保的优势。 （2）化工装置工艺技术先进，热量利用合理，能量实现分级利用，从而使 得热电站规模可以大幅的减小，从而大大节约了投资。
三、 不同给料形式的单喷嘴顶置式气化炉流场差异
与自由射流不同，在单喷嘴受限射流情况下，由于壁面影响，随着射流的发 展，没有足够环境气体被引射到射流流体中，因而在壁面处形成了逆向压力梯度， 使得射流下游靠近壁面的气体被推向上游并形成回流区。回流区的大小和强度对 湍流扩散火焰的稳定性和火焰长度均有影响，对气流床气化炉来说，适量的回流 气体使煤浆颗粒迅速被加热燃烧，保证了火焰的稳定。Thring 和 Newby 详细研 究了同轴受限射流情况，射流的发展取决于其动量通量，入口动量通量是决定流 动发展的最关键因素。
面的气体被推向上游并形成回流区。由于射流下游气体逆向向上流动，从而吸引 主射流的气体横向不断向壁面运动，形成气体横向运动的动力。由于气体的横向 和逆向运动，气流曳力携带煤灰颗粒和熔渣由射流中心不断向气化炉壁面、回流 区运动，运动到气化炉喷嘴两侧拱顶的熔渣被卷吸气流甩到拱顶上后就开始在拱 顶堆积。堆积到一定厚度后，熔渣沿着拱顶四周的气化室内壁均匀向下流动，从 而在气化室内壁上形成稳定均匀的固态和液态渣层。单喷嘴顶置水煤浆气化炉的 这种流场特点已经经过大量商业运行气化炉的工业验证。
环境友好，环保高效： 反应温度较高，残炭含量低，不生成焦油、酚及高 级烃等可凝聚的副产物，所以对环境的污染较小，污水的排放量也较少，易于收 集处理；同时制浆工段可以使用各种难以处理的有机废水。
煤气化技术
煤气化技术煤气化技术是将固体煤转化为气态或液态燃料的一种技术，其主要目的是提高煤的利用率，减少对传统燃料的依赖，达到节能、环保的目标。
本文将从煤气化技术的基本原理、应用领域以及优缺点等方面进行详细阐述。
一、煤气化技术的基本原理所谓煤气化技术，就是将煤通过高温、高压、无氧条件下的气化反应，将煤中的碳、氢、氧等元素与水蒸气或其他工业气体反应，生成一种能源燃气和化工原料的技术。
基本反应式为：C + H2O → CO + H2C + CO2 → 2COH2O + CO → H2 + CO2以上反应产生的气体主要包括一氧化碳（CO）、氢气（H2）和二氧化碳（CO2），其中一氧化碳和氢气是煤气化的两种主要产物，也是煤气化的主要目的。
二、煤气化技术的应用领域煤气化技术可以应用在多个领域，包括：1. 燃料领域：将煤气用作机械动力、燃料燃烧等用途。
2. 化工领域：将煤气用作化工原料，制取烯烃、乙烯、合成氨等。
3. 能源领域：将煤气用作化学燃料，如用合成气生产合成烃等。
4. 环保领域：将煤气用作城市燃气，以代替传统的煤炭、石油等燃料。
5. 冶金领域：将煤气用作高炉燃料，以代替传统的焦炭。
6. 电力领域：利用燃气发电、燃气轮机等，将煤气转化为电能。
三、煤气化技术的优缺点1. 优点：（1）提高煤的利用率：通过煤气化技术，可以将煤中的碳、氢等元素都充分利用，大幅提高煤的利用率。
（2）节约能源：煤气化技术可以将煤转化成可替代传统能源的煤气，实现节能减排。
（3）环保：煤气化技术可以减少尘埃、烟气等污染物的排放，达到环保的目的。
2. 缺点：（1）设备配置复杂：煤气化设备、反应器、气体清洗装置等的设计和制造较为复杂，需要高技术水平的研发和生产。
（2）能源成本高：虽然煤气化技术可以提高煤的利用率，但其能源成本相对较高，需要大量的电力和气体，从而影响了其应用范围和经济效益。
（3）反应过程精确控制难度大：煤气化是一个复杂的反应过程，其反应速度、温度、压力等参数均需要精确控制，一旦发生偏差，就可能影响到产物的质量和产量。
水煤浆水冷壁清华炉气化技术
水煤浆水冷壁（清华炉）气化技术稳定性好：水煤浆气化工艺成熟。
用水煤浆进料稳定可靠，水冷壁挂渣稳定。
