水煤漿水冷壁清華爐氣化技術(shù)

PAGEPAGE13水煤漿水冷壁（清華爐）氣化技術(shù)水煤漿水冷壁（清華爐）氣化技術(shù)一、概述北京盈德清大科技有限責(zé)任公司是盈德氣體集團(tuán)有限公司與清華大學(xué)清華爐煤氣化技術(shù)的發(fā)明人共同組建的合資公司，取得了清華大學(xué)的授權(quán)，獨(dú)家經(jīng)營(yíng)清華爐煤氣化技術(shù)，并與清華大學(xué)共同進(jìn)行后續(xù)相關(guān)技術(shù)的研發(fā)和推廣。第一代清華爐耐火磚氣化技術(shù)（非熔渣—熔渣分級(jí)氣化技術(shù)）大型工業(yè)裝置已分別在大唐呼倫貝爾（18/30項(xiàng)目）、鄂爾多斯市金誠泰化工有限責(zé)任公司（一期60萬噸甲醇裝置）、山西陽煤豐喜肥業(yè)（集團(tuán)）臨猗分公司投入運(yùn)行，運(yùn)行至目前三套裝置均運(yùn)行穩(wěn)定，專家鑒定認(rèn)為“該技術(shù)優(yōu)于國外同類技術(shù)，具有國際先進(jìn)水平”。第二代清華爐水煤漿水冷壁技術(shù)是氣化爐的燃燒室采用水冷壁型，氣化爐內(nèi)件本身是一臺(tái)膜式水冷壁，安裝在整個(gè)氣化爐承壓外殼中。氣化爐運(yùn)行時(shí)，氣化反應(yīng)段膜式壁固化的灰渣層，能夠?qū)λ浔谄鸨Ｗo(hù)作用，防止水冷壁管受到熔渣的侵蝕，達(dá)到“以渣抗渣”的效果。水冷壁清華爐煤氣化技術(shù)對(duì)煤種適應(yīng)性強(qiáng)，能夠消化高灰份、高灰熔點(diǎn)、高硫煤，易于實(shí)現(xiàn)氣化煤本地化。清華爐煤氣化技術(shù)殘?zhí)亢康?，廢渣易于收集處理，廢水無難處理污染物，正常生產(chǎn)過程中無廢氣排放；制漿用水可以使用工廠難以處理的有機(jī)廢水，對(duì)環(huán)境友好。第二代水煤漿水冷壁清華爐煤氣化技術(shù)的工業(yè)裝置于2011年8月在山西豐喜投入運(yùn)行，首次投料即進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，并全面實(shí)現(xiàn)了研發(fā)和設(shè)計(jì)意圖。至2012年1月9日計(jì)劃?rùn)z修，創(chuàng)造了首次投料并安全、穩(wěn)定、連續(xù)運(yùn)行140天的煤化工行業(yè)奇跡。水冷壁清華爐氣體成份與水煤漿耐火磚爐氣體成份相當(dāng)，且不必每年數(shù)次更換錐底磚，定期更換全爐向火面磚，節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用并提高單臺(tái)氣化爐的年運(yùn)轉(zhuǎn)率，為煤氣化生產(chǎn)裝置的“安穩(wěn)長(zhǎng)滿優(yōu)”運(yùn)行創(chuàng)造了條件。清華爐煤氣化技術(shù)可應(yīng)用于國家重點(diǎn)新能源領(lǐng)域，煤炭的清潔利用和石油、天然氣替代項(xiàng)目。適用于合成氨、甲醇、煤制氫、煤制乙二醇、煤制烯烴、煤制油、煤制天然氣、煤制芳烴、冶金、石化、陶瓷、玻璃、液體燃料及電力等行業(yè)。清華爐煤氣化技術(shù)為煤炭潔凈化開發(fā)，利用豐富的“三高”煤資源走出了一條創(chuàng)新之路，第一代清華爐已有山西豐喜、山西焦化、內(nèi)蒙金誠泰、大唐呼倫貝爾、惠生內(nèi)蒙、江蘇永鵬等多個(gè)生產(chǎn)廠家20余臺(tái)氣化爐建成運(yùn)行或即將投運(yùn)；第二代水煤漿水冷壁清華爐煤氣化技術(shù)除山西豐喜運(yùn)行外，已與石家莊盈鼎、濰坊盈德公司、克拉瑪依盈德公司、中海石油天野化工有限公司、江蘇德邦興華化工科技有限公司、山東金誠化工科技有限公司、新疆天智辰業(yè)化工有限公司、河北正元化工集團(tuán)公司、陽泉煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司、興安盟烏蘭泰安能源化工有限責(zé)任公司等十幾家公司簽約。