国产大型气化炉在煤化工中的应用
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我 国煤化 工技术这 些年获 得了巨 大的进步 ，煤气 化技术 也得到了 长足发 展，形 成了丰 富多彩 的技术市 场，为 煤化工 行业的发 展起到 了推动 作用，业 主选择 技术 时不再 捉襟见 肘，这是 件好事 ，但同 时业主也 需擦亮 眼睛， 仔细分析 ，选择 到最 适合自 己的煤 气化技术 ，避免 在众多 的技术选 择中迷 了双眼 ，把好事 变坏事 。
思考5、充分重视节水问题，对富煤缺水地区的煤化工项目，应加大投入 开发节水技术（航天工程公司已完成循环水空冷技术的中试），最大限 度节约水资源，实现可持续发展。
·40·
中国运载火箭技术研究院
China Academy of Launch vehicle Technology
航天工程公司
2014 石化产业发展大会
利用航天产品研制条件
中国运载火箭技术研究院
China Academy of Launch vehicle Technology
依托航天动力技术积 累
航天工程公司
·41·
2014 石化产业发展大会
20 05年3 月立项，正式启动创新研发 工作。 20 08年1 0月，航天工程 公司设计完成的河南濮阳 龙宇15万吨/年煤制甲醇和 安徽晋煤中能20万 吨/年煤 制合成氨两套工业 示范装置相继投料成功， 被誉为“航天技术应 用产业的‘神七’ ”。 20 09年1 0月，“ HT-L航天粉煤加 压气化技术”通 过了由中国石油和化 学工业协会组织的 科技成果鉴定， “H T-L航天粉煤加 压气化技术”达到国际领 先水平。 “HT-L航天粉煤加压气 化技术”在研发过程中， 得到了国家有关 部委、北京经济技术 开发区和中国航 天科技集团公司的 大力支持。 20 07年，HT-L航天粉煤 加压气化技术“日处理煤 25 万吨/ 年先进煤气化技术 工业化示范项目” 获得国 家发改委2 007年循 环经济高技术产业化重大 专项支持。 20 09年，“HT-L 航天粉煤加压气 化技术”被列入 国家发改委2 4号公告 《国家重点节能技 术推广目录》。 20 10年，“HT-L航天粉 煤加压气化技术”被列入 工业和信息化部 ”工信部节[2010 ]104号《关 于印发 聚氯乙烯等17个重 点行业清洁生产技术推行 方案的通知》——《 氮肥行业清洁生产 技术推行方案》 ”。
图2 炉膛温度测点原理图
煤比，避免水冷壁烧损。
中国运载火箭技术研究院
China Academy of Launch vehicle Technology
航天工程公司
二、航天煤气化技术主要特点
7.设置可视化火焰监测系统覆盖点火、开工、投煤全过程 8.可靠的DCS/ESD控制系统 9.自主知识产权、设备国产化 ¾自主知识产权、全部设备国产化，投资、维护和运行费用低。 ¾技术服务及时、周到。人员培训、技术交流、售后服务方便。 10.气化炉系列化 ¾目前已有两种规格气化炉，即：40bar压力、日投煤量750吨和1500-2000吨规模，并正在 开发日投煤量大于3000吨的气化炉。
空分 装置 二氧化 碳压缩
原料煤
煤 浆添加剂 空 分用蒸汽 气 化用蒸汽
气化 用电 空分 用电 二氧化 碳压缩用电
合 成气压力 能差值蒸汽（4 .0Mpa，420℃ ） 燃料气
氨冰 机消耗蒸 汽（4.0Mpa，4 20℃） 气 化、透平 及变换用循环水 用电
变 换产蒸汽 （折合成4.0M pa， 420℃过热 蒸汽） 水 冷壁副产 蒸气
粉煤气化 安全 稳定性
水 煤浆气化 成浆性 灰熔点
气化 炉
中国运载火箭技术研究院
China Academy of Launch vehicle Technology
航天工程公司
大型气化炉在煤化工应用的思考
