1、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、结论技术核心概念：技术核心概念：将将燃烧领域燃烧领域的凝渣保护技术和自然循的凝渣保护技术和自然循环膜式壁技术引进气化领域，解决原环膜式壁技术引进气化领域，解决原水煤浆气化技术的煤种限制瓶颈和高水煤浆气化技术的煤种限制瓶颈和高能耗点火问题。形成了可适应高灰熔能耗点火问题。形成了可适应高灰熔点煤种，具备本质安全的点煤种，具备本质安全的世界第一个世界第一个水煤浆水冷壁煤气化工艺水煤浆水冷壁煤气化工艺。
2、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。12年9月通过科技成果鉴定：具有显著的创新性.，拥有自主知识产权.同时具有水煤浆耐火砖和干粉水冷壁气化炉的优点，综合性能优异，总体技术处于国际领先水平。第2代清华炉：水冷壁水煤浆水冷壁清华炉煤气化技术水煤浆水冷壁清华炉煤气化技术l 国外带热回收的水煤浆气化全部用于IGCC发电u Wabash River电厂u Tampa电厂u Duke 电厂l 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l 国内没有自主的热回收型水煤浆气化技术u回收高温合成气的热量，生产高温高压蒸汽，提高整个气化回收高温合成气的热
3、量，生产高温高压蒸汽，提高整个气化炉的能源转化效率炉的能源转化效率u2012年年10月国务院能源发展月国务院能源发展“十二五十二五”规划，新开工规划，新开工煤煤制天然气制天然气、煤炭间接液化煤炭间接液化、煤制烯烃煤制烯烃项目能源转化效率分别项目能源转化效率分别达到达到56%、42%、40%以上。以上。技术开发技术开发技术特点技术特点新型水煤浆气化炉蒸汽发生器系统，采用新型水煤浆气化炉蒸汽发生器系统，采用独特环形独特环形单筒体单筒体和和径向双面水冷壁径向双面水冷壁结构，能够减小辐射废锅结构，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体积、提高热效率，同时减低双面水冷壁的布置比例
4、和维护工作量增加通道面积例和维护工作量增加通道面积蒸汽发生器借鉴了液态排渣旋风锅炉的设计理念，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。能够有效避免国外同类技术的堵渣和积灰问题。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首台合成气首台合成气/蒸汽联产气化炉蒸汽联产气化炉该技术评为:“2016年我国煤炭科技十大新闻年我国煤炭科技十
5、大新闻”之一“2016年度煤化工十大新闻年度煤化工十大新闻”之一 连续稳定运行近一年半连续稳定运行近一年半 最长连续满负荷运行最长连续满负荷运行122天天 接待企业参观近接待企业参观近90家，河南金大地、三家，河南金大地、三聚环保技术人员跟班运行达半年聚环保技术人员跟班运行达半年内 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、结论晋华炉工艺流程晋华炉工艺流程晋华炉技术特点晋华炉技术特点（1）稳定性好稳定性好：水煤浆气化工艺成熟，水煤浆进料稳定、计量：水煤浆气化工艺成熟，水煤浆进料稳定、计量可靠可靠（2）煤种适应性强煤种适应性强：气化温度不受耐火材料限制，对原料煤
6、的：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。碱渣煤、褐煤等。（3）系统运转率高系统运转率高：装置运行连续稳定，每年不再因为更换耐：装置运行连续稳定，每年不再因为更换耐火砖而停炉检修，年运行时间可达到火砖而停炉检修，年运行时间可达到8000h。（4）安全性强安全性强：辐射废锅及水冷壁采用热能工程领域成熟的垂：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。直管结构，保证水冷壁的安全运行。（5）能量利用率高能量利用率高：辐射废锅回收高温高压合成气气的显
7、热，：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。充分利用了水煤浆气化能量集中便于回收的优势。晋华炉技术特点晋华炉技术特点（6）系统启动快系统启动快：采用组合式烧嘴，点火升温过程简化，点火：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、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。排放少，对环境友好。（7）设计更优化设计更优化：根据后续工段的产品不同而采用不同的流程：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设计，对于需要变换的流
8、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。段不需添加蒸汽。（8）经济效益好经济效益好：辐射式蒸汽发生器所副产的高品质蒸汽可直：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。接利用，也可以利用工厂的尾气进行过热后加以利用。（9）整体投资少整体投资少：采用了水冷壁结构，不需要每年更换耐火材：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
9、大大减少。量大大减少。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耐火砖气化炉改造为晋华炉2015年年10月开始耐火砖气化月开始耐火砖气化炉的拆除施工，炉的拆除施工，2015年年12月月系统改造安装完工，系统改造安装完工，2016年年4月月1日一次开车成功。日一次开车成功。受已有煤浆泵的限制，改造受已有煤浆泵的限制，改造后的晋华炉单炉投煤量为后的晋华炉单炉投煤量为500吨吨/天，气化压力天，气化压力4.0MPa，每小时副产，每小时副产5