目前，正在對(duì)在貴州水城礦業(yè)集團(tuán)鑫晟煤化工有限公司和黑龍江北大荒農(nóng)業(yè)股份有限公司浩良河分公司的水煤漿耐火磚爐進(jìn)行水冷壁技術(shù)改造。這將為水煤漿水冷壁清華爐技術(shù)的推廣、應(yīng)用提供了更加廣闊的發(fā)展前景。二、技術(shù)特點(diǎn)穩(wěn)定性好：水煤漿氣化工藝成熟。用水煤漿進(jìn)料穩(wěn)定可靠，水冷壁掛渣穩(wěn)定。水煤漿運(yùn)行安全可靠，避免了干粉煤進(jìn)料不穩(wěn)定、易燃、易爆、易磨損、泄漏等難題；煤種適應(yīng)性強(qiáng)：氣化溫度不受耐火材料限制，工業(yè)實(shí)際運(yùn)行溫度已達(dá)1520℃（或更高），氣化反應(yīng)速度快，碳轉(zhuǎn)化率高，煤種適應(yīng)性好，能夠消化高灰份、高灰熔點(diǎn)、高硫煤，易于實(shí)現(xiàn)氣化煤本地化。系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)率高：裝置運(yùn)行連續(xù)穩(wěn)定，燒嘴頭部采用特殊處理，一次連續(xù)運(yùn)行周期保證100天以上，每年不再因?yàn)楦鼡Q耐火磚而停爐檢修，年運(yùn)行時(shí)間可達(dá)到8000h。安全性強(qiáng)：水冷壁采用熱能工程領(lǐng)域成熟的懸掛垂直管結(jié)構(gòu)，既保證了水循環(huán)的安全性又避免了復(fù)雜的熱膨脹處理問題。水循環(huán)按照自然循環(huán)設(shè)計(jì)，強(qiáng)制循環(huán)運(yùn)行，事故狀態(tài)下能實(shí)現(xiàn)自然循環(huán)，最大限度保證水冷壁的安全運(yùn)行。環(huán)境友好，環(huán)保高效：爐溫高，殘?zhí)亢康?，易于收集處理，廢水無難處理污染物；制漿可以使用各種難以處理的廢水。系統(tǒng)啟動(dòng)快：組合式點(diǎn)火升溫過程簡(jiǎn)化，點(diǎn)火、投料程序一體化完成。水煤漿投料點(diǎn)火采用獨(dú)特的“火點(diǎn)火”技術(shù)，氣化爐從冷態(tài)到滿負(fù)荷僅需五小時(shí)。氣化壓力高：氣化壓力不受原料輸送系統(tǒng)影響，可根據(jù)后續(xù)工段要求進(jìn)行更加合理的選擇，能實(shí)現(xiàn)與甲醇合成等壓，降低能耗。技術(shù)細(xì)節(jié)處理好：清華爐氣化技術(shù)在工業(yè)化過程，在細(xì)節(jié)的設(shè)計(jì)上有很多創(chuàng)新，如洗滌塔底部的氣體分布器，使灰水和煤氣的充分混合，保證了煤氣的洗滌效果；閃蒸罐中的環(huán)槽分布器設(shè)計(jì)，使閃蒸系統(tǒng)的檢修更方便；真空閃蒸的液封設(shè)計(jì)，使閃蒸罐不再堵塞等，細(xì)節(jié)上的改進(jìn)使氣化系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行。三、流程特點(diǎn)1.1

