清华炉介绍
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18
其他水冷壁的启动
● Shell点火过程较复杂，首先将燃气烧嘴点燃，
然后将燃油烧嘴点燃，燃油烧嘴点燃后，迅速将燃气烧 嘴抽出，利用燃油烧嘴将气化炉温度升起来，并将气化 炉压力升至1.0MPa然后投煤粉烧嘴，煤粉烧嘴投进来后， 迅速将燃油烧嘴抽出； ● 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， CS O2 点火时送入燃料气，用燃料气将气 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， 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 火、升温、投煤全过程，不需切换 烧嘴。
4. 煤种适应性更宽
5. 气化效率高
6. 运行成本低 7. 节水
8. 对环境友好
15
1、水冷壁系统的本质安全：
清华炉研发过程中充分考虑了水冷 壁水汽自然循环的可行性，依自然循 环设计，按强制循环运行。即便特殊 故障无法强制供水，水汽系统仍可自 然循环，保证气化炉安全停车，不会 出现日本核电站地震海啸中给水泵停 运引发的重大安全事故。锅炉水循环 泵不必采用一级电源供电。
1450℃以下。
26
航天炉炉内挂渣情况
壳牌气化炉，采用四个工艺烧嘴，烧嘴安装在气化 炉的中部，四条煤粉输送线分别进入对应烧嘴，氧气
和过热蒸汽混合后也送入工艺烧嘴，煤粉、氧气和蒸
汽在气化炉内进行反应，四个烧嘴喷出的煤粉在气化 炉内形成一个相切于炉内假想切圆。水冷壁分为三部
分，筒体部分采用U型水冷管，上下锥体采用盘管。
O2 燃料气 CS O2
不同流道流体示意图
20
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
，磨煤工段补充水可以补充难处理的有机废水，灰水处理 工段主要补充变换冷凝液，变换工段不需补充水或蒸汽。
干粉气化在制粉工段将水分去掉，在气化工段以过热
蒸汽的形式加入水，在灰水处理工段补充变换冷凝液和脱
盐水，在变换工段喷脱盐水或加过热蒸汽。
39
▲水煤浆水冷壁清华炉－水： 磨煤工段＋难处理的有机废水； 灰水处理＋变换冷凝液， 变换工段＋0（水或蒸汽）。
煤种氯离子等有害组分累计程度来排放的，在相同投
煤量的情况下，干粉气化因为含灰量大，外排水量大 于清华炉。干粉气化比水煤浆气化多排放的水是在烘 煤过程中，将煤中的水分烘干至2%左右，此部分水分 也可视为排放水。所以水煤浆清华炉比干粉气化炉外 排水量小。
38
清华炉补充水主要在磨煤工段和灰水处理工段补充水
30
装置运行140后气化室挂渣情况
气化炉渣口情况
5、气化效率高：
第二代清华炉结构设计科学合理，使得炉内壁挂渣状况良好，
渣后的水冷管吸热量较小，副产蒸汽只有约2吨/小时。水冷壁吸 热量只占入炉煤热量的千分之几。气化炉外壁温度100 ℃ 左右，
比耐火砖炉壁温度低110 ℃ 。由于副产蒸汽吸热量只占入炉煤
的关键。
5
清华炉的点火试验台：
冷壁炉点火和稳燃
蒸汽出口 烧嘴 循环水 出口
清华炉实验台照片
二次氧
热电偶
热电偶
热电偶
激冷水
气体出口
液位计 循环水 进口
实验台示意图
6
第二代清华炉概况 第二代清华炉示范装置于2011年8月22日在丰喜投入运 行，与第一代清华炉一样，首次投料即进入稳定运行状态， 并连续、安全、稳定运行了140天，全面实现了研发和设计 意图，创造了世界煤化工史上的奇迹 清华炉水煤浆水冷壁技术克服了水煤浆耐火砖气化技术 的两个缺憾：煤种适应性窄，难于处理高灰熔点煤；单炉 年运转率低，为达到装置8000小时年运转要求，必须配置 备用炉。 清华炉水煤浆水冷壁技术克服了干粉水冷壁炉的两个缺 憾：干煤粉制备中干燥过程的高能耗和危险性；气化系统 压力难于提高，一般只能达到4.0MPa。
化炉烧嘴的三个煤粉管，在气化炉内形成旋流。氧气经
预热后和一定比例的蒸汽混合后进入气化炉，炉内轴向 温度梯度为上部高，下部低。对于液态排渣的气化炉，
渣口的温度应保持在灰熔点以上，渣口温度的高低是决
定渣口压差大小的主要影响因素，也是气化炉能否正常 排渣的关键。
25
对于这两种气化炉，由于出烧嘴的速度较低，一般＜ 10m/S，所以其燃烧火焰短，气化炉轴向温度梯度大，因 此要保持正常排渣就必须首先提高氧煤比以提高气化炉 上部的温度，从而提高渣口温度。从航天炉的实际运行 来看，如果入炉煤的灰熔点超过1450℃，炉顶温度将会 很高，很容易造成气化炉上部烧坏。因此航天炉在掺烧 高灰熔点煤时需要添加石灰石控制入炉混煤的灰熔点在
