陈海全，高鹏程，宋彦龙，苏利锋
（陕西龙华集团煤业科技发展有限公司，陕西 神木719300）
［摘 要］陕西龙华集团煤业科技发展有限公司气化装置配置3台操作压力7.0 MPa的水煤浆水冷壁直连辐射废锅气化炉（晋华炉3.0，两开一备）。试运行初期，因设备适配性不佳、工艺参数未优化等，气化炉最长连续运行周期仅85 d，主要制约因素包括高压灰水泵轴振值超标、工艺烧嘴使用寿命短、卧式螺旋卸料沉降离心机分离效率低、真空闪蒸冷凝器夏季降温能力不足、下游变换气水冷器频繁泄漏、辐射废锅就地放空调节阀内漏严重等。2024年9月—2025年6月持续开展设备改造与工艺优化后，设备故障率降低90%以上，气化装置运行稳定性逐步提升，3#气化炉实现连续稳定运行超170 d，单炉辐射废锅稳定副产12.0 MPa蒸汽60 t/h，有效气（CO+H2）产量达标率100%，比煤耗566 kg/km3、比氧耗362 m3/km3，气化装置整体运行指标达到设计要求，有效降低了生产成本，实现了安、稳、长、满、优运行。
［关键词］水煤浆水冷壁直连辐射废锅气化炉；试运行情况；运行问题；设备优化改造；工艺系统优化；优化效果
［中图分类号］TQ546 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2026）03-0018-05
0 引 言
在“双碳”目标推进及煤炭清洁高效利用政策持续深化的背景下，水煤浆气化技术因具有原料煤适应性广、环保排放达标、粗合成气中有效气（CO+H2）含量高、系统操作弹性大等优势，已成为现代煤化工领域（涵盖煤制合成氨、甲醇、联碱及煤制烯烃、煤制乙二醇等）大中型项目的主流气化技术之一。其中，清华大学自主研发的“晋华炉3.0”（水煤浆水冷壁直连辐射废锅气化炉，粗合成气-蒸汽联产），通过“水煤浆进料+膜式水冷壁炉膛+辐射式蒸汽发生器”一体化设计，实现了粗合成气与高压蒸汽联产，相较于传统的内衬耐火砖+煤气激冷式水煤浆气化炉，能耗可降低15%～20%，成为新一代水煤浆气化技术的典型代表，已在国内多套大中型煤化工项目中实现工业化应用。
陕西龙华集团煤业科技发展有限公司（简称陕西龙华）煤炭分级分质清洁高效综合利用项目作为陕西省榆林市“十四五”规划重点建设项目，是陕西煤业化工集团孙家岔龙华矿业有限公司推进煤基产业转型升级、实现原料煤坑口就地转化的核心工程，本项目以“延伸煤炭产业链、降低煤炭消费总量、削减碳排放强度”为核心目标，致力于构建绿色能源化工体系，打造全国领先的能源化工示范项目。本项目设计产能为合成氨500 kt/a、尿素800 kt/a、三聚氰胺60 kt/a，其主生产工艺为水煤浆加压气化、耐硫变换、大连理工低温甲醇洗、液氮洗、氨合成、CO2汽提法尿素生产工艺、意大利欧技公司第五代高压法非催化三聚氰胺生产工艺等，合成氨装置、尿素装置于2024年8月投料试运行，总体运行情况较好，三聚氰胺装置于2025年12月2日投产。
气化装置作为整个项目的“龙头”生产单元，直接决定后续系统运行的稳定性与整套装置的运行效能。经调研并结合企业的实际情况，陕西龙华气化装置选用技术成熟度高、运行经济性好的晋华炉3.0，配置3台操作压力7.0 MPa的水煤浆水冷壁直连辐射废锅气化炉，其运行模式为两开一备，单台气化炉设计投煤量1 500 t/d。以下对本气化装置开车试运行情况及实施的优化改进作一总结。
1 气化装置概况
1.1 气化装置工艺流程简介
原料煤与水及添加剂按一定比例制成浓度约58%～63%的水煤浆，经高压煤浆泵加压至8.5 MPa后，与空分装置送来的纯度≥99.6%、压力8.5 MPa的高压氧气通过四流道顶喷式烧嘴一同喷入气化炉炉膛，在1 250～1 400 ℃、7.0 MPa条件下发生部分氧化反应，生成以CO、H2为主要成分的粗合成气[有效气（CO+H2）含量≥80%]；粗合成气先进入辐射废锅内与锅炉水进行换热，副产压力12.0 MPa、温度325 ℃的高压饱和蒸汽，出辐射废锅的粗合成气温度降至900～950 ℃后，再经气化炉激冷室、洗气塔冷却洗涤后送至变换系统；气化炉激冷室、洗气塔排出的固含量较高的黑水经三级闪蒸（高压闪蒸、低压闪蒸、真空闪蒸）浓缩、固液分离与热量回收后，再经板框压滤机分离，气化细渣含水率在50%以下用于锅炉掺烧，气化粗渣部分用于锅炉掺烧、部分外运由第三方处置。大部分灰水（处理后的清水）返回生产系统（主要是气化炉激冷室、洗气塔）回收利用，实现黑/灰水的闭路循环；小部分灰水作为气化废水外排至污水处理系统，处理后返回生产系统再利用。
1.2 主要设备及运行参数
陕西龙华气化装置配置3台晋华炉3.0，气化炉规格为Φ3.8 m×33.9 m，采用膜式水冷壁（材质12Cr2Mo1）结构，设计使用寿命10 a，配套辐射废锅（材质12Cr2Mo1）及多重安全双软管隔膜式高压煤浆泵（型号TGK 400-3DS 180，单泵设计煤浆流量120 m3/h、压力10.3 MPa）。气化炉设计运行模式为两开一备，设计操作压力7.0 MPa、炉膛温度1 250～1 400 ℃，单台气化炉煤浆耗量83～92 m3/h、氧气耗量39～43 km3/h、比煤耗589.9 kg/km3、比氧耗366.4 m3/km3、有效气（CO+H2）产量102 km3/h（标态，下同）；辐射废锅压力12.0 MPa、温度325 ℃，单炉辐射废锅副产蒸汽60～65 t/h。
1.3 项目建设及试运行情况
陕西龙华煤炭分级分质清洁高效综合利用项目于2022年3月开工建设，2024年6月完成气化装置单机试车及联动试车，2024年8月进入投料试运行阶段，2025年5月实现达产达标。试运行初期，因设备适配性不佳、工艺参数未优化等，气化炉最长连续运行周期仅85 d，主要制约因素包括高压灰水泵轴振值超标、工艺烧嘴使用寿命短、用于细渣处理的卧式螺旋卸料沉降离心机分离效率低、黑水闪蒸系统真空闪蒸冷凝器夏季降温能力不足等。2024年9月—2025年6月持续开展设备改造与工艺优化，气化装置运行稳定性逐步提升，截至2025年12月中旬3#气化炉实现连续稳定运行173 d，单炉辐射废锅副产蒸汽量稳定在60 t/h，有效气（CO+H2）产量达标率100%，比煤耗566 kg/km3，比氧耗362 m3/km3，气化装置整体运行参数达到设计要求，为后续满负荷生产奠定了基础。
2 气化装置主要运行问题及优化改造
2.1 高压灰水泵优化改造
2.1.1 问题描述
更多内容详见《中氮肥》2026年第3期