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
国内没有自主的热回收型水煤浆气化技术
技术开发
技术特点
➢ 新型水煤浆气化炉蒸汽发生器系统，采用独特环形 单筒体和径向双面水冷壁结构，能够减小辐射废锅 体积、提高热效率，同时减低双面水冷壁的布置比 例和维护工作量增加通道面积
改造前 1350 4.0 80 0 0 17 30
改造后 1350 4.0 80 740 30 10 26
经济效益
1000Nm3（CO+H2）可以副产0.65~1.1吨高压蒸汽； 采用6.5MPa气化（或者8.7MPa）的气化压力会降低 低温甲醇洗和后续的压缩功；不需要备用炉，整体 投资更低.
阳煤丰喜联产气化炉经济效益：
• 气化压力：3MPaG • 规模（3吨煤/天，最长连续操作时间：～8hr） • 包括操作单元
➢ 粉煤输送系统 ➢ （热壁）气化炉 ➢ 渣水处理系统 ➢ 合成气净化系统 ➢ 尾气处理（焚烧）系统 ➢ 氧气、氮气、水、水蒸气等公用工程系统
• 功能 ➢ 煤种试烧 ➢ 反应动力学实验 ➢ 粉煤输送实验 ➢ 烧嘴等关键气化设备测试 ➢ 气化性能测试
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)
M
新鲜水 添加剂
M
M M
M
（1） （2）
（3）
（4） （5）
（6）
M 脱盐水
全热回收流程合成气/蒸汽联产气化炉
山西省科技重大专项：气化炉高温合成气对流式热回收技术 研究及工程示范（MH2016-02）
国家重点研发计划：废锅-激冷型高效节能的水煤浆气化关键 技术研究（2017YFB0602602）
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
水煤浆水冷壁煤气化工艺。
综合性能优异，总体技术处于国际领先水
平。
第2代清华炉：水冷壁
回收高温合成气的热量，生产高温高压蒸汽，提高整个气化炉 的能源转化效率
2012年10月国务院《能源发展“十二五”规划》，新开工煤 制天然气、煤炭间接液化、煤制烯烃项目能源转化效率分别 达到56%、42%、40%以上。
➢ 连续稳定运行近一年半 ➢ 最长连续满负荷运行122天 ➢ 接待企业参观近90家，河南金大地、三
聚环保技术人员跟班运行达半年
该技术评为: “2016年我国煤炭科技十大新闻”之一 “2016年度煤化工十大新闻”之一
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
（7）设计更优化：根据后续工段的产品不同而采用不同的流程 设计，对于需要变换的流程，可以根据具体情况设置不同等级的 废锅，将出气化界区的合成气汽气比控制在合适的范围，变换工 段不需添加蒸汽。
（8）经济效益好：辐射式蒸汽发生器所副产的高品质蒸汽可直 接利用，也可以利用工厂的尾气进行过热后加以利用。
（9）整体投资少：采用了水冷壁结构，不需要每年更换耐火材 料，不需要设置备用炉；设置辐射废锅后，整个系统的黑水循环 量大大减少。
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
全热回收流程合成气/蒸汽联产气化炉
在已有的水煤浆+水冷壁+辐射式蒸汽发生器+激冷流程气化技 术基础上，进一步开发水煤浆+水冷壁+辐射式蒸汽发生器+对 流式蒸汽发生器流程，实现气化炉热量的“全热回收”
氧气 原料煤
新鲜水 工艺废水 滤液 废浆 冲洗水
（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。
600吨/天容量世界首套水煤浆水冷壁气化 工业装置示范炉11年8月一次启动成功连 续运行。
水煤浆气化技术的煤种限制瓶颈和高 12年9月通过科技成果鉴定：具有显著的
能耗点火问题。形成了可适应高灰熔 创新性..，拥有自主知识产权..同时具有水
点煤种，具备本质安全的世界第一个 煤浆耐火砖和干粉水冷壁气化炉的优点，
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
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）
煤气化关键共性技术实验平台
依托神华科技创新项目，建设煤气化技术研发中试基地，建成省级煤气化工 程技术中心，力争建成国家级煤气化工程中心
煤气化涉及的关键技术进行研究，把中心建设成为煤种试烧基地，为煤气化 技术的发展提供行业的关键共性技术，形成自主研究开发能力、关键部件的 设计与产业化前期实验验证能力，为山西乃至全国煤炭清洁高效用提供技 术支撑
晋华炉工艺流程
晋华炉技术特点
（1） 稳定性好：水煤浆气化工艺成熟，水煤浆进料稳定、计量 可靠
（2）煤种适应性强：气化温度不受耐火材料限制，对原料煤的 灰熔点无特殊要求；能够气化高灰份、高灰熔点、低挥发份、高 碱渣煤、褐煤等。
（3）系统运转率高：装置运行连续稳定，每年不再因为更换耐 火砖而停炉检修，年运行时间可达到8000h。
➢ 蒸汽发生器借鉴了液态排渣旋风锅炉的设计理念， 能够有效避免国外同类技术的堵渣和积灰问题。
首台合成气/蒸汽联产气化炉
2016年4月1日20时40分，清华大学山西清洁能源研究院牵头，山西阳煤丰喜肥 业（集团）有限责任公司和山西阳煤化工机械（集团）有限公司联合研发的合 成气蒸汽联产气化炉在阳煤丰喜临猗分公司一次点火、投料、并气成功。各项 指标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
全新一代全热回“辐射式蒸汽发生器+对流式蒸汽发生器” 气化炉，将进一步回收热量，蒸汽产量再增加20~30%
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
应用单位一：阳煤丰喜肥业（集团）有限责任公司
耐火砖气化炉改造为晋华炉
2015年10月开始耐火砖气化 炉的拆除施工，2015年12月 系统改造安装完工，2016年 4月1日一次开车成功。
受已有煤浆泵的限制，改造 后的晋华炉单炉投煤量为 500吨/天，气化压力4.0MPa ，每小时副产5.4MPa饱和蒸 汽30吨。项目改造投资大约 3000万元，目前原煤、氧气 消耗与改造前一致
水冷壁煤气化技术(晋华炉)开发及应用
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
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
水煤浆水冷壁清华炉煤气化技术
技术核心概念：
将燃烧领域的凝渣保护技术和自然循 环膜式壁技术引进气化领域，解决原