水煤浆运行安全可靠，避免了干粉煤进料不稳定、易燃、易爆、易磨损、泄漏等难题；煤种适应性强：气化温度不受耐火材料限制，工业实际运行温度已达1520℃（或更高），气化反应速度快，碳转化率高，煤种适应性好，能够消化高灰份、高灰熔点、高硫煤，易于实现气化煤本地化。
水冷壁气化炉需增加和水冷壁相配套的设备，包括汽包和锅炉水循环泵，气化炉水冷壁系统和烧嘴冷却水系统共用一套锅炉给水系统。
汽包中的锅炉水，通过锅炉水循环泵分别送入气化炉的水冷壁系统和烧嘴冷却水系统。
水冷壁气化炉正常开车期间，产生约≤3t/h蒸汽，需要补充～3t/h左右的锅炉水，锅炉水压力≥5.0MPaG，温度≥104℃。
3.5蒸汽多元料浆与四喷嘴气化炉在开车阶段开工抽引器需要消耗低压蒸汽，消耗量一般为5～10t/h，水冷壁气化炉由于不再更换烧嘴，不需使用开工抽引器。
多元料浆和四喷嘴炉由于受到耐火砖的限制，对煤种的灰熔点要求很高，一般要求煤的灰熔点不能超过1350℃。
清华炉对煤的灰熔点可以适当放宽，在清华炉的工业示范装置上试烧灰熔点为1520℃的原料煤，系统运行正常、稳定。
清华炉合理的流场和进料方式决定了高灰熔点的煤也可气化并顺利排渣。
对环境友好多元料浆和四喷嘴炉炉砖采用高铬砖，向火面砖的Cr2O3含量要求不低于85%，在运行过程中，耐火砖会被炉渣侵蚀、剥落，含铬炉渣会对环境造成影响；在气化炉换砖过程中，拆下来的含铬的炉砖也不易处理；且烘炉过程很长，原始烘炉需20天左右，正常烘炉需3天以上，放空的废气较多。
清华炉内部仅有30mm厚的SiC涂层，在运行时也不需再进行更换，运行时对环境无害；清华炉的耐火材料烘炉时间很短，两个小时即可直接投料，放空的废气少。
多元料浆和四喷嘴耐火砖气化炉每次开车前需要烘炉，每次烘炉需要消耗燃料气、蒸汽和激冷水，水冷壁气化炉不需提前烘炉，仅需在开车前1～2小时对气化炉开始点火，可节约大量烘炉费用。
水煤浆水冷壁清华炉气化技术
水煤浆水冷壁清华炉气化技术水煤浆水冷壁（清华炉）气化技术水煤浆水冷壁（清华炉）气化技术一、概述北京盈德清大科技有限责任公司是盈德气体集团有限公司与清华大学清华炉煤气化技术的发明人共同组建的合资公司，取得了清华大学的授权，独家经营清华炉煤气化技术，并与清华大学共同进行后续相关技术的研发和推广。
第一代清华炉耐火砖气化技术（非熔渣一熔渣分级气化技术）大型工业装置已分别在大唐呼伦贝尔（18/30项目）、鄂尔多斯市金诚泰化工有限责任公司（一期60万吨甲醇装置）、山西阳煤丰喜肥业（集团）临猗分公司投入运行，运行至目前三套装置均运行稳定，专家鉴定认为该技术优于国外同类技术，具有国际先进水平”。
第二代清华炉水煤浆水冷壁技术是气化炉的燃烧室采用水冷壁型，气化炉内件本身是一台膜式水冷壁，安装在整个气化炉承压外壳中。
气化炉运行时，气化反应段膜式壁固化的灰渣层，能够对水冷壁起保护作用，防止水冷壁管受到熔渣的侵蚀，达到以渣抗渣”的效果。
水冷壁清华炉煤气化技术对煤种适应性强，能够消化高灰份、高灰熔点、高硫煤，易于实现气化煤本地化。
清华炉煤气化技术残炭含量低，废渣易于收集处理，废水无难处理污染物，正常生产过程中无废气排放；制浆用水可以使用工厂难以处理的有机废水，对环境友好。
第二代水煤浆水冷壁清华炉煤气化技术的工业装置于2011年8月在山西丰喜投入运行，首次投料即进入稳定运行状态，并全面实现了研发和设计意图。
至2012年1月9日计划检修，创造了首次投料并安全、稳定、连续运行140天的煤化工行业奇迹。
水冷壁清华炉气体成份与水煤浆耐火砖炉气体成份相当，且不必每年数次更换锥底砖，定期更换全炉向火面砖，节约运行费用并提高单台气化炉的年运转率，为煤气化生产装置的安稳长满优”运行创造了条件。
清华炉煤气化技术可应用于国家重点新能源领域，煤炭的清洁利用和石油、天然气替代项目。
适用于合成氨、甲醇、煤制氢、煤制乙二醇、煤制烯烃、煤制油、煤制天然气、煤制芳烃、冶金、石化、陶瓷、玻璃、液体燃料及电力等行业。
