水煤浆水冷壁清华炉气化技术资料

清华炉煤气化技术研究和应用及煤气化技术选择思考煤是我国主要的化石能源，煤气化技术是目前国内外煤改气的重要手段之一，也是实现煤资源转化和综合利用的有效途径。

清华炉煤气化技术是当前国内外煤气化技术的前沿和研究热点，本文就清华炉煤气化技术的研究和应用情况及煤气化技术选择思考进行分析。

一、清华炉煤气化技术概述清华大学能源与动力工程系在煤气化技术领域研究了数十年，开发出了便于规模化应用、节能环保的清华炉煤气化技术，该技术主要是采用氢气或四氢呋喃(THF)作为溶剂，对煤进行氢依赖性热分解反应，生成煤气。

与传统的氧气煤气化过程不同，清华炉煤气化技术既没有二氧化碳排放，也没有废渣，这样既可以降低环境污染，又可以降低能耗，符合现代清洁化、低碳化的能源转型趋势。

二、清华炉煤气化技术的研究和应用情况1.研究成果清华炉煤气化技术在氢气和THF两种溶剂下的煤气化反应机理、温度、压力等方面进行了深入研究，并形成了三种不同的煤气化反应机理模型。

其中，以THF为溶剂的反应模型，能有效解决煤气化过程中的困难问题，提高了煤气化的效率。

同时，清华大学与中国石化、太钢、武钢等企业进行合作，开发了规模化的清华炉煤气化试验装置和工业化应用，运行效果良好，未发现安全问题。

此外，清华大学还建立了气化反应器标准实验装置和研究平台，为今后的研究提供了可靠的基础。

2.应用前景清华炉煤气化技术能够充分利用我国的大量煤炭资源，实现了煤的清洁高效转化，具有广阔的应用前景。

该技术可以制备合成天然气、合成液体燃料和合成化学品等高附加值产品，同时还能提高煤利用率，实现能源和环境的双赢。

目前，清华大学已与多家企业展开合作，在重大资产项目、新型化工原料研发、煤气化产业化建设等领域开展合作研究，推进清华炉煤气化技术产业化进程。

三、煤气化技术选择思考由于煤是我国重要的能源资源，煤气化技术在国内的应用前景广阔，而煤气化技术也有多种选择模式。

下面就煤气化技术的选择进行思考。

水煤浆水冷壁气化和固定床气化的对比分析首先，水煤浆水冷壁气化是一种将水煤浆喷入高温水冷壁炉膛中进行气化反应的技术。

与固定床气化相比，水煤浆水冷壁气化具有以下优点：1.煤种适应性强：水煤浆水冷壁气化可以处理各种不同种类、含灰量和含硫量的煤，具有较强的煤种适应性。

2.产气质量高：水煤浆水冷壁气化的产气质量好，气化效率高，煤气中的一氧化碳和氢气含量较高，对于后续的合成天然气、合成液体燃料等加工有利。

3.温度控制容易：水冷壁技术可以有效地控制气化反应的温度，提高反应的可控性和稳定性。

然而，水煤浆水冷壁气化也存在一些局限性：1.设备成本较高：水煤浆水冷壁气化需要高温和高压的反应环境，所以设备的制造和维护成本较高。

2.生产规模较小：由于设备复杂性和投资成本，水煤浆水冷壁气化尚处于发展初期，生产规模相对有限。

3.处理水煤浆的难度：水煤浆作为气化原料需要进行粉碎、干燥等处理，操作较为复杂。

固定床气化是一种将煤料在固定床中进行气化反应的技术。

与水煤浆水冷壁气化相比，固定床气化具有以下优点：1.技术成熟：固定床气化技术已经发展了几十年，成熟度高，设备和工艺稳定可靠。

2.适合大规模生产：由于技术成熟且设备简单，固定床气化适用于大规模煤气化项目。

3.研发投入较小：固定床气化技术相对较简单，所需的研究和开发投入相对较小。

然而，固定床气化也存在一些局限性：1.煤种适应性较差：固定床气化技术对于煤种适应性较差，一般需要选择相对纯净的炼焦煤进行气化。

2.热损失较大：固定床气化中存在大量的热损失，导致气化过程的热效率较低。

3.熔渣问题：在固定床气化过程中，煤中的灰分和矿物质会形成熔渣，容易造成设备堵塞和寿命缩短。

综上所述，水煤浆水冷壁气化和固定床气化在煤气化领域各具优势。

水煤浆水冷壁气化适用于小规模项目，能够处理不同种类和质量的煤，能够产生高质量的合成气。

而固定床气化适用于大规模生产，研发投入相对较小，但在煤种适应性和热效率等方面存在一些局限性。

37.水煤浆水冷壁气化炉本词条由“科普中国”科学百科词条编写与应用工作项目审核。

煤气化技术是煤炭高效、洁净利用的核心技术。

水煤浆气化是大规模气化的主流技术，对于以氢气为主要目标的化工生产而言，水煤浆气化更具优势，这是由于水煤浆气化的合成气中氢气含量较高，而化工生产绝大多数利用的是氢气。