思考3、对于大型煤化工项目，往往配套独立的煤炭资源，特别是新疆地 区煤化工项目，煤炭不能考虑外销，在项目设计时要考虑块煤和末煤综 合利用问题，否则大量的末煤无法利用，将会造成环境污染和资源浪费。
思考7、对于无烟煤（三高煤）的气化问题，粉煤气化可以实现100%使 用无烟煤。
在考虑无烟块煤的应用时，首先随着新型煤气化技术在氮肥行业应 用的增多，无烟块煤的超值空间将会缩小；其次，块煤磨成末煤的成本 增加远远低于不同类型气化技术带来的成本差距。
以上仅代表个人意见，不足之处请批评指正！
中国运载火箭技术研究院
SiC耐火 料
种转换和气化炉运行调节，可以有效克服煤质波动带来的
不利因素。
¾炉膛温度测点应用原理如图2，当气化温度正常Байду номын сангаас，炉膛
渣层
温度测点受渣层保护，其显示温度小于500℃，当气化温度
偏高时，渣层减薄，炉膛温度测点显示温度会升高，当气
炉膛温 度测点
化温度偏高较多、渣层厚度不足以覆盖测点时，测点显示 温度将会大于1000℃，在这个过程中，操作人员将减小氧
中国运载火箭技术研究院
China Academy of Launch vehicle Technology
航天工程公司
大型气化炉在煤化工应用的思考
煤气化技术分类
根据气化炉的结构特点和物料在气化炉中进行转化的运动方式，可分为： 固定床气化 → 常压固定床，碎煤加压气化，BGL 流化床气化 → U-Gas，恩德炉，灰熔聚 气流床气化 → GE-Texaco(德士古),四喷嘴，清华炉……
2014 石化产业发展大会
国产大型气化炉 在煤化工中的应用
航天长征化学工程股份有限公司
中国运载火箭技术研究院
China Academy of Launch vehicle Technology
航天工程公司
大型气化炉在煤化工应用的思考
煤化工在我国的重要地位
¾ 我国能源构成特点： 贫油、少气、富煤 ¾ 煤炭占能源消费总量的比例大，2013年全国煤炭产量完成37亿吨左
抗煤质波 动能力 服 务模式
厖
气化 炉
中国运载火箭技术研究院
China Academy of Launch vehicle Technology
航天工程公司
·39·
2014 石化产业发展大会
大型气化炉在煤化工应用的思考
粉煤 气化 与水 煤浆气 化比 较关键 因素
煤质适应 性
投资 消耗 副 产蒸汽
气化 装置
大型气化炉在煤化工应用的思考
思考6、大规模工厂选择气化技术时，要把气化装置本身的安全性、可靠 性放在首要位置，充分考虑气化炉自动化运行的可靠性，如果气化炉数 量较多，而运行可靠性的高低取决于操作工人丰富经验的话，实现工厂 满负荷稳定运行、达标达产就会比较困难，导致达不到预定的经济指标， 现在多个投产的工厂都出现了类似问题。
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航天工程公司
公司是国内煤气化领域典型的既拥有自主核心技术又拥有工程转化能力的专业化工程公 司，是专业提供煤化工工程设计、技术服务、成套装备及工程总承包的工程公司，是“十 一五”期间全国石油和化工行业节能减排优秀服务单位，是北京市高新技术企业、北京市 专利引擎试点企业和中关村高新技术企业。 公司拥有化工石化医药行业（化工工程、石油及化工产品储运、生化、生物药、中成药） 专业甲级资质、压力容器A1/A2/A3级设计资质、压力管道GB类/GC类/GD类设计资质和工程 咨询甲级资质。
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航天工程公司
一、公 司 简 介
航天工程公司依托中国航天50多年来在运载火箭和液体火箭发动 机研制、生产和试验方面积累的技术、条件、人才和管理优势，将在系 统工程、系统控制、燃烧传热、流体控制、特种材料等领域取得的技术 成果，应用于煤炭洁净高效利用领域，创新形成了拥有自主知识产权的 “HT-L航天粉煤加压气化技术”，可以广泛应用于煤基甲醇、煤基合成 氨以及煤制天然气、煤制合成油、煤制烯烃、煤制氢、IGCC发电等领域。