流程簡(jiǎn)圖（1）采用清華水煤漿水冷壁加壓氣化工藝，具有單爐處理煤能力大、運(yùn)行安全穩(wěn)定可靠、碳轉(zhuǎn)化率高、合成氣中有效氣成份即CO+H2高、冷煤氣效率高、工藝流程簡(jiǎn)潔、同等規(guī)模設(shè)備投資低、開停車快捷、年運(yùn)轉(zhuǎn)率高、節(jié)能環(huán)保的優(yōu)勢(shì)。（2）化工裝置工藝技術(shù)先進(jìn)，熱量利用合理，能量實(shí)現(xiàn)分級(jí)利用，從而使得熱電站規(guī)?？梢源蠓臏p小，從而大大節(jié)約了投資。（3）本項(xiàng)目自動(dòng)控制系統(tǒng)采用DCS集散控制,使得整個(gè)裝置操作控制穩(wěn)定，便利迅捷。同時(shí)對(duì)關(guān)鍵的工序和關(guān)鍵設(shè)備采用安全儀表系統(tǒng)（SIS），SIS采用三重化的冗余、容錯(cuò)系統(tǒng)。為全裝置關(guān)鍵的設(shè)備和系統(tǒng)提供安全保證。（4）裝置正常生產(chǎn)過程中，廢氣、廢固排放達(dá)到國家環(huán)保要求，廢水實(shí)現(xiàn)零排放，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)。四、水煤漿水冷壁氣化技術(shù)與其他同類煤氣技術(shù)的對(duì)比1氣化爐燃燒室結(jié)構(gòu)的比較耐火磚氣化爐燃燒室耐火磚氣化爐燃燒室（見下圖1）由外殼和耐火磚組成，在氣化爐的耐火磚失效時(shí)，為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)氣化爐外壁超溫情況，氣化爐外殼還安裝有表面溫度報(bào)警系統(tǒng)。氣化爐反應(yīng)室的內(nèi)部形狀是通過耐火磚的砌筑來實(shí)現(xiàn)的，一般耐火磚分為三層，在相同外殼直徑條件下爐膛內(nèi)徑較小。向火面磚：向火面包括工藝燒嘴入口、氣化爐拱頂、氣化爐側(cè)墻、氣化爐錐底和出口。在需要的地方必須使用特殊形狀的耐火磚，以使這些層能夠緊密結(jié)合并保證高的抵抗力。向火面磚要求能自由膨脹，自立于托磚板上，磚與磚之間不能用凹凸臺(tái)配合。本項(xiàng)目如果采用四噴嘴氣化爐，需要在氣化爐中部增加耐火磚托專板。通常采用含Cr2O3≥86%的耐火磚。背襯磚：向火面磚的底層爐襯，緊靠向火面磚的后面，用于支撐拱頂磚的重量，自立于托磚架上。通常采用含Cr2O3≥12%的耐火磚。隔熱磚：超級(jí)耐用的絕熱耐火磚組成的絕熱層，用于降低氣化爐金屬外殼的溫度。通常采用含Al2O3≥98%的耐火磚。氣化爐錐底磚一般運(yùn)行4000～5000小時(shí)左右更換一次，換磚連同氣化爐升降溫的時(shí)

圖3四噴嘴氣化爐間周期一般為20天；氣化爐向火面磚一般運(yùn)行10000小時(shí)左右更換一次，換磚時(shí)間連同氣化爐升降溫的時(shí)間周期一般為60天。目前，耐火磚氣化爐燒嘴一般運(yùn)行時(shí)間為50～80天左右需更換一次。水冷壁氣化爐燃燒室水冷壁氣化爐燃燒室（見上圖2）由外殼和水冷壁內(nèi)件兩部分組成，氣化爐外殼設(shè)置有爐壁測(cè)溫點(diǎn)。氣化爐水冷壁分為三部分，分別為主水冷壁、上部盤管和渣口盤管。水冷壁內(nèi)襯20～30mm的耐火材料，主要成分為SiC。氣化爐燒嘴一般運(yùn)行時(shí)間為120天左右需更換一次。2水冷壁型清華爐和多元料漿氣化爐、四噴嘴的主要對(duì)比

項(xiàng)目

