工藝發展1、晉華爐煤氣化技術自2001年投入研發開始，經過專利研究、數學模型建立、冷態試驗、熱態試驗及工程化等各階段。晉華爐第

• 工藝發展

1、晉華爐煤氣化技術自2001年投入研發開始，經過專利研究、數學模型建立、冷態試驗、熱態試驗及工程化等各階段。

晉華爐第一代耐火磚氣化技術的大型工業裝置于2006年1月在山西陽煤豐喜肥業（集團）臨猗分公司投入運行。

2、第二代晉華爐示范裝置于2011年8月22日在豐喜投入運行，與第一代晉華爐一樣，首次投料即進入穩定運行狀態，并連續、安全、穩定運行了140天，全面實現了研發和設計意圖，創造了世界煤化工史上的奇跡。

晉華爐水煤漿水冷壁技術克服了水煤漿耐火磚氣化技術的兩個缺憾：煤種適應性窄，難于處理高灰熔點煤；單爐年運轉率低，為達到裝置8000小時年運轉要求，必須配置備用爐。

晉華爐水煤漿水冷壁技術克服了干粉水冷壁爐的兩個缺憾：干煤粉制備中干燥過程的高能耗和危險性；氣化系統壓力難于提高，一般只能達到4.0 MPa。

3、第三代晉華爐是由清華大學山西清潔能源研究院牽頭，山西陽煤豐喜肥業（集團）有限責任公司和山西陽煤化工機械（集團）有限公司聯合研發的一種先進的、可靠的水煤漿煤氣化技術；

晉華爐示范裝置于2016年4月1日在山西陽煤豐喜投入運行，首次投料即進入穩定運行狀態。

晉華爐采用水煤漿進料，氣化爐分三部分，上部為氣化室，采用水冷壁結構，從氣化室出來的高溫煤氣進入廢鍋段回收熱量，并產生高壓蒸汽，然后再進行激冷。和激冷型氣化爐相比，晉華爐可以回收高壓蒸汽，更適合和高灰熔點煤和低濃度水煤漿氣化。

比如氣化溫度1300 ℃、1000 Nm3（CO+H2)通過廢鍋回收熱量后，降至700 ℃可以回收10.0 MPa飽和蒸汽0.7-0.8噸。

• 工藝流程

晉華爐氣化裝置分為三個工段，水煤漿制備工段、氣化工段、灰水處理工段。

1．水煤漿制備：

由煤貯運系統來的原料煤，經皮帶機輸送進入煤斗，又經煤稱重給料機計量進入磨煤機。制漿用水可以采用工廠難以處理的廢水。添加劑在地下池中配制成一定濃度后，由添加劑槽給料泵送入添加劑槽，再由添加劑計量給料泵，按一定比例與水、原料煤同時進入磨煤機，在磨煤機中磨成一定粒度分布、濃度的煤漿。出磨煤機的煤漿經滾筒篩過濾后流至磨機出料槽，由低壓煤漿泵送至煤漿槽。磨機出料槽和煤漿槽均設有攪拌器，使煤漿處于均勻、穩定的懸浮狀態。

2．氣化：

來自煤漿槽的煤漿，由高壓煤漿泵加壓后送至氣化爐。來自空分的的氧氣由燒嘴的中心管和環管進入氣化爐。煤漿和氧氣在高溫條件下瞬間完成部分氧化反應生成粗煤氣。反應后的粗煤氣和熔渣一起出燃燒室后，進入輻射廢鍋進行熱量回收，輻射廢鍋副產飽和蒸汽，經輻射廢鍋后，粗煤氣降溫后與廢鍋底部的激冷水混合去往洗氣塔，經洗氣塔洗滌降溫除塵后送至用戶。

為了保護工藝燒嘴，在工藝燒嘴的端部設有水夾套，通過工藝燒嘴冷卻水的循環流動來冷卻燒嘴。氣化爐水冷壁系統和燒嘴冷卻水系統共用一套鍋爐給水系統。來自鍋爐母管的鍋爐水通過液位調節系統送入汽包，汽包中的鍋爐水，通過鍋爐水循環泵分別送入氣化爐的水冷壁系統和燒嘴冷卻水系統。

氣化爐反應中產生的熔渣出燃燒室后隨粗煤氣進入廢鍋回收熱量，出廢鍋后經水浴冷卻后由鎖斗系統排入渣池，由撈渣機撈出后，用貨車外運。渣池黑水送至灰水處理系統進行處理。

3．灰水處理：

從洗氣塔底部來的黑水進入高壓閃蒸罐。在高壓閃蒸罐中，經減壓閃蒸一部分的水變成蒸汽，高壓閃蒸蒸汽送去熱水塔，回收熱量。

從高壓閃蒸罐底部排出的水含有較多的固體顆粒，這部分黑水通過液位控制送到低壓閃蒸罐進一步閃蒸，閃蒸后的氣體直接送往除氧器。低壓閃蒸罐的液體通過液位控制閥送到真空閃蒸罐，來自渣池的黑水也送到真空閃蒸罐。經過真空閃蒸罐中的閃蒸，黑水中溶解的氣體釋放出來。從真空閃蒸罐出來的閃蒸汽首先進入真空閃蒸冷凝器進行冷凝分離，下液直接插入灰水槽中，利用灰水槽的液位作為液封，以保證其真空度。真空閃蒸罐的真空度由真空泵來實現。真空泵將真空閃蒸冷凝器出來的氣體抽引出后直接排大氣，液體去灰水槽。真空閃蒸罐不控制液位，真空閃蒸罐下液管線直接插入沉降槽中心桶，利用沉降槽的液位作為液封，以保證其真空度。