思考4、充分重视环保问题，有些处理技术在我国还没有完全成熟，导致 一些大型工业示范装置的排放达不到环保标准，这些项目规模大，排放 量也大，如果排放不达标，将会导致生态灾难，因此要引起充分重视。 我国这些年经济高速发展，现在环境保护已经变成国家高度重视的问题， 建议在已出现的问题没有解决之前，放慢脚步，科学论证，避免重复同 样的问题。
思考 2、 逐步建 立科学 的分析方 法和评 价手段 。业主常 常纠结 于几种 粉煤气化 技术 之间 的比较 和粉煤 气化与水 煤浆气 化技术 之间的比 较，比 较时应 考虑的因 素见以 下两 表：
中国运载火箭技术研究院
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航天工程公司 ·37·
2014 石化产业发展大会
大型气化炉在煤化工应用的思考
煤气化技术的重要性
¾ 煤气化是发展化工、煤基液体燃料合成、先进IGCC发电、多联产 系统、制氢等工业的基础。
¾ 煤气化将固体煤炭转化为洁净的气体，同时要求高效、环保、安 全、可靠、投资省等，难度大。
·42·
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航天工程公司
2014 石化产业发展大会
公司 的核心 技术“ 航天粉 煤加压气 化技术 ”具有 完全自主 知识产 权，已 申 报 专利8 1项，已 获得授 权29项 ，其中发 明专利 17项， 实用新型 12项， 3项PCT 国 际 专利授 权，已 通过多 家跨国 公司的专 利独立 性审查 。该技术 是国家 重点推 广 的 洁净煤 利用技 术，被 列为国 家战略性 新兴产 业的重 点产品。
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航天工程公司产业基地
航天工程公司
中国运载火箭技术研究院
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航天工程公司 ·43·
2014 石化产业发展大会
二、航天煤气化技术主要特点
航天工程公司
大型气化炉在煤化工应用的思考
技术指 标 技术特 点
综合性 能
粉 煤气 化之 间比 较关 键因素
名称
HT–L
比煤耗、 比氧耗、电耗、 水耗、 副产蒸汽等 粉煤输送 稳定性 烧 嘴寿命 激 冷方式 粗煤气降 温方式 粗煤气除 尘方式 装 置投资 装置 维护费用 运行可靠性 %
（ 单炉每年运行天 数/330） 设备国产 化水平
1.煤粉为原料、纯氧和过热蒸汽为气化剂、加压气化、惰性气体浓相输送
2.化炉气化段盘管式水冷壁结构，副产中压蒸汽，气化温度：1200—1700℃
3.水冷壁“自我修复式”隔热结构实现“以渣抗渣”。
4.单一的顶置式组合燃烧器
5.激冷、水浴式合成气冷却及洗涤方案
6.气化段水冷壁设置温度测点
¾在气化炉气化段水冷壁沿周向、轴向设置温度测点，对气 水冷壁 化温度是否满足挂渣需要进行实时监测，有利于开车、煤
右 ，煤炭消费量达36.1亿吨，煤炭占能源消费总量比重约为70%。 ¾ 随着我国国民经济的强劲增长，以煤为原料的煤化工成为我国化学
工业的重要组成部分。 ¾ 十一五、十二五期间，我国煤化工技术快速发展，突破了多项大型
煤化工相关技术，如煤制烯烃、煤制油、煤气化等，取得了巨大的 成绩，同时，通过众多煤化工项目的投产运行，也反应出一些问题， 如关键技术选择失误、资源缺少优化利用、环保不达标等问题，全 行业应共同努力解决这些问题。
Shell(壳牌), GSP，科林 HT-L(航天炉)……
·38·
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气
航天工程公司
2014 石化产业发展大会