这也是德士古气化市场占有率居高不下的主要原因。

气化时灰渣处于熔融状态，为了利用高灰熔点煤气化，需要适当提高气化炉温度。

德士古气化采用绝热炉墙，炉墙采用高价格的高铬砖，温度过高导致高铬砖腐蚀严重，因此对煤种灰熔点要求比较严格。

为此采用水冷壁炉墙可以解决这一问题。

清华大学提出了水煤浆水冷壁气化技术路线，并由山西阳煤丰喜肥业（集团）有限责任公司临猗分公司进行工程示范，是世界第一套可使用水煤浆气化的水冷壁气化炉。

•中文名•水煤浆水冷壁气化炉•外文名•Coal water slurry water wall gasifier•首创地点•山西阳煤•生产公司•丰喜临猗分公司•优势•便于输送，易于操作，安全快捷•核心技术•煤气化技术•应用•煤为原料制大型化工产品概述编辑世界第一套可使用水煤浆气化的水冷壁气化炉，在阳煤丰喜临猗分公司成功开发并建成投运。

该炉连续稳定运行时间超过128天。

这项新成果的应用，标志着我国自主研发的水煤浆水冷壁煤气化技术跻身世界先进行列，为大型煤化工企业的煤气化技术提供了新的选型。

研发编辑水煤浆水冷壁气化炉采用特殊的立式水冷壁，水冷壁产汽量仅2吨/时，避免了因水冷壁副产蒸汽而带来的不必要的热量损失；减少了每年更换耐火砖费用300万元，避免因更换炉砖而造成长达两个月气化炉无法使用，彻底解决了现有水煤浆气化炉砖磨损、不能长周期运转的问题。

该气化炉对煤种适应性强，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。

同时，该炉采用独特的组合烧嘴，使系统的点火与投料程序一体化，便于输送，易于操作，更加安全快捷。

废锅流程的合成气蒸汽联产水煤浆水冷壁晋华炉煤气化技术应用为彻底解决“三高煤”的气化问题，进一步提高气化系统的能量转换效率，阳煤集团和清华大学在现有晋华炉基础上，拟在阳煤丰喜集团泉稷分公司新上1台2000t/d气化炉，增加对流式蒸汽发生器，完成第4代晋华炉的研发和工业化应用，以实现气化热量的“全热回收”，蒸汽产量可再增加40%～50%。

标签：废锅流程;合成气;蒸汽联产;水煤浆水冷壁;晋华炉;煤气化技术1 晋华炉简介晋华炉煤气化技术是由清华大学山西清洁能源研究院、北京清创晋华科技有限公司、山西阳煤化工机械（集团）有限公司和阳煤丰喜肥业（集团）有限责任公司共同开发的新型合成气/蒸汽联产水煤浆水冷壁（带辐射废锅）煤气化技术，是经过多年的实践和创新，通过产、学、研、用相结合，完成了专利研究、工艺包、工程设计和工程建设的新型、高效、节能的煤气化技术[1-2]。

该装置于2015年10月在阳煤丰喜集团（肥业）有限责任公司临猗分公司（以下简称临猗分公司）开始组建，设计有效气产量为35000m3/h（标态），设计压力为4.0MPa，建设工期6个月。

装置于2016年4月1日一次投料成功，并连续稳定运行;至2017年12月1日，累计运行550d（因电力系统春检、秋检、空分更换转子、年前停车检修、合出气管焊缝漏、碳洗塔改造等原因停车7次），运行状况良好，有效气成分达到81%以上。

2 工艺流程晋华炉煤气化装置分为3个工段：水煤浆制备工段、气化工段、灰水处理工段。

2.1水煤浆制备工段由煤贮运系统来的原料煤，经皮带机输送入煤斗，经煤称重给料机计量进入磨煤机。

制浆用水采用工厂难以处理的废水等。

添加剂在地下池中配制成一定浓度后，由添加剂槽给料泵送入添加剂槽，再经添加剂计量给料泵按一定比例与水、原料煤同时进入磨煤机，在磨煤机中磨成一定粒度分布、高浓度的煤浆，出磨煤机的煤浆经滚筒筛过滤后流至磨机出料槽，由低压煤浆泵送至煤浆槽。