清华炉介绍
稳燃后经切断燃料气，由于有燃料
气的伴燃，投料后气化炉温度温度
马上上升，不会发生爆燃。
在一个烧嘴，常压下完成气化炉点
不同流道流体示意图
火、升温、投煤全过程，不需切换
烧嘴。
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3、投资优势明显
和水煤浆耐火砖气化炉相比
相同投煤量的清华炉和耐火砖气化炉相比，投资相差 不多，单台清华炉和耐火砖气化炉相比，投资基本相 差一炉耐火砖的价格，主要是清华炉炉壳采用国产的 14Cr1MoR，而不是采用进口SA387； 清华炉由于采用水冷壁，不需要换砖，所以清华炉一 般不再设备用炉，对于同等规模的气化装置，至少可 以节省一套备用气化炉系统。
● GSP、航天炉烧嘴结构复杂，直接用燃气升温、 升压，然后再1.0MPa下投煤粉喷嘴。
19
2、点火投料系统的安全：
• 第二代清华炉，在原清华炉三流道
烧嘴的中心氧通道增加燃料气通道， O2
点火时送入燃料气，用燃料气将气
CS O2
燃料气 CS O2
化炉温度升至800℃，在常压下投
水煤浆，燃料气与水煤浆同轴伴燃，
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粗煤气向上进入热回收系统，渣向下进入锁斗。壳 牌气化炉内的粗煤气和渣逆向流动，熔渣依靠重力向下 流动，对熔渣的流动性要求高。提高渣口温度，就必须 首先提高气化炉工艺烧嘴区域的温度，保证气化炉渣口 区域的温度，使熔渣的粘温特性在正常范围内。所以壳 牌气化对灰渣的粘温特性要求严格。根据国内多台壳牌 气化炉实际运行情况来看，煤的灰熔点不能超过1400℃ 下。
2005年第二代清华炉水煤浆水冷壁技术投入研发，清 华炉研发团队解决了三大难题，成功地将水煤浆进料方式 用于水冷壁炉： ★ 水煤浆在非蓄热状况下点火问题； ★ 水煤浆在非蓄热条件下的稳燃问题； ★ 水煤浆水冷壁气化炉副产蒸汽的耗氧问题；
煤气化技术的应用与发展
煤气化技术的应用与发展高聚忠（中国神华煤制油化工有限公司，北京100011）摘要：介绍了国内外煤气化技术的发展概况和发展趋势，重点对几种典型煤气化技术的应用与发展进行了研究，并对Lurgi 炉、BGL 炉、GE 气化炉、多喷嘴炉、清华炉、Shell 炉、GSP 炉、两段炉、航天炉等典型煤气化炉的结构、性能进行了对比分析。
从8个方面分析了煤气化技术的选择需要注意的问题。
提出了煤气化技术创新建议，指出未来煤炭的清洁高效转化利用将以大型、先进的煤气化技术为核心，以电、化、热等多联产为方向进行技术集成。
关键词：煤气化;气化炉;工艺过程;技术选择;发展趋势中图分类号：TQ546文献标识码：A文章编号：1006－6772（2013）01－0065－07Application and development of coal gasification technologiesGAO Ju-zhong（China Shenhua Coal to Liquid and Chemical Co．，Ltd．，Beijing 100011，China ）Abstract ：Emphasize some typical coal gasification technologies at home and abroad．Compare the structure ，charac-teristics of Lurgi gasifier ，BGL gasifier ，GE gasification furnace ，multi-nozzle gasifier ，Tsinghua gasifier ，Shell gasifi-er ，GSP gasifier ，two-stage gasifier and dry coal pressurized gasifier．