② 耐火砖每次开车前需要按照升温曲线进行升温，每次升
温至少需要72小时，采用清华炉升温只需一小时，节约 了燃料气的消耗
③ 煤种适应性更宽，节约原料成本。
35
和干粉气化炉相比
与干粉气化技术相比，水煤浆气化的氧耗和煤耗较高，
煤耗和干粉气化相比约高5~6%，氧耗约高8~10%，但如
果从整个装置的能耗来看，如果采用4.0MPa气化，干粉 气化炉的能耗比水煤浆略低，如果采用6.5MPa气化，水 煤浆气化的能耗比干粉略低，成本节省主要体现在四个 方面：
热量的千分之几，在使用同样煤种情况下，水冷壁气化炉的氧耗、 煤耗、合成气组成和耐火砖气化炉几乎完全一样。
33
投料10h后的主要运行数据 蒸汽产量2201Kg/h
6、运行成本低：
和水煤浆耐火砖气化炉相比
与传统耐火砖气化技术相比，单位有效气能耗、物耗 基本不变，成本节省主要体现在三个方面： ① 减少了昂贵的耐火砖采购、筑炉费用，不需要每年数次 更换锥底砖，每年更换向火面砖，节约了维修成本；
气化炉规格
气化炉 直径：2800mm， 压力：4.0MPa 气化炉 直径：2800mm， 压力：6.5MPa 气化炉 直径：2800mm， 压力：4.0MPa 气化炉 直径：3200mm， 压力：6.5MPa
煤浆浓度
煤浆浓度 46~51% 煤浆浓度53%
2
新疆天业集团天智辰业化工有限公司
3
新疆国泰新华矿业股份有限公司
16
1、水冷壁系统的本质安全：
和其他结构水 冷壁内件比起 来，清华炉内
件具有冷却均
匀，系统阻力 低；不会出现 汽水分层现象 等优点。
17
2、点火投料系统的安全：
耐火砖气化炉点火方式
水煤浆耐火砖气化炉采用蓄热式点火，气化炉先采用
预热烧嘴将气化炉温度烘至800℃以上，并保持两小时， 然后换工艺烧嘴进行投料，一般要求更换烧嘴速度要快， 以免气化炉温度降低； 水煤浆进入气化炉后，首先是水分的蒸发和挥发分的 析出，然后是挥发分的燃烧和煤粉的燃烧，气化炉炉温是 先升后降，在国内水煤浆气化的投料过程中，由于炉温较 低发生爆炸的事故比较多见。
和干粉气化炉相比
废水：干粉灰水含灰量大，排放废水量大； 废渣：对于相同灰含量的煤种，干粉气化排放的灰量大； 废气：干粉气化在煤烘干过程中，需要排放大量废气； 辐射：干粉气化的料位、密度等仪表需要采用射线。
41
清华炉的主要业绩
42
使用低浓度水煤浆的工程业绩
序号
1
用户名称
大唐呼伦贝尔化肥有限公司
内蒙乌兰泰安矿业有限公司
煤浆浓度53%
煤浆浓度55%
4
43
使用高灰熔点煤的工程业绩
序号
1
用户名称
中海石油天野化工有限公司
气化炉规格
灰熔点
气化炉 直径：2800mm， 灰熔点1490℃ 压力：6.5MPa
气化炉 直径：2800mm， 灰熔点1520℃ 压力：4.0MPa 气化炉 直径：2800mm， 灰熔点1480℃ 压力：6.5MPa
以节省一套备用气化炉系统。
21
和干粉气化炉相比
相同投煤量的清华炉和干粉气化炉相比，由于没有复
杂的煤粉制备和输送系统，单台气化炉的投资要小很
多；比如对于年产40万吨合成氨规模的气化装置，两 台干粉气化炉投资约4~5亿元，两台清华炉投资约 2.5~3亿； 如果对于煤制氢、煤制甲醇等需要气化压力较高的系 统，由于清华炉可以采用比干粉更高的气化压力，后 系统投资更低； 清华炉配套的空分比干粉要大，但对于空分系统，如
28
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。
36
① 干粉气化的煤的烘干和输送能耗很高，水煤浆很低； ② 干粉气化需要在气化炉加过热蒸汽，同时煤粉管线需 要大量的保温蒸汽； ③ 水煤浆气化耗能比较集中，较好回收，多耗的能量在
变换工段以蒸汽的形式提供出来；
④ 如果采用6.5MPa气化，低温甲醇洗的能耗和后续的压 缩功将降低。
37
7、节水：
水的消耗量主要指外排的水量和加入的水量。 水煤浆和干粉两种气化工艺外排水量的控制均是按照
清华炉加入的水 量小；加入水的 品质要求低。
▲干粉气化－水： 制粉工段－水； 气化工段＋过热蒸汽； 灰水处理工段＋变换冷凝液和脱盐水； 变换工段＋脱盐水或加过热蒸汽。
8、对环境友好：
和耐火砖气化炉相比
废水：因为没有耐火砖，排放废水中不含六价铬； 废渣：没有含铬废渣的污染；