多元料漿四噴嘴清華爐氣化爐內(nèi)襯耐火磚耐火磚水冷壁進(jìn)料方式水煤漿水煤漿水煤漿氣化壓力6.5MPaG6.5MPaG6.5MPaG燃燒室2134/3200mm(爐膛內(nèi)徑/外殼內(nèi)徑)2134/3200mm(爐膛內(nèi)徑/外殼內(nèi)徑)2400/2800mm(爐膛內(nèi)徑/外殼內(nèi)徑)燃燒室容積25m3xxm330m3水冷壁壓力高于氣化壓力0.5MPaG氣化爐外殼材質(zhì)SA387（爐殼設(shè)計(jì)溫度425℃）SA387（爐殼設(shè)計(jì)溫度425℃）采用15CrMoR/14Cr1MoR（爐殼設(shè)計(jì)溫度300℃）氣化爐采用進(jìn)口鋼材，需要昂貴的耐火磚采用進(jìn)口鋼材，需要昂貴的耐火磚。采用國產(chǎn)鋼材，不需耐火磚。建設(shè)周期進(jìn)口鋼板，周期長(zhǎng)進(jìn)口鋼板，周期長(zhǎng)國產(chǎn)鋼板，周期短單爐運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)6500小時(shí)（有煤質(zhì)要求）最長(zhǎng)6500小時(shí)（有煤質(zhì)要求）保證7200小時(shí)水冷壁蒸汽產(chǎn)量≤3t/h氧耗、煤耗相同相同相同氣化爐效率耐火磚爐子壁溫一般比水冷壁高110℃左右，水冷壁將原耐火磚爐子的散熱變成了蒸汽，效率較高。維修費(fèi)用氣化爐4000～5000小時(shí)更換一次錐底磚，10000小時(shí)左右更換一次向火面磚氣化爐4000～5000小時(shí)更換一次錐底磚，10000小時(shí)左右更換一次向火面磚氣化爐水冷壁壽命約10年，每年平均可節(jié)約費(fèi)用144萬元?dú)饣癄t啟動(dòng)時(shí)間從冷態(tài)啟動(dòng)至滿負(fù)荷需80小時(shí)從冷態(tài)啟動(dòng)至滿負(fù)荷需80小時(shí)從冷態(tài)啟動(dòng)至滿負(fù)荷3～5小時(shí)氣化爐主燒嘴三流道燒嘴，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用壽命短三流道燒嘴，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用壽命短四流道燒嘴，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，使用壽命長(zhǎng)燒嘴數(shù)量單套系統(tǒng)一個(gè)工藝燒嘴，一個(gè)預(yù)熱燒嘴單套系統(tǒng)四個(gè)工藝燒嘴，一個(gè)預(yù)熱燒嘴單套系統(tǒng)一個(gè)工藝燒嘴進(jìn)料控制一套煤漿進(jìn)料系統(tǒng)，一套氧氣進(jìn)料系統(tǒng)四套煤漿進(jìn)料系統(tǒng)，四套氧氣進(jìn)料系統(tǒng)一套煤漿進(jìn)料系統(tǒng)，一套氧氣進(jìn)料系統(tǒng)燒嘴冷卻水系統(tǒng)燒嘴冷卻水溫度43℃左右，存在露點(diǎn)腐蝕、硫腐蝕和應(yīng)力腐蝕燒嘴冷卻水溫度43℃左右，存在露點(diǎn)腐蝕、硫腐蝕和應(yīng)力腐蝕燒嘴冷卻水溫度250℃左右，燒嘴運(yùn)行工藝改善，不存在露點(diǎn)腐蝕、硫腐蝕，應(yīng)力腐蝕減小多臺(tái)氣化爐共用一套燒嘴冷卻水系統(tǒng)多臺(tái)氣化爐共用一套燒嘴冷卻水系統(tǒng)單臺(tái)氣化爐和汽包共用一套鍋爐水系統(tǒng)燒嘴冷卻水壓力低于氣化爐壓力，輕微泄漏必須馬上停車燒嘴冷卻水壓力低于氣化爐壓力，輕微泄漏必須馬上停車燒嘴冷卻水壓力高于氣化爐壓力，輕微泄漏不必馬上停車氣化爐操作主要看渣口壓差、氣體成分等判斷爐溫主要看渣口壓差、氣體成分等判斷爐溫除渣口壓差、氣體成分外還可通過蒸汽產(chǎn)量、水冷壁出口溫度等判斷爐溫，便于操作煤種適應(yīng)性灰熔點(diǎn)≤1350℃灰熔點(diǎn)≤1350℃工業(yè)裝置灰熔點(diǎn)≤1520℃煤種，適應(yīng)性強(qiáng)，可降低原料煤采購成本。