Give some innovative suggestions for the choice of coal gasification technologies．In the future ，the core of the clean and efficient coal conversion is large-scale and advanced technologies ，which must integrate the electrical ，chemical and thermal technologies．Key words ：coal gasification ；gasifier ；technological process ；technologies choice ；development tendency收稿日期：2012－10－26责任编辑：宫在芹作者简介：高聚忠（1964—），男，河北高邑人，高级工程师，长期从事煤气化及煤化工技术开发研究工作。
气化炉的技术
应用单位三：河南金大地化工有限责任公司
年产45万吨合成氨搬迁改造项目 气化炉（6.5MPaG、ϕ2800mm/ϕ4200mm气化室/热回收室） 高温合成气经废锅回收热量后，可副产117.2t/h高品位饱和蒸汽（ 10MPaG）。 变换不用添加蒸汽或喷水，变换工段可产生3.8MPa蒸汽40t/h，1.3MPa 蒸汽19t/h， 0.5MPa蒸汽34t/h。 气化和变换共副产蒸汽210t/h，折吨氨副产2.8吨蒸汽。 在变换不添加蒸汽的情况下，气化炉每千标准立方米(CO+H2)可副产蒸汽 0.74吨。 经设计院核算，气化加变换的副产蒸汽总量比采用激冷流程的工艺多副产 蒸汽~1吨/吨氨，气化电耗降低8kWh/吨氨，循环水消耗降低18kWh/吨氨
汇报内容
一、气化炉开发背景 二、气化炉特点 三、气化炉应用 四、十三五新工艺技术研发 五、结论
结论
晋华炉通过“辐射式蒸汽发生器”，每吨合成氨可副产1.8t 以上高温高压蒸汽，能量利用高，经济效益明显；同时在煤 种适应性、投资、可用率、可靠性、运行维护等方面具有明 显优势；为新建、传统煤化工企业改造升级提供更好的选择
采用合成气蒸汽联产气化炉后，可使用高灰熔点煤，高灰熔点 煤比现有原料煤价格低150元/吨，为保持对比数据基准一致， 单炉日投煤量以750t计，综合计算下来，每台炉每年减少原料 煤成本3375万元。 合成气蒸汽联产气化炉在同负荷，同煤质的前提下，辐射废锅 可副产23T/h蒸汽，每年生产的高压饱和蒸汽可增加2000万元利 润（吨蒸汽按照110元计算）。
国外带热回收的水煤浆气化全部用于IGCC发 电 Wabash River电厂 Tampa电厂 Duke 电厂
国内仅有一套带热回收型水煤浆气化技术， 采用美国GE技术
清华炉介绍
耐火砖气化炉 原料为褐煤
5
上海惠生鄂尔多斯市国 泰化工有限公司
耐火砖气化炉 原料为烟煤
6
山西阳煤丰喜肥业集团 临猗分公司
已完成工艺包编制工作，定货工作与 水冷壁气化炉, 气化炉 直径：2800mm， 设计工作交叉，引进的气化炉钢板已 压力：4.0MPa 原料为无烟煤 到国内，预计2010年四季度投产运行。
清华炉的主要优势——技术支持
清华大学作为我国工科院校的最高学府，从煤 气化的数学模型，一直到冷态、热态气化炉的 试验，从理论上取得了突破，由在工业装置上 得到了验证，可以为企业提供煤气化的理论培 训。 清华大学的热态试验炉，可以进行水煤浆气化 煤种试烧，可以对煤的各种气化指标进行精确 地分析，得出准确的结论，为设计工作提供准 确的依据。 清华炉发明人岳光溪当选为2009年中国工程院 院士。
清华炉的主要优势——煤浆浓度
