1.政策背景：煤气化升级改造的依据

晋城市拥有世界上独特的优质无烟煤资源，产量占全国无烟煤储量的26%，无烟块煤优先用于化肥工业曾列入国家《国民经济社会发展“九五”计划和2010年远景目标纲要》， 是国家重点支持建设的化肥原料基地、高浓度氮肥基地。

无烟块煤支撑了中国合成氨、化肥发展逾半个世纪，高峰时期，常压固定床气化的合成氨产能达到4100万吨，约占全国总产能的61%，数量约4000台，对解决中国粮食安全做出一定贡献。依托资源先天性优势，形成以常压固定床间歇式煤气化的合成氨400万吨/年、尿素600万吨/年生产能力，为晋城无烟块煤保价稳价和工业经济增长发挥重大作用。2024年共生产合成氨302万吨，尿素495万吨，约占全国合成氨产量7307.7万吨、尿素产量6723.7万吨的4.1%、7.4%，是国内最大的大颗粒尿素集中地，为全国化肥市场供应和价格稳定提供了重要支撑。

山西省《关于深入打好污染防治攻坚战的实施意见》（晋发〔2022〕22号），提出到2025年，基本完成固定床间歇式煤气发生炉新型煤气化工艺改造的目标；晋城市政府《关于印发晋城市空气质量改善、水环境质量巩固提升和土壤污染防治2022年行动计划的通知》提出：加快以新型煤气化工艺淘汰提升煤化工行业间歇式固定床煤气化发生炉。当时，采用纯氧连续化技术能否界定为新型煤气化技术没有明确政策支撑，企业存在路径选择难题。

为破解上述难题，2022年8月，山西省化工协会、晋城市化工协会联合向山西省工信厅提出《山西省关于认可允许在我省传统煤化工行业采用纯氧连续煤气化技术代替常压固定床间歇煤气化工艺的报告》（晋化协秘字〔2022〕8 号），并多次与省政府有关部门积极沟通，2022年9月，山西省工信厅省发改委等五部门联合印发了《关于加快推进我省传统固定层间歇式煤气化技术升级改造的通知》（晋工信化工函〔2022〕115号），明确提出“对企业在原址实施的新型碎煤／块煤加压气化和常压纯氧连续煤气化等清洁型固定床气化技术改造项目，以及水煤浆和干粉煤气流床气化技术改造项目，只要不新增产品产能、不新增污染物排放、不新增能源消费量，即可按照环保节能改造项目，办理相关立项、环评、能评、安评等项目建设审批手续”。有了明确方向，从此，晋城247台常压固定床间歇式气化炉升级改造工作有序推进。

2.煤气化升级改造路线

晋城市原采用固定床间歇式煤气化生产合成氨、尿素的企业，结合企业实际情况，为转化当地优质无烟块煤，带动煤炭产业发展，全部采用固定床煤气化技术，选用微加压纯氧连续气化炉、碎煤/块煤加压气化技术（赛鼎炉）两种路线。为稳定职工队伍和产品市场，全部采取“边生产、边改造、边投产”的方式。天泽集团、晋控装备旗下天源、晋丰和金象公司，兰花科创田悦公司采用纯氧连续气化工艺替换固定床间歇式气化工艺；兰花煤化工以本厂为主体，整合兰花巴化、清洁能源、阳化产能、能耗、排放指标，在巴公化工片区新建赛鼎炉+低温甲醇洗、液氮洗、卡萨利低压氨合成等目前国内先进工艺的新型氨醇企业。目前，全市共有7个气化升级改造项目，总投资约65亿元，是晋城煤化工60多年来，投资规模最大，改造力度最大，行动最快的一次涉及企业生死攸关的技术改造行动。

3.晋城市煤气化升级改造的建设情况

3.1天泽集团公司

天泽集团旗下有煤气化厂、永丰公司两家企业，是目前国内最大的间歇式气化炉（100台）生产合成氨、尿素的厂家。该公司起步最早、行动最快，在晋城市煤化工企业中先行先试，率先建成投产。

天泽永丰公司总投资6.5 亿元的气化升级改造项目，新建12台DN3600微加压纯氧连续气化炉替代原40台间歇式气化炉，保持原有年产48万吨合成氨、80万吨尿素生产能力。项目于2023年3月开工，2024年7月建成投产，至今已稳定运行一年，取得了较好的社会、经济效益。

天泽煤气化厂总投资9.5亿元，用36台DN3000微加压纯氧连续气化炉替代原60台间歇式气化炉，保持原有年产100万吨合成氨、150万吨尿素生产能力。第一期：在西厂区现有造气厂房南侧空地建设四台DN3000纯氧气化炉、一套32000Nm³/h空分装置，2024年10月底投运；第二期：利用原气化厂房，2025年5月12台DN3000炉建成投产；第三期：利用原气化厂房，2025年8月底16台DN3000炉及第二套32000Nm³/h空分装置建成投产；第四期：新建气化厂房，12月底4台DN3000炉建成投产。