3工藝系統(tǒng)的比較3.1氣化爐的點(diǎn)火、投料多元料漿耐火磚氣化爐點(diǎn)火和投料采用兩個(gè)不同的燒嘴，預(yù)熱燒嘴主要作用是將氣化爐溫升至800～1000℃，然后再更換工藝燒嘴投料。煤漿的燃燒主要依靠耐火磚的蓄熱，投料后，反應(yīng)歷程為脫水分和揮發(fā)份→燃燒→氣化，所以氣化爐溫度先降后升，經(jīng)常發(fā)生爐內(nèi)燃爆。四噴嘴耐火磚氣化爐點(diǎn)火和投料采用兩個(gè)不同的燒嘴，預(yù)熱燒嘴主要作用是將氣化爐溫升至800～1000℃，然后再更換工藝燒嘴投料。煤漿的燃燒主要依靠耐火磚的蓄熱，首先投用一對(duì)燒嘴，反應(yīng)歷程為脫水分和揮發(fā)份→燃燒→氣化，所以氣化爐溫度先降后升，經(jīng)常發(fā)生爐內(nèi)燃爆，運(yùn)行穩(wěn)定后投用另外一對(duì)燒嘴。水冷壁氣化爐點(diǎn)火和投料采用一個(gè)組合燒嘴完成，不需設(shè)置開工升溫?zé)?，直接用工藝燒嘴將氣化爐溫度升至800℃后投料。投料時(shí)由于爐內(nèi)有燃料氣、氧氣在進(jìn)行燃燒，燃料氣、氧氣和煤漿混合后從噴嘴噴出，煤漿直接燃燒，氣化爐溫度立刻上升，不會(huì)發(fā)生爐內(nèi)燃爆。3.2燃料氣系統(tǒng)

多元料漿與四噴嘴氣化爐在烘爐時(shí)，爐內(nèi)為負(fù)壓，燃料氣壓力一般在0.5MPaG左右即可。水冷壁氣化爐采用特殊的組合燒嘴升溫點(diǎn)火形式，爐內(nèi)壓力為正壓，投料時(shí)煤漿和氧氣壓力均在1.0MPaG左右，所以燃料氣壓力也應(yīng)保證在1.2MPaG以上。燃料氣可選用天然氣、液化氣、馳放氣等，可根據(jù)具體情況選擇合適的燃料氣。3.3氮?dú)庀到y(tǒng)水冷壁氣化爐和多元料漿與四噴嘴氣化爐對(duì)氮?dú)庀到y(tǒng)的要求相同。3.4鍋爐水系統(tǒng)水冷壁氣化爐需增加和水冷壁相配套的設(shè)備，包括汽包和鍋爐水循環(huán)泵，氣化爐水冷壁系統(tǒng)和燒嘴冷卻水系統(tǒng)共用一套鍋爐給水系統(tǒng)。汽包中的鍋爐水，通過鍋爐水循環(huán)泵分別送入氣化爐的水冷壁系統(tǒng)和燒嘴冷卻水系統(tǒng)。水冷壁氣化爐正常開車期間，產(chǎn)生約≤3t/h蒸汽，需要補(bǔ)充～3t/h左右的鍋爐水，鍋爐水壓力≥5.0MPaG，溫度≥104℃。3.5蒸汽多元料漿與四噴嘴氣化爐在開車階段開工抽引器需要消耗低壓蒸汽，消耗量一般為5～10t/h，水冷壁氣化爐由于不再更換燒嘴，不需使用開工抽引器。水冷壁氣化爐在開車階段需要使用低壓蒸汽對(duì)汽包和水冷壁進(jìn)行升溫，溫度一般升至180℃左右，蒸汽消耗量一般為0.5～1t/h。水冷壁氣化爐正常開車期間，產(chǎn)生高于氣化壓力0.5MPaG的飽和蒸汽，流量約3t/h（蒸汽產(chǎn)量主要和爐溫有關(guān)），此部分蒸汽可直接并入工廠蒸汽管網(wǎng)。3.6保護(hù)氮?dú)馑浔诃h(huán)隙需要充保護(hù)氣體，可以充氮?dú)?、二氧化碳或馳放氣等干燥氣體，壓力高于氣化壓力0.5MPaG，流量約200Nm3/h。3.7公用工程消耗對(duì)比

項(xiàng)目

多元料漿與四噴嘴氣化爐水冷壁氣化爐用量操作規(guī)律用量操作規(guī)律開工蒸汽t/h5～10間歇每次開車用80小時(shí)左右0.5～1間歇每次開車用2小時(shí)左右副產(chǎn)蒸汽t/h無2～4長(zhǎng)期環(huán)隙氣Nm3/h無200長(zhǎng)期鍋爐水t/h無2～4長(zhǎng)期燃料氣Nm3/h80間歇每次開車用200～2000間歇使用每次開車用2小時(shí)左右3.8水煤漿水冷壁（清華爐）氣化技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)安全性好