传统的水煤浆气化技术的制浆技术采用单 级棒磨机制浆，清华炉的水煤浆气化技术 采用国家水煤浆工程中心与清华大学共同 开发的级配制浆技术制浆，提高了水煤浆 浓度，降低了煤浆中煤颗粒的粒度，为降 低煤耗、氧耗奠定了坚实基础。 在水煤浆气化领域我们与国家水煤浆工程 中心签订了互相支持的排他协议。
不分级气化炉x-y平面速度矢量分 布
分级气化炉x-z平面速度矢量分布
清华炉对耐火砖的影响
清华炉由于水平方向只有质量很小的氧气射流，在向 下主气流作用下，即使水平方向氧气流速达到160m/s 也不会射到对面炉壁； 水平方向射流中没有固体煤颗粒射入，只从主气流中 卷吸部分煤颗粒参与燃烧和气化，不会产生过度高温 威胁炉顶砖。 以上两方面使分级给氧工艺具有本质上的安全性。这 一点也在工业生产中得到验证：不投入二次给氧时， 炉顶砖上附有厚厚的高低不平蜂窝状渣层，投入二次 给氧以后，炉顶砖上附有致密均匀的渣层。
清华炉在山西阳煤丰喜集团的应用
山西阳煤丰喜集团公司
2018/10/20
三、清华炉示范项目简介
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清华炉气化装置是以山西丰喜肥业（集团）临猗分公 司30万吨／年甲醇项目，一期工程年产10万吨甲醇 项目依托进行建设的。一期工程于2003年开工建设 ，于2006年元月23日一次化工投料成功，气化炉一 开一备，装置投运后，当月即达设计要求。 2007年10月20日石油和化学工业协会组织了现场考核 时，截至2007年10月20日，累计自然天数637天， 运行天数603天，在这637天期间运转率94.66%， 平均日负荷率107.3%，年负荷率达到120%。达到 了国内外以水煤浆为原料的同类装置运行的先进水平 。 2007年12月顺利通过了国家组织的专家组现场考 核和技术鉴定，专家们一致认为：“该技术优于国外 同类技术，具有国际先进水平”。
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气化示范装置建设概况
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气化示范装置建设概况
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北京达立科科技有限公司
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五、清华炉示范工程技术集成的主要内容
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清华炉在丰喜的应用过程中，针对水煤浆气化存 在的问题，进行了全流程的优化，从磨煤开始， 对气化炉、锁斗、排渣系统、洗涤塔、闪蒸系统 都进行了改进优化，使清华炉更能安全稳定长周 期运行。
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二、煤气化技术的选择
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我公司原有煤气化炉是以白煤为原料的常压固定床间歇气化 炉，由于白煤价格高，采购困难。2002年我们决心采用 新技术，对原料结构进行调整，以适应企业的发展。 2002年在国内可以比较的有四种技术： 1.德国鲁奇炉：以碎煤为原料，主要应用厂家有天脊集团（ 原山西化肥厂）、义马煤气化厂、哈尔滨气化厂。此煤气 化工艺成熟，但存在以下问题：第一、气体中含有焦油， 处理流程长，第二、气体中甲烷含量较高，还需配套建设 甲烷转化装置；第三、污水难于处理，没有一种有效的处 理方法。
清华炉煤气化的技术发展之路4.5
清华炉煤气化的技术发展之路技术拥有单位：清华大学、北京盈德清大科技有限责任公司一、概述2、目前各种炉型分析中国式世界上最大的煤化工生产国家：一、规模第一，世界上其他所有国家加起来也不到我国煤化工规模的1/3，国外也仅有美国伊士曼、大平原、南非沙索、德国、日本等有几十套装置。