大型气化炉在煤化工应用的思考
思考 1、 每个气 化技术 都有其 自身特点 ，选择 时需根 据煤质特 点科学 分析， 尤其应 避免 出现： 应用煤 质明显 不适用所 选择的 气化技 术，一旦 出现这 种情况 ，就会 出 现工 厂可靠 性低、 难以完 成设计产 量的现 象，且 成本也失 去竞争 力。如 成浆性 很 差的 煤、高 灰熔点 煤选用 水煤浆气 化，热 稳定性 、热强度 差的煤 选用固 定床气 化 等。
思考5、充分重视节水问题，对富煤缺水地区的煤化工项目，应加大投入 开发节水技术（航天工程公司已完成循环水空冷技术的中试），最大限 度节约水资源，实现可持续发展。
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利用航天产品研制条件
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依托航天动力技术积 累
航天工程公司
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2014 石化产业发展大会
20 05年3 月立项，正式启动创新研发 工作。 20 08年1 0月，航天工程 公司设计完成的河南濮阳 龙宇15万吨/年煤制甲醇和 安徽晋煤中能20万 吨/年煤 制合成氨两套工业 示范装置相继投料成功， 被誉为“航天技术应 用产业的‘神七’ ”。 20 09年1 0月，“ HT-L航天粉煤加 压气化技术”通 过了由中国石油和化 学工业协会组织的 科技成果鉴定， “H T-L航天粉煤加 压气化技术”达到国际领 先水平。 “HT-L航天粉煤加压气 化技术”在研发过程中， 得到了国家有关 部委、北京经济技术 开发区和中国航 天科技集团公司的 大力支持。 20 07年，HT-L航天粉煤 加压气化技术“日处理煤 25 万吨/ 年先进煤气化技术 工业化示范项目” 获得国 家发改委2 007年循 环经济高技术产业化重大 专项支持。 20 09年，“HT-L 航天粉煤加压气 化技术”被列入 国家发改委2 4号公告 《国家重点节能技 术推广目录》。 20 10年，“HT-L航天粉 煤加压气化技术”被列入 工业和信息化部 ”工信部节[2010 ]104号《关 于印发 聚氯乙烯等17个重 点行业清洁生产技术推行 方案的通知》——《 氮肥行业清洁生产 技术推行方案》 ”。
图2 炉膛温度测点原理图
煤比，避免水冷壁烧损。
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二、航天煤气化技术主要特点
7.设置可视化火焰监测系统覆盖点火、开工、投煤全过程 8.可靠的DCS/ESD控制系统 9.自主知识产权、设备国产化 ¾自主知识产权、全部设备国产化，投资、维护和运行费用低。 ¾技术服务及时、周到。人员培训、技术交流、售后服务方便。 10.气化炉系列化 ¾目前已有两种规格气化炉，即：40bar压力、日投煤量750吨和1500-2000吨规模，并正在 开发日投煤量大于3000吨的气化炉。
空分 装置 二氧化 碳压缩
原料煤
煤 浆添加剂 空 分用蒸汽 气 化用蒸汽
气化 用电 空分 用电 二氧化 碳压缩用电
合 成气压力 能差值蒸汽（4 .0Mpa，420℃ ） 燃料气
氨冰 机消耗蒸 汽（4.0Mpa，4 20℃） 气 化、透平 及变换用循环水 用电
变 换产蒸汽 （折合成4.0M pa， 420℃过热 蒸汽） 水 冷壁副产 蒸气
粉煤气化 安全 稳定性
水 煤浆气化 成浆性 灰熔点
气化 炉
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大型气化炉在煤化工应用的思考
思考3、对于大型煤化工项目，往往配套独立的煤炭资源，特别是新疆地 区煤化工项目，煤炭不能考虑外销，在项目设计时要考虑块煤和末煤综 合利用问题，否则大量的末煤无法利用，将会造成环境污染和资源浪费。