废气：水冷壁清华炉减少了烘炉时间，不需要气化炉的热 备，减少了烘炉废气的排放。
果不增加空分的数量，投资增加不多。
22
4、煤种适应性宽：
第二代清华炉采用水冷壁保护结构，未采用耐火砖 保护层，从而不再受制于耐火砖的工作温度限制，与其
它类型的水冷壁气化炉相比，由于清华炉流场的优势，
可以使用灰熔点更高一些的煤做为原料，扩大了煤种适 应性。
23
航天炉和GSP气化炉的煤粉通过三条煤粉管线进入气
月在山西阳煤丰喜肥业（集团）临猗分公司投入运行。
首次投料即稳定运行，专家签 定认为“该技术优于国外同类 技术，具有国际先进水平”。
3
现有气流床气化技术
Texaco
四喷嘴
一代清华炉
Shell
GSP
HT-L航天炉
二代清华炉
4
第二代清华炉研发需要解决的问题
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； 这三个问题的突破是第二代清华炉煤气化技术取得成功
清华炉技术介绍
清华大学煤清洁燃烧国家工程研究中心
燃气轮机与煤气化联合循环国家工程研究中心
主要内容
清华炉的发展 清华炉的主要流程 清华炉的主要技术特点 清华炉的主要业绩
清华炉的发展
第一代清华炉概况 清华炉煤气化技术自2001年投入研发开始，经过专利研 究、数学模型建立、冷态试验、热态试验及工程化各阶段。 清华炉第一代耐火砖气化技术的大型工业装置于2006年1
7
第二代清华炉煤气化技术科技成果鉴定（国家鉴定书）
8
ຫໍສະໝຸດ Baidu
第二代清华炉煤气化技术科技成果鉴定会
9
清华炉的主要流程
10
煤浆制备流程
11
煤浆气化流程
12
灰水处理流程
13
清华炉的主要技术优势
14
清华炉的主要技术优势
1. 清华炉的本质安全性 2. 点火系统的安全性
3. 投资优势明显
29
清华炉的水煤浆通过一条煤浆管线进入气化炉烧嘴， 氧气同轴通过烧嘴的另外两个通道进入气化炉内。为保证 煤浆的充分雾化，氧气和煤浆出烧嘴的速率保证具有一定 的速率。一般不小于100m/S，出烧嘴的火焰具有一定长度 ，为保证顺利排渣，在需要提高渣口温度时，只需适当加 大中心氧，将火焰拉长减小气化炉的轴向温度梯度即可， 而不需要增大氧煤比。根据实际运行来看，水冷壁清华炉 已经完成了入炉煤灰熔点为1520℃的工业试验，实际运行 证明气化炉操作稳定，排渣顺畅。尽管水冷壁清华炉还没 有进行更高灰熔点的煤的工业试验，但从炉内流场和运行 条件来看，更高灰熔点的煤运行也不会存在问题。
其他水冷壁的启动
● Shell点火过程较复杂，首先将燃气烧嘴点燃，
然后将燃油烧嘴点燃，燃油烧嘴点燃后，迅速将燃气烧 嘴抽出，利用燃油烧嘴将气化炉温度升起来，并将气化 炉压力升至1.0MPa然后投煤粉烧嘴，煤粉烧嘴投进来后， 迅速将燃油烧嘴抽出； ● 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。
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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， CS O2 点火时送入燃料气，用燃料气将气 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， 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 火、升温、投煤全过程，不需切换 烧嘴。
4. 煤种适应性更宽
5. 气化效率高
6. 运行成本低 7. 节水
8. 对环境友好
15
1、水冷壁系统的本质安全：
清华炉研发过程中充分考虑了水冷 壁水汽自然循环的可行性，依自然循 环设计，按强制循环运行。即便特殊 故障无法强制供水，水汽系统仍可自 然循环，保证气化炉安全停车，不会 出现日本核电站地震海啸中给水泵停 运引发的重大安全事故。锅炉水循环 泵不必采用一级电源供电。
1450℃以下。
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航天炉炉内挂渣情况
壳牌气化炉，采用四个工艺烧嘴，烧嘴安装在气化 炉的中部，四条煤粉输送线分别进入对应烧嘴，氧气
和过热蒸汽混合后也送入工艺烧嘴，煤粉、氧气和蒸
汽在气化炉内进行反应，四个烧嘴喷出的煤粉在气化 炉内形成一个相切于炉内假想切圆。水冷壁分为三部
分，筒体部分采用U型水冷管，上下锥体采用盘管。
