流化床生物质气化炉的设计(国内气化炉市场“百家争鸣”，煤化工“心脏”的国产化成功之作)

Posted 2023-05-31

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流化床生物质气化炉的设计(国内气化炉市场“百家争鸣”，煤化工“心脏”的国产化成功之作)

10年前国内煤化工核心装置——气化炉，基本靠引进国外先进技术。

10年后的今天，国内自主煤气化技术发展迅速，尤其以水煤浆气化技术的国产化，使我们国内大型项目摆脱了对进口技术的依赖。

气化炉作为化工项目的心脏投资巨大，年处理原煤25万吨的气化炉进口品牌单台造价接近1亿人民币，而国产化后的价格仅为进口的三分之一。

目前国内煤化工应用的气化炉大约有40种，截止2020年我国对煤气化炉的需求量将达到2250套，中国已经成为世界上最大的煤气化炉市场。

煤化工气化炉根据煤的性质和对煤气的不同要求有多种气化方法，按照煤颗粒的运动状态相应的气化设备有固定床（移动床）气化炉、流化床(沸腾床)气化炉、气流床煤气化炉。

从煤的相态上来分辨，两种主流气化炉分别为，水煤浆和干煤粉。

随着国产气化技术的逐步提升，一系列国产新炉型的陆续投产实现长周期运行，加之进口炉型昂贵的专利费和过高的前期投资，新项目逐渐采用了价格便宜，操作简单的国产炉型，一些国外炉型逐渐没落。

固定床气化炉：进入国内市场最早，投资高，对蒸汽需求量大，产气量略小。

主要供应商有：

美国UGI：我国以煤炭为原料的合成氨厂的造气炉绝大多数是基于UGI炉型发展起来的。

它的优点是设备简单，易于操作。缺点是：因常压操作生产强度低，生产需要高压的合成气时能耗高，对煤种要求比较严格，通常须采用有一定粒度要求的无烟煤或焦炭。炉子为直立圆筒形结构，下部有水夹套，上部内衬耐火材料，炉底设转动炉篦以利排灰渣。

国内主要应用项目：晋煤集团，湖北三宁，丰喜集团合成氨项目

德国鲁奇（Lurgi)：生产能力大，以块煤为原料，尤其适应褐煤，碳转化率高，调节负荷方便，缺点是投资大，结构复杂，加工难度高。

主要国内应用项目：大唐煤制气，新疆广汇能源，河南义马等项目

德国BGL（液态排渣鲁奇炉）:BGL炉是英国BG公司和德国鲁奇联合开发的炉型，与其他以氧气为主的气化系统相比，BGL气化炉耗氧量较低，从而使总效率明显提高。

BGL工艺很适于为IGCC工艺系统中的燃气轮机生产燃料气，其总效率主要取决于燃气轮机的效率。

流化床(沸腾床)气化炉：对劣质粉煤适应性强，废水量小，热传效率高。

德国温克勒（HTW)：高温温克勒HTW气化技术是一种广泛适用于褐煤等劣质煤种的加压气泡型流化床气化技术,其气化工艺主要包含进料单元、气化单元、合成气冷却单元、干尘脱除单元以及合成气洗涤单元。

美国KBR炉：KBR气化技术为干粉进料、干灰排放(非熔渣)、粗合成气废锅流程的输运床气化技术。该技术选用带耐火内衬的气化炉

美国U-GAS：U－gas气化工艺由美国煤气工艺研究所（IGT）开发，属于单段流化床粉煤气化工艺，采用灰团聚方式操作,目前和张家港化工机械股份有限公司合资

恩德炉：恩德炉实际上属于改进后的温克勒沸腾层煤气化炉，适用于气化褐煤和长焰煤，要求原料煤属不粘结或弱粘结性、灰分小于25-30%，灰熔点高）、低温化学活性好至今在国内已建和在建的装置共有13套22台气化炉。

气流床气化炉：

壳牌煤粉气化：壳牌废锅流程是当前工业应用经验最丰富的干粉气化技术，可气化褐煤、烟煤、无烟煤、石油焦及高灰熔点的煤。入炉原料煤为经过干燥、磨细后的干煤粉。

缺点是投资高，设计复杂，建设周期长，维护难度大

国内主要应用项目：中石化安庆，广西柳化，云天化天安，湖北双环化工，神华集团内蒙古煤制油

美国GE（德士古）水煤浆：水煤浆加压气化技术，属气流床加压气化技术，原料煤经磨制成水

煤浆后用泵送进气化炉顶部单烧嘴下行制气，原料煤运输、制浆、泵送入系统比Shell和GSP等干粉煤加压气化要简单得多，安全可靠是国内普遍应用的四大炉型之一，水煤浆进料，对煤质要求低，单路生产能力大，运营稳定，气化热效率高，无废气排放。