思考7、对于无烟煤（三高煤）的气化问题，粉煤气化可以实现100%使 用无烟煤。
在考虑无烟块煤的应用时，首先随着新型煤气化技术在氮肥行业应 用的增多，无烟块煤的超值空间将会缩小；其次，块煤磨成末煤的成本 增加远远低于不同类型气化技术带来的成本差距。
以上仅代表个人意见，不足之处请批评指正！
中国运载火箭技术研究院
SiC耐火 料
种转换和气化炉运行调节，可以有效克服煤质波动带来的
不利因素。
¾炉膛温度测点应用原理如图2，当气化温度正常Байду номын сангаас，炉膛
渣层
温度测点受渣层保护，其显示温度小于500℃，当气化温度
偏高时，渣层减薄，炉膛温度测点显示温度会升高，当气
炉膛温 度测点
化温度偏高较多、渣层厚度不足以覆盖测点时，测点显示 温度将会大于1000℃，在这个过程中，操作人员将减小氧
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大型气化炉在煤化工应用的思考
煤气化技术分类
根据气化炉的结构特点和物料在气化炉中进行转化的运动方式，可分为： 固定床气化 → 常压固定床，碎煤加压气化，BGL 流化床气化 → U-Gas，恩德炉，灰熔聚 气流床气化 → GE-Texaco(德士古),四喷嘴，清华炉……
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国产大型气化炉 在煤化工中的应用
航天长征化学工程股份有限公司
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大型气化炉在煤化工应用的思考
煤化工在我国的重要地位
¾ 我国能源构成特点： 贫油、少气、富煤 ¾ 煤炭占能源消费总量的比例大，2013年全国煤炭产量完成37亿吨左
抗煤质波 动能力 服 务模式
厖
气化 炉
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2014 石化产业发展大会
大型气化炉在煤化工应用的思考
粉煤 气化 与水 煤浆气 化比 较关键 因素
煤质适应 性
投资 消耗 副 产蒸汽
气化 装置
大型气化炉在煤化工应用的思考
思考6、大规模工厂选择气化技术时，要把气化装置本身的安全性、可靠 性放在首要位置，充分考虑气化炉自动化运行的可靠性，如果气化炉数 量较多，而运行可靠性的高低取决于操作工人丰富经验的话，实现工厂 满负荷稳定运行、达标达产就会比较困难，导致达不到预定的经济指标， 现在多个投产的工厂都出现了类似问题。
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航天工程公司
公司是国内煤气化领域典型的既拥有自主核心技术又拥有工程转化能力的专业化工程公 司，是专业提供煤化工工程设计、技术服务、成套装备及工程总承包的工程公司，是“十 一五”期间全国石油和化工行业节能减排优秀服务单位，是北京市高新技术企业、北京市 专利引擎试点企业和中关村高新技术企业。 公司拥有化工石化医药行业（化工工程、石油及化工产品储运、生化、生物药、中成药） 专业甲级资质、压力容器A1/A2/A3级设计资质、压力管道GB类/GC类/GD类设计资质和工程 咨询甲级资质。
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一、公 司 简 介
航天工程公司依托中国航天50多年来在运载火箭和液体火箭发动 机研制、生产和试验方面积累的技术、条件、人才和管理优势，将在系 统工程、系统控制、燃烧传热、流体控制、特种材料等领域取得的技术 成果，应用于煤炭洁净高效利用领域，创新形成了拥有自主知识产权的 “HT-L航天粉煤加压气化技术”，可以广泛应用于煤基甲醇、煤基合成 氨以及煤制天然气、煤制合成油、煤制烯烃、煤制氢、IGCC发电等领域。
