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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：T＞1250℃
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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%。

（2）高灰熔点煤

2012年，清华炉进行考核验收，按照石化联合会的要求，

在山西阳煤丰喜采用阳泉白煤和神木煤的混煤，最高掺混比例60%
左右，经过在煤浆槽连续取样，在连续三天的考核中，灰熔点均大

于1520℃。

2015年，阳煤集团朔州公司在阳煤丰喜临猗公司对朔州煤

进行试烧经济性评价，朔州煤灰熔点＞1550℃，阳煤朔州公司用

5000吨煤，经过60%、80%、100%朔州煤运行，证明水煤浆水冷壁气

化炉可以使用100%朔州煤进行气化。

目前使用水煤浆水冷壁气化炉的山西阳煤平定乙二醇项目，

山西阳煤寿阳乙二醇项目，山西南耀20万吨甲醇项目均使用当地高

灰熔点煤作为原料。

（3）半焦气化

目前煤炭提质利用过后，大量半焦如何使用成为一个问题，

神华集团北京低碳研究所承担的国家863项目，“低阶煤热解半焦

制浆及气流床半焦气化研究”2015年在山西阳煤丰喜临猗公司的

水煤浆水冷壁气化炉进行试烧，经过中国煤炭工业协会组织专家现

场考核，证明水煤浆水冷壁气化炉可以利用半焦进行气化且运行数

据良好。

（4）焦炭气化

焦炭和半焦气化一直是水煤浆气化的一个禁区，因为原来的

水煤浆气化多采用耐火砖形式，耐火砖气化炉采用蓄热式点火，气

化炉必须先用预热烧嘴将炉温升至800℃，然后更换为工艺烧嘴投

煤浆，水煤浆进入气化炉后，首先脱水分和挥发分，然后利用耐火
砖的蓄热将挥发分点燃，然后将煤点燃，所以耐火砖型气化炉要求

煤的挥发分＞20%。

水煤浆水冷壁气化炉采用一个组合烧嘴进行点火，先用燃料

气将气化炉炉温升至800℃，然后在常压下直接投煤浆，燃料气和

煤浆、氧气一起从烧嘴口喷出，利用燃料气放出的热量实现水分的

蒸发和挥发分析出，直接将煤点燃，所以可以使用焦炭气化。

新疆天业将电石剩余的焦末直接制浆然后和煤混合进行气

化，装置运行稳定。

（5）褐煤

褐煤因为其内水含量较高，成浆性较差，一直是水煤浆气化

的禁区，2009年，清华大学承担了大唐呼伦贝尔化肥项目的低浓度

水煤浆气化项目，煤浆浓度46~50%，目前运行稳定，这是世界上唯

一的低浓度水煤浆气化装置，由于水煤浆浓度较低，煤耗和氧耗较

高，但由于煤价也较低，单位尿素的成本也较低。

（6）高碱性渣煤

在我国新疆及其他一下地方，煤的灰组分中NaO和KO的含
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量较高，有的煤灰分中，NaO+KO＞4%，在新疆广汇、新疆庆华和
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大唐克旗项目中均出现了碱渣的腐蚀，水煤浆耐火砖气化炉使用高

碱渣煤也造成耐火材料大量侵蚀的问题。水煤浆水冷壁气化炉在新