10、.4MPa饱和蒸饱和蒸汽汽30吨。项目改造投资大约吨。项目改造投资大约3000万元，目前原煤、氧气万元，目前原煤、氧气消耗与改造前一致消耗与改造前一致应用单位一：阳煤丰喜肥业（集团）有限责任公司应用单位一：阳煤丰喜肥业（集团）有限责任公司项目项目单位单位改造前改造前改造后改造后气化温度气化温度13501350气化压力气化压力MPa(G)4.04.0CO+H2mol%8080废锅蒸汽副产废锅蒸汽副产5.4MPakg/1000Nm3(CO+H2)0740水冷壁蒸汽副产水冷壁蒸汽副产4.5MPakg/1000Nm3(CO+H2)030循环水循环水t/1000Nm3(CO+H2)1710电电Kwh/1
11、000Nm3(CO+H2)3026经济效益经济效益阳煤丰喜联产气化炉经济效益阳煤丰喜联产气化炉经济效益：n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煤比现有原料煤价格低150元元/吨，为保持对比数据基准一致，吨，为保持对比数据基准一致，单炉日投煤量以单炉日投煤量以750t计，综合计算下来，计，综合计算下来，每台炉每年减少原料每台炉每年减少原料煤成本煤成本3375万元万元。n合成气蒸汽联产气化炉合成气蒸汽联产气化炉在同负荷，同煤质的前提下，辐射废锅在同负荷，同煤质的前提下，辐射废锅可可副副产产23T/h蒸汽，蒸
12、汽，每年生产的高压饱和蒸汽每年生产的高压饱和蒸汽可增加可增加20002000万元利万元利润（吨蒸汽按照润（吨蒸汽按照110110元计算）元计算）。1000Nm3（CO+H2）可以副产0.651.1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.应用单位二：山西南耀集团昌晋苑焦化有限公司应用单位二：山西南耀集团昌晋苑焦化有限公司项目使用的煤种为项目使用的煤种为山西南耀高灰熔点煤山西南耀高灰熔点煤有效合成气有效合成气(CO+H2)产量产量71000Nm3/h气化炉采用气化炉采用6.5MPa、?2800mm/?3800mm根据
13、用户实际情况和需求，该项目废锅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，气化炉每小时副产换不需要添加蒸汽，气化炉每小时副产10.0MPa的饱和蒸汽的饱和蒸汽40吨。折合吨。折合每每1000Nm3有效气副产蒸汽量为有效气副产蒸汽量为0.56吨吨应用单位三：河南金大地化工有限责任公司应用单位三：河南金大地化工有限责任公司年产年产45万吨合成氨搬迁改造项目万吨合成氨搬迁改造项目气化炉（气化炉（6.5MPaG、?2800mm/?4200mm气化室气化室/热回收室）热回收室）高温合成气经废锅回收热量后，可副产高温合成气经废锅回
14、收热量后，可副产117.2t/h高品位饱和蒸汽（高品位饱和蒸汽（10MPaG）。）。变换不用添加蒸汽或喷水，变换工段可产生变换不用添加蒸汽或喷水，变换工段可产生3.8MPa蒸汽蒸汽40t/h，1.3MPa蒸蒸汽汽19t/h，0.5MPa蒸汽蒸汽34t/h。气化和变换共气化和变换共副产蒸汽副产蒸汽210t/h，折吨氨副产，折吨氨副产2.8吨蒸汽吨蒸汽。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)可副产蒸汽可副产蒸汽0.74吨。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经设计院核算，气化加变换的副产蒸汽总量比采
15、用激冷流程的工艺多副产蒸汽蒸汽1吨吨/吨氨，吨氨，气化电耗降低气化电耗降低8kWh/吨氨，循环水消耗降低吨氨，循环水消耗降低18kWh/吨氨吨氨社会影响社会影响合成气蒸汽联产气化炉合成气蒸汽联产气化炉投产以来，以其环保、安全、长周期稳投产以来，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、山西天泽等升、烟台万华、三聚环保、新彊天业、新业、山西天泽等
16、87家家中外客户参观考察中外客户参观考察签订合同签订合同20台套，达成合作意向台套，达成合作意向15家家汇 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、结论全热回收流程合成气全热回收流程合成气/蒸汽联产气化炉蒸汽联产气化炉在已有的水煤浆水煤浆+水冷壁水冷壁+辐射式蒸汽发生器辐射式蒸汽发生器+激冷流程激冷流程气化技术基础上，进一步开发水煤浆水煤浆+水冷壁水冷壁+辐射式蒸汽发生器辐射式蒸汽发生器+对对流式蒸汽发生器流式蒸汽发生器流程，实现气化炉热量的“全热回收全热回收”（1）（2）（3）（4）（5）（6）MMM氧气原料煤M添加剂新鲜水M工艺废水滤液废浆冲洗水
17、新鲜水脱盐水M全热回收流程合成气全热回收流程合成气/蒸汽联产气化炉蒸汽联产气化炉n山西省科技重大专项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）n国家重点研发计划国家重点研发计划：废锅-激冷型高效节能的水煤浆气化关键技术研究（2017YFB0602602）n国家重点研发计划国家重点研发计划：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，建成省级煤气化工省级煤气化工程技术中心程技术中心，力争建成国家级煤气化
18、工程中心煤气化涉及的关键技术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利用提供技术支撑气化压力：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 气化性能测试汇 报 内 容一
19、、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、结论结论结论n晋华炉通过晋华炉通过“辐射式蒸汽发生器辐射式蒸汽发生器”，每吨合成氨可副产，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；显优势；为新建、传统煤化工企业改造升级提供更好的选择为新建、传统煤化工企业改造升级提供更好的选择n全新一代全热回全新一代全热回“辐射式蒸汽发生器辐射式蒸汽发生器+对流式蒸汽发生器对流式蒸汽发生器”气化炉，将气化炉，将进一步回收热量，蒸汽产量再增加进一步回收热量，蒸汽产量再增加2030%