O2 燃料气 CS O2
不同流道流体示意图
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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
，磨煤工段补充水可以补充难处理的有机废水，灰水处理 工段主要补充变换冷凝液，变换工段不需补充水或蒸汽。
干粉气化在制粉工段将水分去掉，在气化工段以过热
蒸汽的形式加入水，在灰水处理工段补充变换冷凝液和脱
盐水，在变换工段喷脱盐水或加过热蒸汽。
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▲水煤浆水冷壁清华炉－水： 磨煤工段＋难处理的有机废水； 灰水处理＋变换冷凝液， 变换工段＋0（水或蒸汽）。
煤种氯离子等有害组分累计程度来排放的，在相同投
煤量的情况下，干粉气化因为含灰量大，外排水量大 于清华炉。干粉气化比水煤浆气化多排放的水是在烘 煤过程中，将煤中的水分烘干至2%左右，此部分水分 也可视为排放水。所以水煤浆清华炉比干粉气化炉外 排水量小。
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清华炉补充水主要在磨煤工段和灰水处理工段补充水
30
装置运行140后气化室挂渣情况
气化炉渣口情况
5、气化效率高：
第二代清华炉结构设计科学合理，使得炉内壁挂渣状况良好，
渣后的水冷管吸热量较小，副产蒸汽只有约2吨/小时。水冷壁吸 热量只占入炉煤热量的千分之几。气化炉外壁温度100 ℃ 左右，
比耐火砖炉壁温度低110 ℃ 。由于副产蒸汽吸热量只占入炉煤
的关键。
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清华炉的点火试验台：
冷壁炉点火和稳燃
蒸汽出口 烧嘴 循环水 出口
清华炉实验台照片
二次氧
热电偶
热电偶
热电偶
激冷水
气体出口
液位计 循环水 进口
实验台示意图
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第二代清华炉概况 第二代清华炉示范装置于2011年8月22日在丰喜投入运 行，与第一代清华炉一样，首次投料即进入稳定运行状态， 并连续、安全、稳定运行了140天，全面实现了研发和设计 意图，创造了世界煤化工史上的奇迹 清华炉水煤浆水冷壁技术克服了水煤浆耐火砖气化技术 的两个缺憾：煤种适应性窄，难于处理高灰熔点煤；单炉 年运转率低，为达到装置8000小时年运转要求，必须配置 备用炉。 清华炉水煤浆水冷壁技术克服了干粉水冷壁炉的两个缺 憾：干煤粉制备中干燥过程的高能耗和危险性；气化系统 压力难于提高，一般只能达到4.0MPa。
化炉烧嘴的三个煤粉管，在气化炉内形成旋流。氧气经
预热后和一定比例的蒸汽混合后进入气化炉，炉内轴向 温度梯度为上部高，下部低。对于液态排渣的气化炉，
渣口的温度应保持在灰熔点以上，渣口温度的高低是决
定渣口压差大小的主要影响因素，也是气化炉能否正常 排渣的关键。
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对于这两种气化炉，由于出烧嘴的速度较低，一般＜ 10m/S，所以其燃烧火焰短，气化炉轴向温度梯度大，因 此要保持正常排渣就必须首先提高氧煤比以提高气化炉 上部的温度，从而提高渣口温度。从航天炉的实际运行 来看，如果入炉煤的灰熔点超过1450℃，炉顶温度将会 很高，很容易造成气化炉上部烧坏。因此航天炉在掺烧 高灰熔点煤时需要添加石灰石控制入炉混煤的灰熔点在
② 耐火砖每次开车前需要按照升温曲线进行升温，每次升
温至少需要72小时，采用清华炉升温只需一小时，节约 了燃料气的消耗
③ 煤种适应性更宽，节约原料成本。
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和干粉气化炉相比
与干粉气化技术相比，水煤浆气化的氧耗和煤耗较高，
煤耗和干粉气化相比约高5~6%，氧耗约高8~10%，但如
果从整个装置的能耗来看，如果采用4.0MPa气化，干粉 气化炉的能耗比水煤浆略低，如果采用6.5MPa气化，水 煤浆气化的能耗比干粉略低，成本节省主要体现在四个 方面：
热量的千分之几，在使用同样煤种情况下，水冷壁气化炉的氧耗、 煤耗、合成气组成和耐火砖气化炉几乎完全一样。