磨机出料槽和煤浆槽均设有搅拌器，使煤浆始终处于均匀悬浮状态。

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。

水煤浆水冷壁气化和固定床气化的对比分析目前，我国固定床间歇气化在国内的煤气化行业占有率在60%以上，近几年，固定床气化的技术水平也得到了较快的发展，富氧连续气化、纯氧连续气化等技术也不断完善，但原料的来源问题和安全、环保的问题一直不能很好的解决，也制约了固定床气化的发展。

水煤浆水冷壁气化是清华大学开发的煤气化技术，2011年在山西阳煤丰喜一次开车成功，由于其煤种适用性强，运行安全、稳定，对环境友好，近几年应用业绩较多，为煤化工的主要选择炉型。

以下对采用固定床和水煤浆水冷壁气化的合成氨装置进行全流程比较。

一、两种气化技术主要特点1、固定床气化的流程特点固定床气化一般采用晋城、阳泉、河南焦作的无烟块煤、焦炭或型煤，气化温度一般在1200℃左右，固态排渣，利用空气作为气化剂，常压间歇运行，并配套建设有吹风气回收装置，副产的蒸汽可以满足固定床气化的正常使用。

固定床气化必须配套有气柜。

2、水煤浆水冷壁气化技术特点水煤浆水冷壁采用水煤浆进料，对煤的粒度没有要求，纯氧气化，气化温度一般比煤的灰熔点高50℃左右，液态排渣，连续气化。

水煤浆气化不需要配备气柜。

二、使用煤种的区别1、常压固定床对煤种的要求（1）煤种：必须采用无烟煤或焦炭（2）粒度：煤的粒度必须大于6mm，必须使用块煤或型煤；（3）热稳定性：要求TS+6＞60%；（4）煤的软化温度：T1＞1250℃2、水煤浆水冷壁气化炉对煤种的要求（1）粒度：采用水煤浆进料，对煤的粒度没有要求；（2）挥发分：在点火阶段采用燃料气直接点燃煤浆，对挥发分没有要求；（3）热稳定性：因为是液态排渣，对热稳定性没有要求；（4）灰熔点：越低越好，灰熔点高炉温会相应提高，煤耗、氧耗会提高；（5）成浆性：越高越好，煤的成浆性越高，煤耗、氧耗越低。

3、清华炉目前使用过的煤种（1）低灰熔点煤低灰熔点煤是水煤浆最常用的原料，水煤浆水冷壁气化炉使用的煤灰熔点最低1180℃，灰分最低5%，最高28%。

水煤浆气化技术水煤浆气化技术是一项从水煤浆中提取液体烃及其他有用物质的技术。

它利用液体烃和其他有用物质，可以提供液体烃、汽油和柴油等一系列产品。

水煤浆是指随着煤炭精细加工的发展，用水对煤炭进行加工，分离出的细小的煤粉和悬浮性的水煤浆。

水煤浆的物理和化学性质是煤炭进行生物、化学和物理加工后的残渣，它是有机物混合物，包括烃醚、脂肪、酯、烷、醚和硫等有机物及硅酸盐、氧化物和碱类物质等无机物组成。

水煤浆气化技术主要有以下几种：热气化、热裂解和加氢气化等。

气化是将水煤浆供入高温加热炉内，经过高温激发，水煤浆中的有机物质进行表面加氢反应和裂解反应，使有机物的碳氢键分解，实现有机物的气化，去除气化物中的碳，提取气态及液态烃。

热裂解是将水煤浆用高温进行热裂解，就是把有机物质分解成烃分子，通过水煤浆蒸馏可以把水分和有机分子分离，提取出有机液体烃。

加氢气化是将水煤浆和氢气混合，加热到高温，氢气会和碳元素结合在一起，形成新的碳氢分子，也就是氢化烃，提取出液态和气态烃。

此外，水煤浆气化技术的应用还有热快速气化技术、催化气化技术和其他一些配套技术，如冷凝分离技术、蒸发分离技术、湿法活性炭吸附技术、低温精分技术等。

结合水煤浆气化技术的催化剂，也可以合成出一定成份的液体烃，如柴油、润滑油、炼焦油、燃料油等，以满足市场对石油类产品的需求。

同时，水煤浆气化技术还可以制造出高价值的化工产品，如烯烃、环烃、芳香以及烧碱(Caustic)、硫酸(Sulphuric acid)、硝酸(Nitric acid)等。

水煤浆气化技术具有节能环保、兼容性强等优势，可以把原始煤炭加工出高品质的液体烃和气态烃，并具有良好的应用前景。

当前，我国正加快推进水煤浆气化技术的应用，深化煤炭加工领域气化技术的探索，以期在未来更好地满足市场需求。

总之，水煤浆气化技术是当前我国煤炭行业发展的热点，有待继续深入研究。

政府及相关部门应大力支持煤炭气化技术的发展，以提高企业的生产效率，提升煤炭加工行业发展水平。