• 氣化爐結構

• 煤種要求

1.低灰熔點煙煤

低灰熔點煤是水煤漿最常用的原料，主要以神府煤田和鄂爾多斯一帶的煤為主，水煤漿水冷壁氣化爐使用的煤灰熔點最低1180℃，灰分最低5%，最高28%。

2.高灰熔點煤

2012年，清華爐進行考核驗收，按照石化聯合會的要求，在山西陽煤豐喜采用陽泉白煤和神木煤的混煤，最高摻混比例60%左右。

2015年，陽煤集團朔州公司在陽煤豐喜對朔州煤進行試燒經濟性評價，朔州煤灰熔點＞1550℃，其煤質分析如下表所示。陽煤朔州公司用5000噸煤，經過60%、80%、100%朔州煤運行，證明水煤漿水冷壁氣化爐可以使用100%朔州煤進行氣化。

目前使用水煤漿水冷壁氣化爐的山西陽煤平定乙二醇項目，山西陽煤壽陽乙二醇項目，山西南耀甲醇項目均使用當地高灰熔點煤作為原料。

3.半焦氣化

目前煤炭提質利用過后，大量半焦如何使用成為一個問題，神華集團北京低碳研究所承擔的國家863項目，“低階煤熱解半焦制漿及氣流床半焦氣化研究”2015年在山西陽煤豐喜臨猗公司的水煤漿水冷壁激冷氣化爐進行半焦試燒，經過中國煤炭工業協會組織專家現場考核，證明水煤漿水冷壁氣化爐可以利用半焦進行氣化且運行數據良好。

4.焦炭氣化

焦炭和半焦氣化一直是水煤漿氣化的一個禁區，因為傳統的水煤漿氣化多采用耐火磚結構，耐火磚氣化爐采用蓄熱式點火，氣化爐必須先用預熱燒嘴將爐溫升至800℃以上，然后更換工藝燒嘴投煤漿。水煤漿進入氣化爐后，首先脫水分和揮發分，利用耐火磚的蓄熱將揮發分點燃，然后將煤點燃，所以耐火磚型氣化爐要求煤的揮發分＞20%。而水煤漿水冷壁氣化爐采用組合燒嘴進行點火，先用燃料氣將氣化爐爐溫升至800℃，然后在常壓下直接投煤漿，燃料氣和煤漿、氧氣一起從燒嘴口噴出，利用燃料氣放出的熱量實現水分的蒸發和揮發分析出，直接將煤點燃，所以可以使用焦炭氣化。

新疆天業將電石剩余的焦末直接制漿然后和煤混合進行氣化，裝置運行穩定。

5.褐煤

大唐呼倫貝爾化肥項目的低濃度水煤漿氣化項目，煤漿濃度46~48%，目前運行穩定，這是世界上唯一的低濃度水煤漿氣化裝置。

6.高堿性渣煤

晉華爐在新疆天智辰業乙二醇的項目中使用當地的高堿渣煤與該公司焦沫，裝置穩定運行，沒有發生任何腐蝕現象。

煤是選擇主要是考慮成本，主要包括煤的到廠價格、煤耗、氧耗等因素決定的。

• 工藝優勢和劣勢

優勢

穩定性好：水煤漿氣化工藝成熟。用水煤漿進料穩定可靠，水冷壁掛渣穩定。水煤漿運行安全可靠，避免了粉煤進料不穩定、易燃、易爆、易磨損、易泄漏等難題。

煤種適應性強：氣化溫度不受耐火材料限制，對灰熔點無要求，氣化反應速度快，碳轉化率高，煤種適應性好，能夠消化高灰份、高灰熔點、高硫煤，易于實現氣化煤本地化。

系統運轉率高：裝置運行連續穩定，燒嘴頭部采用特殊處理，一次連續運行周期可以保證100天以上，每年不再因為更換耐火磚而停爐檢修，年運行時間可達到8000h。

安全性強：廢鍋水冷壁采用熱能工程領域成熟的垂直管結構，水循環按照自然循環設計，強制循環運行，最大限度保證水冷壁的安全運行。

能量利用率高：廢鍋流程將煤氣化過程中煤氣的顯熱全部回收，產生高品位蒸汽，充分利用了水煤漿氣化能量消耗集中便于回收的優勢，克服了干粉氣化能量消耗分散，不易回收的問題，使能量利用更充分。

系統啟動快：組合式點火升溫過程簡化，點火、投料程序一體化完成。水煤漿投料點火采用獨特的“火點火”技術，氣化爐從冷態到滿負荷僅需五小時。輻射式蒸汽發生器下部采用特殊結構，合成氣與黑水同時并行進入洗氣塔，氣化爐不再控制液位，操作簡單。

流程設計更優化：合成氣蒸汽聯產氣化爐流程根據本項目后續工段的產品設計的廢鍋，將出氣化界區的合成氣汽氣比控制在合適的范圍，變換工段不需添加蒸汽。

經濟效益好：輻射式蒸汽發生器所副產的高品質蒸汽，這部分蒸汽也可直接利用，也可以利用工廠的尾氣進行過熱后加以利用。

劣勢

1. 由于物料中含水，需要消耗氣化熱使水變成高溫蒸汽，增加各種消耗。

2. 單個燒嘴負荷大。