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投料10h后的主要运行数据 蒸汽产量2201Kg/h
6、运行成本低：
和水煤浆耐火砖气化炉相比
与传统耐火砖气化技术相比，单位有效气能耗、物耗 基本不变，成本节省主要体现在三个方面： ① 减少了昂贵的耐火砖采购、筑炉费用，不需要每年数次 更换锥底砖，每年更换向火面砖，节约了维修成本；
气化炉规格
气化炉 直径：2800mm， 压力：4.0MPa 气化炉 直径：2800mm， 压力：6.5MPa 气化炉 直径：2800mm， 压力：4.0MPa 气化炉 直径：3200mm， 压力：6.5MPa
煤浆浓度
煤浆浓度 46~51% 煤浆浓度53%
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新疆天业集团天智辰业化工有限公司
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新疆国泰新华矿业股份有限公司
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1、水冷壁系统的本质安全：
和其他结构水 冷壁内件比起 来，清华炉内
件具有冷却均
匀，系统阻力 低；不会出现 汽水分层现象 等优点。
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2、点火投料系统的安全：
耐火砖气化炉点火方式
水煤浆耐火砖气化炉采用蓄热式点火，气化炉先采用
预热烧嘴将气化炉温度烘至800℃以上，并保持两小时， 然后换工艺烧嘴进行投料，一般要求更换烧嘴速度要快， 以免气化炉温度降低； 水煤浆进入气化炉后，首先是水分的蒸发和挥发分的 析出，然后是挥发分的燃烧和煤粉的燃烧，气化炉炉温是 先升后降，在国内水煤浆气化的投料过程中，由于炉温较 低发生爆炸的事故比较多见。
和干粉气化炉相比
废水：干粉灰水含灰量大，排放废水量大； 废渣：对于相同灰含量的煤种，干粉气化排放的灰量大； 废气：干粉气化在煤烘干过程中，需要排放大量废气； 辐射：干粉气化的料位、密度等仪表需要采用射线。
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清华炉的主要业绩
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使用低浓度水煤浆的工程业绩
序号
1
用户名称
大唐呼伦贝尔化肥有限公司
内蒙乌兰泰安矿业有限公司
煤浆浓度53%
煤浆浓度55%
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使用高灰熔点煤的工程业绩
序号
1
用户名称
中海石油天野化工有限公司
气化炉规格
灰熔点
气化炉 直径：2800mm， 灰熔点1490℃ 压力：6.5MPa
气化炉 直径：2800mm， 灰熔点1520℃ 压力：4.0MPa 气化炉 直径：2800mm， 灰熔点1480℃ 压力：6.5MPa
以节省一套备用气化炉系统。
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和干粉气化炉相比
相同投煤量的清华炉和干粉气化炉相比，由于没有复
杂的煤粉制备和输送系统，单台气化炉的投资要小很
多；比如对于年产40万吨合成氨规模的气化装置，两 台干粉气化炉投资约4~5亿元，两台清华炉投资约 2.5~3亿； 如果对于煤制氢、煤制甲醇等需要气化压力较高的系 统，由于清华炉可以采用比干粉更高的气化压力，后 系统投资更低； 清华炉配套的空分比干粉要大，但对于空分系统，如
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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。
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① 干粉气化的煤的烘干和输送能耗很高，水煤浆很低； ② 干粉气化需要在气化炉加过热蒸汽，同时煤粉管线需 要大量的保温蒸汽； ③ 水煤浆气化耗能比较集中，较好回收，多耗的能量在
变换工段以蒸汽的形式提供出来；
④ 如果采用6.5MPa气化，低温甲醇洗的能耗和后续的压 缩功将降低。
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7、节水：