多元料漿與四噴嘴耐火磚氣化爐存在的主要風(fēng)險(xiǎn)為氣化爐爐殼超溫，耐火磚氣化爐在開車和運(yùn)行過程中，氣化爐承壓鋼殼的溫度在200℃以上，如果筑爐有問題或爐磚串氣，就會(huì)發(fā)生爐壁超溫的現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)造成氣化爐爐殼鼓包、爆zha。國內(nèi)同類廠家曾出現(xiàn)過氣化爐殼體鼓包、爆zha等事故。如魯南化肥廠（德士古）、淮南化肥廠（德士古）、南京惠生（德士古）、滕州鳳凰（四噴嘴）、華魯恒升（多元料漿）等廠家。耐火磚氣化爐發(fā)生的事故主要是由于耐火磚固有特征決定的。水冷壁氣化爐因其環(huán)腔保護(hù)結(jié)構(gòu)，爐壁溫度不會(huì)高于水冷壁溫度，不存在爐壁超溫的問題一般。比耐火磚爐的爐壁溫度降低約100℃左右，且不存在串氣想象，氣化爐不會(huì)發(fā)生鼓包、爆zha等事故。在設(shè)備安全方面，水冷壁氣化爐比耐火磚氣化爐有更好的安全性。水冷壁氣化爐安全問題可控。穩(wěn)定性好多元料漿和四噴嘴爐耐火磚氣化爐正常運(yùn)行時(shí)，主要依靠看渣口壓差、洗氣塔出口氣體成分來判斷氣化爐的爐溫，來調(diào)整氧煤比，但往往反應(yīng)比較滯后，如煤漿泵打量不好時(shí)不易發(fā)現(xiàn)，等發(fā)現(xiàn)后再處理時(shí)，經(jīng)常造成事故擴(kuò)大，難以處理。清華水冷壁爐正常運(yùn)行時(shí)，除了看渣口壓差、洗氣塔出口氣體成分外，水冷壁的蒸汽產(chǎn)量更能直接反應(yīng)氣化爐的爐溫，如煤漿泵打量不好，蒸汽產(chǎn)量會(huì)瞬間增大，操作工可以及時(shí)處理，避免事故擴(kuò)大。煤種適應(yīng)性強(qiáng)多元料漿和四噴嘴爐由于受到耐火磚的限制，對(duì)煤種的灰熔點(diǎn)要求很高，一般要求煤的灰熔點(diǎn)不能超過1350℃。清華爐對(duì)煤的灰熔點(diǎn)可以適當(dāng)放寬，在清華爐的工業(yè)示范裝置上試燒灰熔點(diǎn)為1520℃的原料煤，系統(tǒng)運(yùn)行正常、穩(wěn)定。清華爐合理的流場(chǎng)和進(jìn)料方式?jīng)Q定了高灰熔點(diǎn)的煤也可氣化并順利排渣。對(duì)環(huán)境友好多元料漿和四噴嘴爐爐磚采用高鉻磚，向火面磚的Cr2O3含量要求不低于85%，在運(yùn)行過程中，耐火磚會(huì)被爐渣侵蝕、剝落，含鉻爐渣會(huì)對(duì)環(huán)境造成影響；在氣化爐換磚過程中，拆下來的含鉻的爐磚也不易處理；且烘爐過程很長(zhǎng)，原始烘爐需20天左右，正常烘爐需3天以上，放空的廢氣較多。清華爐內(nèi)部?jī)H有30mm厚的SiC涂層，在運(yùn)行時(shí)也不需再進(jìn)行更換，運(yùn)行時(shí)對(duì)環(huán)境無害；清華爐的耐火材料烘爐時(shí)間很短，兩個(gè)小時(shí)即可直接投料，放空的廢氣少。燒嘴運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)多元料漿和四噴嘴爐燒嘴一般運(yùn)行時(shí)間為50～80天，如煤質(zhì)好，燒嘴頭部進(jìn)行特殊處理，有時(shí)也可達(dá)到100天。燒嘴冷卻采用盤管，壓力也比氣化爐壓力低，在燒嘴拆裝過程中，水冷盤管極易損壞，水冷盤管損壞后，高溫、高壓煤氣將會(huì)直接進(jìn)入燒嘴冷卻水系統(tǒng)，必須立即停車。