缺点是：耗水量大，耗氧量大，投资金额高。

目前国内化肥及烯烃装置多采用德士古气化炉。

国内主要应用项目：中石化茂名、齐鲁，金陵，神华宁煤，山东鲁南化肥，兖矿集团，新奥集团，陕西渭河。

西门子GSP： GSP气流床气化技术具有突出优点：煤种适应广、处理能力大、气化效率高、碳转化率高、环境友好等。

GSP气化的给料有干法和湿法两种，可以气化煤，也可以处理其他化工过程的废弃物及下脚料，如：化学废液和煤焦油。GSP气化炉的气化室有耐火砖和水冷壁两种结构。可以根据原料的不同性质选取不同的结构。

国内主要应用项目：安徽淮化，神华宁煤，江苏灵谷，中电投新疆

国产主要气化炉：

华东理工多喷嘴对置式气化炉：水煤浆通过四个对称布置在气化炉中上部同一水平面的预膜式喷嘴，与氧气一起对喷进入气化炉，在炉内形成撞击流，强化热质传递，完成雾化和气化反应过程.

国内主要项目：烟台万华，大连恒力，山东华鲁恒升，中原大化，兖矿鲁南

晋华炉：由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一种先进的、可靠的水煤浆煤气化技术。

晋华炉采用水煤浆进料，气化炉分三部分，上部为气化室，采用水冷壁结构，从气化室出来的高温煤气进入废锅段回收热量，并产生高压蒸汽，然后再进行激冷。和激冷型气化炉相比，晋华炉可以回收高压蒸汽，更适合和高灰熔点煤和低浓度水煤浆气化。

国内主要项目：阳煤丰喜，山西南耀，新疆天智辰业，河南金大地，中海油天野化工

航天炉：航天炉又名HT-L粉煤加压气化炉。航天炉的主要特点是具有较高的热效率（可达95%）和碳转化率（可达99%）；气化炉为水冷壁结构，能承1500℃至1700℃的高温；对煤种要求低，可实现原料的本地化。

煤种适应性广，从烟煤、无烟煤到褐煤均可气化，对于高灰份、高水分、高硫的煤种同样适用。

主要国内应用项目：宁夏宝丰能源，山东久泰能源，永煤龙宇

国产两段炉：TPRI两段式干煤粉加压气化技术是西安热工研究院有限公司开发成功的，具有自主知识产权,两段式干煤粉加压气化技术采用两段气化，将气化炉出口的煤气温度从1400～1500 ℃降至900 ℃，而Shell干煤粉加压气化技术是采用循环返回气将气化炉出口煤气温度激冷至900 ℃。

国内主要应用项目：中化集团辛集化工、内蒙古世林化工、四川金象、青岛三力化工

SE东方炉：2011年8月10日中国石化集团公司与华东理工大学正式签署 “单喷嘴冷壁式粉煤加压气化技术” 合作协议。该技术命名为SE气化技术（SE：Sinopec+ECUST）（简称：SE-东方炉技术)

国内主要应用项目：中安联合，扬子石化

除了以上国内主流应用的气化炉外，国内市场应用上还有很多气化炉技术：科林炉、E-GAS气化炉、赛鼎炉、灰融聚气化炉、多元料浆气化炉、华能炉、赛鼎炉、神宁炉、KSY气化炉、东昱炉、五环炉、晋航炉、NT-L炉、云煤炉、SG-旋风气化炉、R-GAS气化炉、CAGG气化炉、JE-晋煤炉、HY-GAS气化炉、PGCC等离子气化炉、沈鼓炉、清华炉、煤科炉。

目前国内主流煤气化炉的工艺选择主要集中在第二代气流床如国产多喷嘴，德士古水煤浆，GSP干煤粉，壳牌等。

近20年的国产化努力，国内自主知识产权水煤浆气化技术发展迅速，后来居上，已逐渐取代（德士古）。

干煤粉气化技术较为先进，国内起步较晚，系统较为复杂，国产技术的发展远不及水煤浆气化技术，国产干煤粉气化技术要在国内市场占据主导地位，仍有较长的路要走。

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