水的消耗量主要指外排的水量和加入的水量。 水煤浆和干粉两种气化工艺外排水量的控制均是按照
清华炉加入的水 量小；加入水的 品质要求低。
▲干粉气化－水： 制粉工段－水； 气化工段＋过热蒸汽； 灰水处理工段＋变换冷凝液和脱盐水； 变换工段＋脱盐水或加过热蒸汽。
8、对环境友好：
和耐火砖气化炉相比
废水：因为没有耐火砖，排放废水中不含六价铬； 废渣：没有含铬废渣的污染；
废气：水冷壁清华炉减少了烘炉时间，不需要气化炉的热 备，减少了烘炉废气的排放。
果不增加空分的数量，投资增加不多。
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4、煤种适应性宽：
第二代清华炉采用水冷壁保护结构，未采用耐火砖 保护层，从而不再受制于耐火砖的工作温度限制，与其
它类型的水冷壁气化炉相比，由于清华炉流场的优势，
可以使用灰熔点更高一些的煤做为原料，扩大了煤种适 应性。
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航天炉和GSP气化炉的煤粉通过三条煤粉管线进入气
月在山西阳煤丰喜肥业（集团）临猗分公司投入运行。
首次投料即稳定运行，专家签 定认为“该技术优于国外同类 技术，具有国际先进水平”。
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现有气流床气化技术
Texaco
四喷嘴
一代清华炉
Shell
GSP
HT-L航天炉
二代清华炉
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第二代清华炉研发需要解决的问题
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； 这三个问题的突破是第二代清华炉煤气化技术取得成功
清华炉技术介绍
清华大学煤清洁燃烧国家工程研究中心
燃气轮机与煤气化联合循环国家工程研究中心
主要内容
清华炉的发展 清华炉的主要流程 清华炉的主要技术特点 清华炉的主要业绩
清华炉的发展
第一代清华炉概况 清华炉煤气化技术自2001年投入研发开始，经过专利研 究、数学模型建立、冷态试验、热态试验及工程化各阶段。 清华炉第一代耐火砖气化技术的大型工业装置于2006年1
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第二代清华炉煤气化技术科技成果鉴定（国家鉴定书）
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ຫໍສະໝຸດ Baidu
第二代清华炉煤气化技术科技成果鉴定会
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清华炉的主要流程
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煤浆制备流程
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煤浆气化流程
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灰水处理流程
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清华炉的主要技术优势
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清华炉的主要技术优势
1. 清华炉的本质安全性 2. 点火系统的安全性
3. 投资优势明显
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清华炉的水煤浆通过一条煤浆管线进入气化炉烧嘴， 氧气同轴通过烧嘴的另外两个通道进入气化炉内。为保证 煤浆的充分雾化，氧气和煤浆出烧嘴的速率保证具有一定 的速率。一般不小于100m/S，出烧嘴的火焰具有一定长度 ，为保证顺利排渣，在需要提高渣口温度时，只需适当加 大中心氧，将火焰拉长减小气化炉的轴向温度梯度即可， 而不需要增大氧煤比。根据实际运行来看，水冷壁清华炉 已经完成了入炉煤灰熔点为1520℃的工业试验，实际运行 证明气化炉操作稳定，排渣顺畅。尽管水冷壁清华炉还没 有进行更高灰熔点的煤的工业试验，但从炉内流场和运行 条件来看，更高灰熔点的煤运行也不会存在问题。