3.2晋控装备集团

晋控装备集团在晋城市共有天源、晋丰、金象三家企业，共有84台常压固定床间歇式气化炉。

晋丰公司投资4.6亿元，新建12台DN3600炉替代原32台间歇式炉，保持原有年产36万吨合成氨52万吨尿素生产能力。于2025年2月开工，2025年7月17日，7月28日首台气化炉吊装就位，预计2026年3月建成投运。

天源公司投资4.55亿元，新建12台DN3600微加压纯氧连续气化炉替代原28台间歇式气化炉，加上原有改造的4台DN2800纯氧气化炉，共16台纯氧炉替代了32台间歇炉，保持原有年产38万吨氨60万吨尿素生产能力。于2025年2月开工，8月5日开始设备到厂安装，预计2026年3月完成项目建设，具备开车条件。

金象公司总投资6857万元，利用原气化厂房，用10台DN3000炉替代原20台间歇式气化炉，保持原有年产24万吨氨40万吨尿素生产能力。2025年8月，2台气化炉主要设备已安装完成，建设有序进行中。

3.3兰花科创

兰花科创共有63台间歇式气化炉。气化升级改造方案如下：

通过整合煤化工公司、化工分公司、清洁能源公司三家公司产品产能、环保指标、能源指标及阳化分公司的尿素产能指标，在兰花煤化工公司原址上，新增约500亩地，建设5台压力4.0MPa、DN3800赛鼎炉替代原47台间歇式炉。产品方案：年产合成氨60万吨、净化气1.4004亿标方，尿素80万吨。副产液化天然气（LNG）9.44万吨、98%浓硫酸5.62万吨。

该项目于2024年3月开工建设， 已完成大阳河整治、详勘、场地平整、桩基等前期工程；7月11日与中国化学赛鼎公司签约煤气化自变换标段工程总承包项目，长周期重大关键设备已完成采购，预计 2026年12月投料试生产。

田悦公司总投资1.27亿元，利用原气化厂房，用10台DN3000微加压纯氧连续气化炉替代原16台间歇式气化炉，保持原有年产18万吨合成氨30万吨尿素生产能力。项目于2024年5月开工，2025年8月份8台DN3000炉建成投产，剩余2台备用炉10月份建成。

4.煤气化技术升级改造是晋城经济发展的重要支撑

本次煤气化技术升级改造后，原有247台固定床间歇式气化炉削减为97台，削减率61%，不再是国家明令淘汰的工艺。

从表4.1可以看出，本次气化技术升级改造后，晋城市合成氨324万吨/年、尿素502万吨/年，下降19%、16.3%，与近三年实际产量相近。气化技术升级改造后，仍然是国内以优质无烟块煤为原料生产合成氨、尿素最集中的地区。

晋城市的经济主要以煤炭、煤层气、装备制造、冶铸、化工和电力六大行业为支撑，近十年来，煤化工稳居第三位（煤炭第一、冶铸第二），营业收入占比6%～8%，年消化晋城无烟块煤约350万吨。煤炭、煤化工这对“孪生兄弟”相互依存、共同发展，是晋城无烟块煤保价稳价的“压舱石”，是保持晋城国民经济健康稳定发展的重要支柱产业。

5.升级改造后生产运行经济效益有所提升

截至2025年8月，晋城气化升级改造全面完成并稳定运行的只有天泽永丰公司，运行情况统计如下：

5.1合成氨、尿素产量

永丰公司气化升级改造后，共生产合成氨52.6万吨，尿素97.3万吨。2024年8月份首次投运一分厂，生产合成氨19645.5吨、尿素3798.74吨；2025年6月一分厂设备检修，生产合成氨37521.2吨、尿素68952.5吨，除这两个月外，其余平均月产合成氨4.7万吨，尿素8.7万吨，达到设计能力。

5.2原料煤、电消耗

吨氨原料煤平均消耗906.2Kg（标煤），含空分电耗1414.4度，不含空分电耗1132度。投运当月及2025年6月设备检修，煤、电消耗偏高。随着对纯氧气化工艺的不断摸索和优化，煤、电消耗还有进一步降低的空间。

5.3生产成本、利润

吨合成氨生产成本2016.4元、尿素1451.1元；2024年8-10月份因先投运一分厂，原料煤价格偏高等原因，合成氨、尿素成本偏高，剔除后9个月合成氨平均生产成本1938元，尿素1399元。