二、技术最全面，各种技术在中国都闪亮登场，一竟高低，中国可以说是煤化工的天然博览会。
目前全世界的气话技术主要有：（1）水煤浆炉：50余家百套以上。
主要有德士古（后位GE），它衍生的有华东理工大学的四喷嘴，西北院的多元料浆，清华的分级气化技术。
其技术都是水煤浆耐火砖型，虽各有特点改进创新，但本质上差别不大，是成熟的技术，但对煤种限制较大。
如煤的灰熔点高，操作温度也要相应提高，更容易侵蚀耐火砖，换一次砖至少需花费300万以上，停车2个月。
因此，今后水煤浆耐火砖型炉不可能大上，几乎要被淘汰。
（2）壳牌炉：约20家22台。
投资过大，操作不易，控制点繁多，太复杂。
前几年一哄而上，这两年被航天炉竞争采用较少。
专利及设备中国花费50亿以上。
国内某公司在此基础上开发激冷型流程。
（3）航天炉：2009年开发成功，这几年很火爆，是目前真正的民族品牌气化炉，各项指标国际领先，对国家贡献很大，大家都熟悉，不做详细介绍。
GSP炉与航天炉相近，但在某些技术环节不如航天炉，应用业绩少。
（4）鲁奇炉：主要用中块煤，污水难以处理，气体甲烷含量较高，约10%左右，用于氨醇不宜，近年来在新疆、内蒙古个别地方拓展用于煤制天然气，不广泛，不是主流。
（5）流化床炉：约10家20台，技术原理上可行，工程上毛病太多。
天津、晋城、石家庄和我们使用均不理想，吃亏较大。
美国SES 炉也属此类，在枣庄、义马建厂。
此类流化床炉书本上介绍很多，五花八门，有Winkler、HTW、U-gas、KRWCFB、DRICC、ICC、Ende，但都华而不实，有实验但推广不开。
（6）KBB输送床炉：属于流化床类，美国休斯顿技术，较为新颖，在中国无业绩，要求中低级煤特别市褐煤最好。
清华炉煤气化技术研究及应用-张建胜201209
运行8000小时后的耐火砖
3.2 二次氧气喷嘴
使用88天后的二次给氧喷嘴 喷嘴使用证明
3.3 现场考核及鉴定意见
气化装置自动化程度高，安全可靠，操控性能良好。预混气由氧 气切换为二氧化碳时装置运行平稳。预混气体为二氧化碳时炉上 部温度比预混气体为氧气时低50℃，有利于延长喷嘴使用寿命。
4.2 水冷壁气化炉点火
现有点火方式
• 蓄热式点火 • 启动时间长，热备用 • 燃料消耗量大 • 热态更换烧嘴劳动强度大
水冷壁的启动
• Shell点火过程复杂，依次投入燃气、燃油、煤 粉喷嘴 • GSP烧嘴结构复杂
4.2.1 “火点火”方案
CO2,N N2,Steam S O2 LPG CWS O2 CWS
使用140天后的工艺烧嘴，预计寿命可以达到180天
5 清华水冷壁气化炉特点
5.5 系统压力更高、更稳定的水冷壁气化技术
目前在用的其他水冷壁气化炉全部采用干粉进料，压力不高于 4.0MPa。第二代清化炉技术采用水煤浆方式进料，压力可以超过 第 代清化炉技术采用水煤浆方式进料，压力可 超过 各种非水煤浆进料气化炉的50～100﹪，为化工装置全面提高能效 水平创造了条件 水煤浆进料比干法进料更稳定
• 氧气分级和预混程度控制，大大改善工艺主烧嘴工作条 件，实现长周期稳定运行 • 气化炉长径比增大，同样容量气化炉投资节省20%
独特的氧气射流反扩散火焰
授权发明专利
2.3 完善的煤气化动力学理论和技术研发
• 涵盖了基础理论、反应动力学、数值模拟、冷态实验、热态实验、中 试研究； • 建立了完整的煤气化技术研究和开发手段； • 已有技术设计到气化岛全过程，包括制备、输送、气化、灰黑水处理、 能量回收等 • 成功开发了两代煤气化技术
气化炉原理
气化炉原理1. 引言气化炉是一种用来将固体燃料转化为合成气的装置，它在工业生产和能源生产中起着至关重要的作用。
本文将介绍气化炉的工作原理，包括其基本构成和燃料转化过程。