思考4、充分重视环保问题，有些处理技术在我国还没有完全成熟，导致 一些大型工业示范装置的排放达不到环保标准，这些项目规模大，排放 量也大，如果排放不达标，将会导致生态灾难，因此要引起充分重视。 我国这些年经济高速发展，现在环境保护已经变成国家高度重视的问题， 建议在已出现的问题没有解决之前，放慢脚步，科学论证，避免重复同 样的问题。
思考 2、 逐步建 立科学 的分析方 法和评 价手段 。业主常 常纠结 于几种 粉煤气化 技术 之间 的比较 和粉煤 气化与水 煤浆气 化技术 之间的比 较，比 较时应 考虑的因 素见以 下两 表：
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大型气化炉在煤化工应用的思考
煤气化技术的重要性
¾ 煤气化是发展化工、煤基液体燃料合成、先进IGCC发电、多联产 系统、制氢等工业的基础。
¾ 煤气化将固体煤炭转化为洁净的气体，同时要求高效、环保、安 全、可靠、投资省等，难度大。
·42·
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2014 石化产业发展大会
公司 的核心 技术“ 航天粉 煤加压气 化技术 ”具有 完全自主 知识产 权，已 申 报 专利8 1项，已 获得授 权29项 ，其中发 明专利 17项， 实用新型 12项， 3项PCT 国 际 专利授 权，已 通过多 家跨国 公司的专 利独立 性审查 。该技术 是国家 重点推 广 的 洁净煤 利用技 术，被 列为国 家战略性 新兴产 业的重 点产品。
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二、航天煤气化技术主要特点
航天工程公司
大型气化炉在煤化工应用的思考
技术指 标 技术特 点
综合性 能
粉 煤气 化之 间比 较关 键因素
名称
HT–L
比煤耗、 比氧耗、电耗、 水耗、 副产蒸汽等 粉煤输送 稳定性 烧 嘴寿命 激 冷方式 粗煤气降 温方式 粗煤气除 尘方式 装 置投资 装置 维护费用 运行可靠性 %
（ 单炉每年运行天 数/330） 设备国产 化水平
1.煤粉为原料、纯氧和过热蒸汽为气化剂、加压气化、惰性气体浓相输送
2.化炉气化段盘管式水冷壁结构，副产中压蒸汽，气化温度：1200—1700℃
3.水冷壁“自我修复式”隔热结构实现“以渣抗渣”。
4.单一的顶置式组合燃烧器
5.激冷、水浴式合成气冷却及洗涤方案
6.气化段水冷壁设置温度测点
¾在气化炉气化段水冷壁沿周向、轴向设置温度测点，对气 水冷壁 化温度是否满足挂渣需要进行实时监测，有利于开车、煤
右 ，煤炭消费量达36.1亿吨，煤炭占能源消费总量比重约为70%。 ¾ 随着我国国民经济的强劲增长，以煤为原料的煤化工成为我国化学
工业的重要组成部分。 ¾ 十一五、十二五期间，我国煤化工技术快速发展，突破了多项大型
煤化工相关技术，如煤制烯烃、煤制油、煤气化等，取得了巨大的 成绩，同时，通过众多煤化工项目的投产运行，也反应出一些问题， 如关键技术选择失误、资源缺少优化利用、环保不达标等问题，全 行业应共同努力解决这些问题。
Shell(壳牌), GSP，科林 HT-L(航天炉)……
·38·
中国运载火箭技术研究院
China Academy of Launch vehicle Technology
气
航天工程公司
2014 石化产业发展大会
大型气化炉在煤化工应用的思考
思考 1、 每个气 化技术 都有其 自身特点 ，选择 时需根 据煤质特 点科学 分析， 尤其应 避免 出现： 应用煤 质明显 不适用所 选择的 气化技 术，一旦 出现这 种情况 ，就会 出 现工 厂可靠 性低、 难以完 成设计产 量的现 象，且 成本也失 去竞争 力。如 成浆性 很 差的 煤、高 灰熔点 煤选用 水煤浆气 化，热 稳定性 、热强度 差的煤 选用固 定床气 化 等。