清華水冷壁爐的燒嘴和水冷壁共用一套循環(huán)水系統(tǒng)，循環(huán)水溫度高，運(yùn)行條件比較優(yōu)化耐火磚氣化爐燒嘴存在的露點(diǎn)腐蝕、硫腐蝕和應(yīng)力腐蝕都得到解決。燒嘴冷卻采用夾套結(jié)構(gòu)，沒有突出部件，不易損壞，燒嘴冷卻水壓力比氣化爐高，即使燒嘴冷卻水泄漏，也不必立即停車。單爐運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)多元料漿和四噴嘴氣化爐耐火磚一般運(yùn)行4000～6000小時(shí)后需要更換錐底磚，換磚需要20天左右；運(yùn)行10000小時(shí)左右，需要更換向火面磚，時(shí)間需要60天左右。年運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間最長(zhǎng)6500小時(shí)，對(duì)于化工生產(chǎn)來講，需要設(shè)置備用爐。清華爐無需換磚，僅需定期停爐更換燒嘴進(jìn)行系統(tǒng)清理，單爐年運(yùn)轉(zhuǎn)可以達(dá)到8000小時(shí)以上，可以不設(shè)置備用爐。投資低多元料漿和四噴嘴爐由于爐璧溫度較高，爐殼需要選用進(jìn)口SA387材料制作，爐內(nèi)還需砌筑耐火磚，單爐造價(jià)高，制作工期長(zhǎng)；由于需要開工蒸汽，有些新建廠還需為氣化烘爐單獨(dú)建設(shè)開工鍋爐。清華水冷壁爐爐壁溫度較低，選用國產(chǎn)的14Cr1MoR即可，單爐造價(jià)低，制作工期短。初步測(cè)算，對(duì)于創(chuàng)源煤項(xiàng)目而言，單套氣化裝置在同等配置情況下比多元料漿氣化爐投資節(jié)省1000萬元；比四噴嘴氣化爐投資節(jié)省更多。氣化爐烘爐也不需開工鍋爐。耐火磚減少的費(fèi)用多元料漿和四噴嘴氣化爐耐火磚一般運(yùn)行5000小時(shí)后需要更換錐底磚，時(shí)間需要20天左右；運(yùn)行13000小時(shí)左右，需要更換向火面磚。以本項(xiàng)目直徑3200mm的氣化爐為例，向火面磚及拱頂磚更換一次的費(fèi)用大致在400萬元左右，氣化爐一開一備，單臺(tái)氣化爐年均運(yùn)行時(shí)間4000h，十年時(shí)間單臺(tái)氣化爐需要更換向火面磚及拱頂磚3次（最少），需要費(fèi)用1200萬元，錐底磚的更換費(fèi)用為30萬元左右，十年時(shí)間需要更換8次左右，需要費(fèi)用240萬元。綜合考慮十年時(shí)間單臺(tái)氣化爐僅更換耐火磚就需要支付將近1440萬元，對(duì)于本項(xiàng)目而言年均單臺(tái)耐火磚更換費(fèi)用為144萬元（最低）。烘爐費(fèi)用的減少多元料漿和四噴嘴耐火磚氣化爐每次開車前需要烘爐，每次烘爐需要消耗燃料氣、蒸汽和激冷水，水冷壁氣化爐不需提前烘爐，僅需在開車前1～2小時(shí)對(duì)氣化爐開始點(diǎn)火，可節(jié)約大量烘爐費(fèi)用。多元料漿和四噴嘴耐火磚氣化爐單爐連續(xù)運(yùn)行時(shí)間按照80天計(jì)算，年運(yùn)行時(shí)間8000小時(shí)，系統(tǒng)每年平均烘爐4.16次，每次烘爐時(shí)間平均72小時(shí)，天然氣消耗量平均500Nm3/h，年消耗天然氣72×500×4.15=149400Nm3。清華水冷壁爐單爐連續(xù)運(yùn)行時(shí)間按照120天計(jì)算，年運(yùn)行時(shí)間8000小時(shí)，系統(tǒng)每年平均烘爐2.7次，每次烘爐時(shí)間平均2小時(shí)，天然氣消耗量平均1000Nm3/h，年消耗天然氣2×1000×2.7=5400Nm3。