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一、三废炉（内热式反应器）概述
造气三废流化混燃炉（内热式反应器）是化工循环经济的典型产品：循环经济是一种
以资源的高效利用和循环利用为核心，以“减量化、再利用、资源化”为原则，以低消耗、
低排放、高效率为基本特征的装置。
造气三废流化混燃炉（内热式反应器），是将生产过程产生的吹风气（可燃废气）、
造气炉渣（低热值废料）、除尘器细灰，掺入部分粉煤和煤矸石在三废流化混燃炉内（内
热式反应器）进行流化燃烧，也可燃烧难处理的有机废水，达到制取高位热能蒸汽的目的。
产出的中温中压至高温高压蒸汽部分经背压发电，背压后的低压蒸汽供造气、甲醇精馏使
用，少量中温中压蒸汽至高温高压经减温减压后供变换和其它工段使用，达到一炉多用。
同时将用于造气的原料达到吃干榨净的目的。
造气三废流化混燃炉（也称第三代造气吹风气余热锅炉、内热式反应器），但其优越
的性能远远大于第二代吹风气余热锅炉。如安全性，克服了第二代造气吹风气燃烧炉开车
点火时送合成气的爆炸条件，避免了吹风气回收过程中的爆炸因素，使造气吹风气回收过
程达到安全化。
对于煤造气生产甲醇的企业，采用三废流化混燃炉（内热式反应器）的最大收益是将
甲醇产量提高 17-20%。其原因是，甲醇生产的合成放空气经提氢后其热值只有
1900kcal/m3(合成氨的合成放空气经提氢后为 3850 kcal/m3)，比合成氨低一半，无法点燃
造气的吹风气，只有多烧氢气或水煤气，因而造成甲醇产量低、消耗高。甲醇生产合成放
空气中的甲烷含量低，属半低热值气体（甲烷含量只有 5-7%）。如湖北某甲醇厂，5 万吨
的甲醇（单醇）装置选用第二代吹风气余热锅炉，每天少产甲醇 11.2 吨；河南某甲醇厂 8
万吨的生产装置选用第二代吹风气余热锅炉回收造气吹风气，其合成放空气远远不够，不
得不以水煤气与合成气混合作点火源，多烧的水煤气每天少产甲醇 17.6 吨。三废流化混燃
炉是以煤为点火源，造气吹风气直接进入即可燃烧，节约的氢气，使产量增加 17-20%。
固定层造气炉生产合成氨，采用三废流化混燃炉（内热式反应器），是以造气炉渣和
粉煤为点火源，燃烧造气吹风气，可少用或不用合成点火气，节约氢气或水煤气，一般企
业可使合成氨产量增加 3-5%，如一套 10 万吨的合成氨企业，采用三废流化混燃炉，在不
增加各项消的前提下，每天可多产合成氨 10-15 吨合成氨，每天可增加 2-3 万元的纯利。
如我国的西南部，生产合成氨是以贵州煤为原料，其半水煤气中的 CH4含量偏低，生成的
合成放空气比用山西煤少一半，因而无法点燃造气吹风气，需要多烧水煤气或氢气，采用
三废流化混燃炉可使合成氨产量增加 8-10%的合成氨产量。
2第一代造气吹风气余热锅炉，其燃烧形式是上燃蓄热式，利用高热值合成气燃烧蓄热
后，来燃烧低热值的造气吹风气，回收热量、副产蒸汽，保护环境。
第二代造气吹风气余热锅炉（现在普遍使用的一种），在第一代的基础上，增加了燃
烧喷头，减少了炉内格子砖，使炉内的阻力大大减小，减小了造气炉吹风阶段的阻力，增
大了造气炉的负荷，同时烟气燃烧更为完全，使造气蒸汽达到了自给。
第三代造气吹风气余热回收装置，也就是造气三废流化混燃炉（内热式反应器），它
和第二代相比又有了突破性的发展，并申请了国家专利，专利号为 ZL 01215849.6。第一台
造气三废流化混燃炉在河北冀中化工使用近三年多，该厂三台造气炉的吹风气，配烧 30%
的造气炉渣、30%的煤矸石、30%的高硫无烟煤沫和 10%造气细灰，产出 25t/h、3.82Mpa、
450℃的中温中压蒸汽，经背压发电（二期工程）后的低压蒸汽其 5t/h 供造气使用，19t/h
供全厂化工产品用汽(原冬季开四台锅炉，2 台 10t/h 和 2 台 6t/h，春、夏、秋开 3 台锅炉现
在可全部停掉)。目前运行的三废炉，燃渣、燃煤部分的燃料为混合料，其发热值为 3500
千卡，一般情况下造气炉渣占 55%，造气细灰 10%，烟煤或白煤沫占到 35%，整个三废流
化混燃炉运行正常稳定。目前已建及在建的三废炉项目已超过 180 台套，造气三废流化混
燃炉业绩见附表 1。
造气三废流化混燃炉（内热式反应器）和第二代造气吹风气余热锅炉相比有如下优点：
1、安全性 克服了第二代造气吹风气燃烧炉开车点火时送合成气时的爆炸条件，避
免了吹风气回收过程中的爆炸因素，使造气吹风气回收过程达到安全化。
2、三废流化混燃炉回收造气吹风气过程中，是以煤为点火源，可少用或不用合成点
火气，即造气吹风气回收不受合成因素的影响，节约氢气和半水煤气，可使合成氨产量提
高 3-5%。
3、中小型尿素厂一台三废流化混燃炉就能达到全厂蒸汽自给，实现了尿素生产的两