6.升级改造后的社会效益显著改善

天泽永丰公司2024年7月建成投产至今已稳定运行一年，按照生产运行情况，对比常压固定床间歇式煤气化进行分析如下：

6.1纯氧连续气化炉比原间歇式气化的综合能耗下降

从表6.1 可以看出，吨氨综合能耗改造前1103.08cetKg，改造后1071.83cetKg。符合《化肥行业单位产品能源消耗限额（GB21344-2023）表1《合成氨能耗限额等级》优质无烟块煤Ⅰ级能效（≤1090cetKg）；国家发改委等部门《工业重点领域能效标杆水平和基准水平（2023年版）》的通知（发改产业〔2023〕723号）合成氨标杆值1100cetKg要求。其中：原料煤消耗降低了96Kg,折标煤83.7cetKg；由于新增空分制氧气装置，剔除原气化工艺鼓风机、罗茨风机、三废炉装置，及改造后有效气组分提高，压缩机台数减少等，电耗增加了160度，折标煤19.66cetKg；改造后没有吹风气余热回收副产蒸汽，需要外供1.0MPa饱和蒸汽38Kg，增加能耗36.1cetKg。   

6.2纯氧连续气化的本质安全提高

6.2.1连续稳定运行：采用连续供料、连续气化，避免了常压固定层间歇气化炉吹风、上吹、下吹、二上吹、吹净五个制气程序频繁启停和温度变化，避免了因操作不当或设备故障引发的安全风险。

6.2.2氧含量控制：使用纯氧作为气化剂，能够精确控制氧含量，避免氧气过剩导致的高温或爆炸风险，提高了气化过程的安全性。

6.2.3人员减少：改造前40台煤气炉，岗位定员280人左右，改造后纯氧连续气化炉12台，岗位定员75人，减人200余人。大幅减少了现场作业人员，降低了风险危害程度。

6.2.4重大危险源及老旧装置的退出：改造前2台10000m³半水煤气气柜（重大危险源）、2台1000m³弛放气气柜、2套吹风气、1套三废炉。改造后煤气直接进入一次脱硫。有效降低了设备泄漏风险，提高了设备本质安全水平。

6.3升级改造后自动化程度显著提高

所有生产装置全部集中在抗爆综合控制室集中统一控制，配置了分散控制系统（DCS）、安全仪表系统（SIS）、气体泄漏检测系统（GDS）等先进仪器、仪表，生产系统的自动化、智能化、数字化装备水平显著提高。

6.4升级改造后污染物排放大幅度减少

6.4.1大气污染物排放量减少：改造后，取消了原来的吹风气（三废炉）回收装置，大气污染物减少排放分别为：颗粒物101.75t/a、SO294.11t/a、NOx416.52t/a、NH3109.07t/a。

6.4.2基本消除VOC排放：改造后，气化炉只有进出口两个油压阀在生产过程中处于打开或关闭静止不动状态，相应跑、冒、滴、漏现象减少，杜绝了现场CO、CO₂、H₂、CH₄等污染物的无组织排放。年减少挥发性有机物14.26t/a。

6.4.3污水排放量大幅度减少：改造后， 蒸汽分解率≥78%，相比UGI气化蒸汽分解率的40%提高了38%，蒸汽冷凝液形成的废水吨氨1200Kg，减少至480Kg，降幅60%。

6.4.4煤炭消耗量减少：改造前煤炭消耗83.15万t/a，改造后消耗煤炭62.81万t/a，减少煤炭消费量20.34万吨/年。

7.纯氧改造后存在的设备、工艺路线缺陷及完善措施：

7.1原料煤中煤粉含量较高，气化炉易结疤。

为降低原料煤中煤粉含量，在气化炉原料煤仓底部增加溜筛，进一步分离原料煤中煤粉，目前运行效果较好。

7.2余热回收器

天泽永丰公司存在换热效果差，因泄漏致使运行周期短，目前正在逐台更换。

兰花田悦公司先期投运的4台预热回收器换热面积小，洗气塔出口煤气温度不达标，目前已全部加大换热面积并更换。

8.结语

晋城市常压固定床间歇式煤气化升级改造是落实环保政策、推动煤化工转型的关键举措。全市247台气化炉削减至97台，总投资65亿元，采用“边生产边改造”模式，采用微加压纯氧连续气化炉和赛鼎炉固定床技术进行技术升级，可充分利用当地优质无烟块煤资源，有利于煤炭保价稳量，有利于晋城经济发展。

天泽永丰公司运行一年，实现合成氨综合能耗达到国家标准Ⅰ级能效及工业重点领域能效标杆水平。大气污染物、VOC及污水排放显著减少，自动化与本质安全水平显著提升，为常压固定床间歇式气化炉升级提供了“晋城方案”。