2. 气化炉的基本构成气化炉通常由气化炉炉膛、气化剂预热器、气体净化器、废渣回转器等主要部件组成。
下面将分别介绍这些部件的功能和作用。
2.1 气化炉炉膛气化炉炉膛是气化炉的核心部件，主要用于固体燃料的氧化反应。
在炉膛内，燃料在高温和与气化剂（通常是空气或蒸汽）的作用下发生氧化反应，生成合成气和废渣。
2.2 气化剂预热器气化剂预热器用来预热气化剂，提高气化炉内的反应温度，促进气化反应的进行。
通常采用的方式是通过燃料燃烧释放的热能对气化剂进行加热。
2.3 气体净化器气体净化器用于清除合成气中的杂质和有害物质，提高合成气的纯度和质量。
常见的气体净化器包括冷却器、过滤器和吸附剂等。
2.4 废渣回转器废渣回转器用于收集和处理气化炉产生的废渣，减少环境污染和资源浪费。
废渣经过处理后可以用作其他用途，如土壤改良或燃料再利用等。
3. 气化炉的燃料转化过程气化炉的燃料转化过程是指在气化炉内固体燃料经过一系列氧化、裂解和气化反应，最终生成合成气的过程。
这个过程通常可以分为以下几个步骤：3.1 干馏在气化炉内，固体燃料首先经过干馏过程，燃料中的挥发性组分在高温条件下挥发出来，生成一些挥发性气体和固体残渣。
3.2 热解在经过干馏后，挥发性气体和残渣继续在气化炉内发生热解反应，挥发性气体分子裂解成较小的分子气体，并与气化剂发生气化反应。
3.3 气化热解产生的气体在气化炉内与气化剂反应，生成合成气。
气化反应是气化炉内最重要的反应过程，其产物主要包括一氧化碳和氢气。
3.4 燃烧合成气经过净化和处理后，可以直接用作燃料或进一步转化成其他化学品。
气化炉的燃料转化过程在工业生产和能源生产中具有广泛的应用。
4. 结论气化炉是一种重要的能源转化设备，通过将固体燃料转化为合成气，实现能源的高效利用和环境保护。
航天炉煤气化技术运行情况
航天炉煤气化技术运行情况航天, 煤气化, 技术, 运行HT-L煤气化技术的生产应用HT-L煤气化工艺是航天十一所借鉴荷兰SHELL、德国GSP、美国TEXACO煤气化工艺中先进技术，配置自己研发的盘管式水冷壁气化炉而形成的一套结构简单、有效实用的煤气化工艺。
现将该工艺在煤化工项目中的应用介绍如下：一、工艺介绍1、磨煤与干燥系统磨煤与干燥系统的工艺流程、运行原理、控制参数都与SHELL工艺相同，两套系统一开一备，单套能力35吨/小时，目的是制造出粒度小于90微米的大于80%、水含量小于2%的煤粉。
没有单独的石灰石加入系统，只是利用皮带秤通过比值调节将粒状石灰石加到输煤皮带上，一块进入磨煤机研磨。
2、加压输送系统加压输送系统的工艺流程、运行原理、控制参数都与SHELL工艺相同，目的是将制出的合格煤粉利用压差输送至气化炉进行燃烧气化。
不同是V1205下面是三条腿，三条线输送，到烧嘴处汇合从烧嘴环隙呈螺旋状喷入炉膛。
3、气化及净化烧嘴设计同GSP，采用单烧嘴顶烧式气化，气化炉采用TEXACO激冷工艺，气化炉升压到1MPa时，煤粉及氧、蒸汽混合以一定的氧煤比进入气化炉，稳压1小时挂渣，炉膛内设置有8个温度检测点，可以作为气化温度的参考点，也可以判断挂渣的状态。
设计气化温度1400-1600℃，气化压力4.0MPa。
热的粗煤气和熔渣一起在气化炉下部被激冷，也由此分离，激冷过程中，激冷水蒸发，煤气被水蒸汽饱和，出气化炉为199℃ ，经文丘里洗涤器、洗涤塔洗涤后，194℃、固体含量小于0.2mg/m3的合成气送去变换。
4、渣及灰水处理系统渣及灰水处理系统的工艺流程、运行原理、控制参数都与TEXACO工艺相同。
渣经破渣机，高压变低压锁斗，排到捞渣机，进行渣水分离，水回收处理利用；灰水经高压闪蒸、真空闪蒸后到沉降池，清水作为激冷水回收利用，浆水经真空抽滤后制成滤饼。
二、技术特点1、原料的适应性据设计方介绍，该工艺煤种适应性广，从烟煤、无烟煤到褐煤均可气化，对于高灰份、高水分、高硫的煤种同样适用。