炉变一炉和两煤变一煤的目标。
4、解决了造气生产废气、废渣、废灰综合治理的难题，保护了环境。
5、一炉多用、一炉多能，停掉能耗高的锅炉，节约能源，提高效率，同时可减掉部
分操作人员。
6、一台三废炉的投入，两台锅炉的收益，使新建和扩建的企业节约投资达 50%。
二、燃烧机理与设备构成
三废流化混燃炉（内热式反应器）运用了沸腾床的燃烧特性，借用循环流化床锅炉的
返料回收技术，采用了吹风气余热锅炉的模式。对生产系统产生的废气、废渣、废灰、有
3机废水能够达到同时混燃，在单烧可燃废气时该炉将成为一台吹风气余热锅炉，单烧煤（或
高硫煤）、矸石、煤渣等将成为一台循环流化床锅炉，渣、气、煤混烧将成为气、固流化
混燃炉。因其热量回收形式上同吹风气余热锅炉相似，所以可以称做“第三代吹风气余热锅
炉或双热源吹风气余热锅炉”。造气三废流化混燃炉是目前解决合成氨—尿素生产系统两煤
变一煤、两炉变一炉的唯一方案，也必将成为吹风气余热锅炉的换代产品。
三废流化混燃炉可以根据不同的要求作成各种规格型号，在吨位上分有 10 吨/时、25
吨/时、35 吨/时、50 吨/时、55 吨/时、60 吨/时、75 吨/时、80 吨/时、120 吨/时、200 吨/
时，在压力上分有 1.3 MPa、2.5 MPa、3.84 MPa、5.29 MPa、9.8 MPa 等。
三废流化混燃炉的燃烧部分由二台设备组成，一台是三废流化混燃炉，另一台是组合
式除尘器；热量回收部分有蒸汽过热器、锅炉、省煤器（锅炉厂配套）、空气预热器（不
需要高温空气预热器）、水膜除尘器和烟囱组成。其混燃炉采用钢制外壳制成，下部为沸
腾床，渣、煤下部混燃，有风室、采压点、观火孔、加煤口、返料口。中部有吹风气进口、
合成驰放气喷头等。内衬采用一、二级高铝砖砌筑，沸腾段采用耐高温耐磨高强浇注料，
顶部采用球顶砖砌成，并采用 550mm 厚的砖棉作保温；组合式除尘器上半部除尘器，中
心筒采用耐高温不锈钢板 1Cr25Ni20Si2 制成。除尘器采用顶进底排气式高温旋风除尘器。
旋风段采用耐高温耐磨二级高铝砖砌成，并用 550mm 厚的砖棉作保温，底部为沉降式水
封。
三、操作稳定性
三废流化混燃炉（内热式反应器）燃煤、燃气同时进行，具有热量互补作用。
燃煤稳定的情况下，对于吹风气（可燃废气）来讲是一个恒定的热源，无须考虑合成
放空气量的多少影响炉温，避免了因合成放空气量的不稳定而导致吹风气运行不正常的现
象，也可不用合成放空气，也可配烧低热值的其它气体，如变压吸附的逆放气等。
吹风气（可燃废气）燃烧正常的情况下，即使燃煤稍有变化，吹风气的热量也能起补
充作用。
隔离燃烧集中回收热量是三废流化混燃炉的特点，炉膛内无受热面、无热量的移走，
在加煤变化的情况下，炉温的稳定性远远大于循环流化床锅炉，因而操作的难度比循环流
化床锅炉小的多
四、流化混燃炉连续运行周期
三废流化混燃炉将成为循环流化床锅炉的一种发展方向。循环流化床锅炉不论在国外
还是在国内已经得到了广泛的应用，它的节能和高效率得到了广泛的认可，但是循环流化
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床锅炉的使用周期短、检修难度大、一次投资大等问题将在某种程度上制约着其发展。流
化床锅炉使用周期短的原因：①炉膛内的高磨损使对流排管布置困难，尽管设计人员采用
了各种防磨手段也不能彻底解决磨损问题。②冷热应力是循环流化床锅炉使用周期短的另
一原因。炉膛高温燃烧，产生大量热量，炉膛温度较高，其浇注料和耐火砖温度也较高，
而对流排管是凉的，冷热不均使炉膛内的应力增大，浇注料和耐火砖在应力作用下产生裂
纹，加速磨损和脱落，被迫停车检修。
三废流化混燃炉是隔离燃烧，集中分离，集中热量回收，根本不存在锅炉排管的磨损
和冷热不均产生应力而导致设备损坏的问题，因而三废流化混燃炉运行周期将是循环流化
床锅炉的数倍。隔离燃烧集中回收必将成为循环流化床锅炉的一个发展趋势。
五、安全性
第一代或第二代吹风气燃烧炉均需要点火气源，低于 650℃时吹风气就不能燃烧，送
入的吹风气就会发生爆炸，（如山东东平化肥厂新建的一套 30 吨的吹风气燃烧炉，在点
火烘炉时操作不当产生爆炸，整套系统除锅炉本体外全部损坏，重新投资近 100 万元，二
个月的时间才修复，其它厂爆炸的可能性也经常发生）；第二个方面，造气吹风气座板阀
开关频繁，关闭不严煤气进入燃烧炉在配风阀来不及调节时，发生爆炸的现象时有发生。
三废流化混燃炉是以煤为点火源，始终是长明火，不会存在爆炸现象；另外三废流化
混燃炉在煤的燃烧过程中，温度高且有氧气过剩，若有多余的煤气送入时只能继续燃烧，
不会发生任何爆炸现象。如河北无极化肥厂的第一台三废流化混燃炉运行三年多，从未发
生过爆燃现象。因而三废流化混燃炉是极其安全可靠的。
