张志东，周建欣，孙洋洋，仇鹏
（中海油惠州石化有限公司，广东 惠州516086）
［摘 要］E-Gas水煤浆气化与常规水煤浆气化均为热壁炉（内衬耐火砖）气流床水煤浆气化技术。中海油惠州石化有限公司150 kt/a煤制氢项目设置有3个系列E-Gas水煤浆气化系统（2018年7月投产）和2个系列多喷嘴对置式水煤浆加压气化系统（2023年3月投产），现阶段5个系列气化系统形成两开两备一检修的运行模式，虽然 E-Gas气化炉全煤（不掺烧石油焦）运行还存在一些瓶颈问题，但经过多年的试运行与探索，其部分优点正在逐步显现。基于惠州石化的实际生产情况等，从气化原料与内衬耐火砖（炉砖）、气化工艺原理与炉型结构、系统工艺流程、系统控制方式、环保设施、气化炉能耗等方面就E-Gas水煤浆气化与常规水煤浆气化进行对比分析，并指出值得常规水煤浆气化技术参考与借鉴的部分设计理念和技术措施。
［关键词］E-Gas水煤浆气化；常规水煤浆气化；对比分析；原料与内衬耐火砖；工艺流程；控制方式；环保设施；能耗
［中图分类号］TQ546 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2025）05-0015-04
0 引 言
E-Gas水煤浆气化与常规水煤浆气化如多喷嘴对置式水煤浆气化、多元料浆气化和GE水煤浆气化，均为热壁炉（内衬耐火砖）气流床水煤浆气化技术（晋华炉为水冷壁水煤浆气化炉），其中，多喷嘴对置式水煤浆气化及GE水煤浆气化技术是目前应用比较广泛且成熟的技术（应用业绩较多，单台气化炉产能较大），是具有代表性的水煤浆气化技术。E-Gas水煤浆气化技术于1975年由陶氏化学研发，是水煤浆气化技术中唯一采用两段式气化炉的技术。目前，E-Gas水煤浆气化技术在世界上仅有4套工业化应用业绩，分别为Wabash River IGCC电厂、韩国浦项制铁SNG项目、印度金达和中海油惠州石化有限公司（简称惠州石化）。其中，惠州石化E-Gas气化炉是国内首家、全球第4套授权技术装置，设置3台气化炉（两开一备）。
惠州石化150 kt/a煤制氢项目主生产工艺为水煤浆加压气化、耐硫变换、低温甲醇洗、PSA提纯等，设置有3个系列E-Gas水煤浆气化系统和2个系列多喷嘴对置式水煤浆加压气化系统，各气化系列单台气化炉产能、操作压力基本一致，主要生产制氢合成气及丁辛醇原料气。E-Gas水煤浆气化系统于2018年7月投产，多喷嘴对置式水煤浆气化系统于2023年3月投产，现阶段5个系列气化系统形成两开两备一检修的运行模式。目前，惠州石化E-Gas气化炉全煤（不掺烧石油焦）运行还存在一些瓶颈问题，制约其长周期运行，尤其是气化炉二段、余热锅炉或焦过滤器积灰堵塞及余热锅炉泄漏问题还没有完全解决，但经过多年的试运行与探索，其部分优点正在逐步显现。以下基于惠州石化的实际生产情况等，就E-Gas水煤浆气化与常规水煤浆气化进行对比分析，并指出值得常规水煤浆气化技术参考与借鉴的部分设计理念和技术措施。
1 气化原料与内衬耐火砖（炉砖）对比
E-Gas水煤浆气化与常规水煤浆气化所需原料（煤或煤+石油焦）和煤浆的设计指标基本一致，其原料灰分、灰熔点满足《气流床气化用原料煤技术条件》（GB/T 29722—2013）[对应新国标为《商品煤质量 气流床气化用煤》（GB/T 29722—2021）]要求。但根据实际生产经验，原料选择有一定的差别，为保证液态排渣，目前常规水煤浆气化炉用原料一般控制灰分≤10%、灰熔点（FT）≤1 250 ℃，气化炉操作温度高于原料灰熔点50～100 ℃，以减少对耐火砖的侵蚀，采用86耐火砖（Cr2O3含量≥86%）作为内衬（炉砖）基本上可满足气化炉长周期运行要求。惠州石化多喷嘴对置式水煤浆气化炉运行周期一般在110 d左右。
目前，E-Gas气化炉授权单位已基本全部采用全石油焦作为原料或提高了原料中石油焦的掺混（掺烧）比例。惠州石化E-Gas气化炉原设计原料为烟煤，经过5 a的试运行与探索，取得了较好的运行效果，通过试掺混石油焦，E-Gas气化炉最长运行周期由48 d延长至80 d；生产中，控制原料灰分≤5%、FT在1 260～1 290 ℃或更高，同时，要求焦油产率或挥发分低，保证渣口排渣黏度及E-Gas气化炉二段煤浆热解、焦油转化温度，以降低下游低温甲醇洗系统排放尾气中的VOCs含量。通常E-Gas气化炉要求操作温度高于原料灰熔点120～150 ℃，内衬采用95耐火砖（Cr2O3含量≥95%），炉砖相对昂贵。从实际运行情况来看，E-Gas气化炉炉膛中部和二段入口部位耐火砖烧蚀较重，更换费用较高。
2 气化工艺原理与流程对比
常规水煤浆气化技术应用业绩众多，文献报道相对较多，其气化工艺原理与流程于此不赘述，以下主要分析E-Gas水煤浆气化技术与常规水煤浆气化技术之工艺原理及流程的差异。
2.1 气化工艺原理与炉型结构差异
常规水煤浆气化技术均采用一段气化，气化炉立式布置，主流炉型包括气化室和激冷室，激冷室包含激冷环、下降管；工艺烧嘴安装在气化炉中上部或顶部，粗合成气与灰渣并流下行通过渣口、激冷环、下降管、上升管或鼓泡床离开气化炉，粗合成气采用湿洗除灰。
E-Gas气化炉采用两段式设计，呈倒“十”字结构，分两段进料，气化炉一段水平布置，两端各布置了1台点火烧嘴和1台工艺烧嘴（点火烧嘴属集点火与烘炉功能为一体的组合式烧嘴，工艺烧嘴投料后点火烧嘴退出），工艺烧嘴水平对喷进料，气化炉一段（气化炉一段两侧上部各安装有焦/灰返回喷嘴，将焦过滤器收集的焦/灰返回气化炉一段继续气化）煤浆流量约占总进料量的80%，煤浆利用氧气雾化入炉气化生产粗合成气。气化炉一段两反应流股在气化炉中部汇合后分为两路，少部分抽出气和熔渣下行进入激冷室，熔渣经激冷室冷却减压后连续排出炉外，抽出气则经湿洗后送至下游洗涤塔；大部分粗合成气上行进入气化炉二段。气化炉二段采用一对合成气雾化煤浆喷嘴进料，在此完成煤的热解和气化反应，产生的粗合成气经合成气雾化变换冷凝液激冷喷嘴进一步降温至约980～1 050 ℃进入停留段进行焦油转化。E-Gas气化炉所产粗合成气中含有约2%～3%的甲烷。
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