如果考慮多元料漿/四噴嘴等耐火磚爐的熱備狀態(tài)，則燃料氣消耗更為巨大；而清華水冷壁爐不需熱備。蒸汽多元料漿和四噴嘴耐火磚氣化爐在烘爐過程中需要開工抽引器保持爐內(nèi)為負(fù)壓，在開車階段工作時(shí)間比烘爐時(shí)間長(zhǎng)半小時(shí)左右（換燒嘴），在停車階段還需運(yùn)行，假定工作時(shí)間和燃料氣運(yùn)行時(shí)間相同，蒸汽消耗量平均5t/h，年消耗蒸汽72×5×4.15=1494t。清華爐在開車前需要用蒸汽對(duì)汽包進(jìn)行升溫，時(shí)間最長(zhǎng)2小時(shí)，蒸汽消耗量平均1t/h，年消耗蒸汽2×1×2.7=5.4t。同時(shí)，單爐年副產(chǎn)蒸汽3×8000=24000t。五、科學(xué)技術(shù)成果鑒定備注：鑒定報(bào)告中考核數(shù)據(jù)指標(biāo)是以陽泉無煙末煤和陜北煙煤按1:1配煤并制漿氣化的考核數(shù)據(jù)，其灰熔點(diǎn)為1520℃。六、清華大學(xué)煤氣化相關(guān)專利對(duì)外許可說明七、技術(shù)推廣情況2014年底清華爐煤氣化技術(shù)推廣應(yīng)用情況表序號(hào)應(yīng)用單位壓力(MPa)氣化爐設(shè)置(臺(tái))單爐規(guī)模(噸干煤/天)生產(chǎn)能力萬噸/年（有效氣Nm3/h）煤氣化技術(shù)1山西陽煤豐喜肥業(yè)集團(tuán)臨猗分公司4.03+1，φ2800mm，550-600

20/104號(hào)爐為水煤漿水冷壁清華爐2山西焦化股份有限公司4.01，φ2800mm70020（44000Nm3/h）第一代清華爐煤氣化技術(shù)（非熔渣—熔渣分級(jí)氣化技術(shù)）3鄂爾多斯市金誠泰化工有限責(zé)任公司6.51,φ2800mm115030第一代清華爐煤氣化技術(shù)（非熔渣—熔渣分級(jí)氣化技術(shù)）4大唐呼倫貝爾化肥有限公司4.01,φ2800mm70018．30(褐煤)第一代清華爐煤氣化技術(shù)（非熔渣—熔渣分級(jí)氣化技術(shù)）5上海惠生鄂爾多斯市國泰化工有限公司6.52,φ3200mm175040第一代清華爐煤氣化技術(shù)（非熔渣—熔渣分級(jí)氣化技術(shù)）6江蘇永鵬化工有限公司4.01，φ2800mm700單套70000Nm3/h第一代清華爐煤氣化技術(shù)（非熔渣—熔渣分級(jí)氣化技術(shù)）7克拉瑪依石化工業(yè)園區(qū)氣化島工程項(xiàng)目4.03，φ2800mm700120000Nm3/h第二代清華爐煤氣化技術(shù)（水煤漿水冷壁清華爐）8石家莊盈鼎氣體有限公司6.53，φ3200mm162050（270000Nm3/h）第二代清華爐煤氣化技術(shù)（水煤漿水冷壁清華爐）9山東濰坊盈德氣體有限公司4.22，φ2800mm100020（50000Nm3/h）第二代清華爐煤氣化技術(shù)（水煤漿水冷壁清華爐）10江蘇德邦興華化工股份有限公司

6.52，φ2800mm100035（105000Nm3/h）第二代清華爐煤氣化技術(shù)（水煤漿水冷壁清華爐）11中海石油天野化工有限公司6.52，φ2800mm150030/24（159000Nm3/h）第二代清華爐煤氣化技術(shù)（水煤漿水冷壁清華爐）12河北陽煤正元化工集團(tuán)有限公司3.52，φ2800mm80030

（90000Nm3/h）第二代清華爐煤氣化技術(shù)（水煤漿水冷壁清華爐）13新疆天智辰業(yè)化工有限公司6.52，φ2800mm155020/22/12

(120000Nm3/h)第二代清華爐煤氣化技術(shù)（水煤漿水冷壁清華爐）14興安盟烏蘭泰安能源化工有