从上海电气到金风科技：生物质气化炉路线基本明朗？

  2025年10月初，全球最大绿色甲醇生产项目——金风科技兴安盟绿氢制绿色甲醇项目顺利完成气化炉工艺验证，标志着我国在生物质气化制绿色甲醇领域取得了关键性技术突破。

  电气吉林洮南绿色甲醇项目采用加压流化床气化工艺后，金风绿色甲醇项目进一步验证了气流床气化炉 “复朋炉”在生物 质甲醇 规模 化 生产中 的可行性。

  金风项目原计划的绿色甲醇产能是“一期25万吨+二期25万吨”，2025年7月备案变更绿色甲醇规模为“一期25万吨+二期60万吨”。目前，一期使用“复朋炉”单炉（一开不备）实现年产25万吨绿色甲醇产能，现场还有两台已安装好的泽玛克固定床熔渣气化炉（单台10万吨/年甲醇产能）。金风已与兴安盟行政公署签署了二期、三期项目投资协议，规划一二三期总产能合计145万吨/年。马士基、赫伯罗特等航运企业已与金风科技签订采购协议。

  金风项目自2023年立项，同年，国际海事组织（IMO）修订了较2018年更为严格的《船舶温室气体减排战略》，推动全球航运业对低碳航运燃料（以绿氨、绿色甲醇、LNG为主）的关注。作为绿色甲醇的两大生产方向——生物质甲醇与电子甲醇走上国际航运业的减碳舞台。我国生物质资源丰富，能为绿色甲醇产业提供充足原料保障，国内装备企业、科研机构近年相继入局生物质气化研发技术，一批中试及产业化项目密集落地。

  三大生物质气化炉型中试及产业化进展生物质气化技术由煤化工成熟的煤气化技术迁移而来，气化技术的核心装备是气化炉。气化炉将生物质（如秸秆、农业废弃物等）气化为以一氧化碳、氢气、二氧化碳、甲烷为主要成分的合成气，合成气经多级处理后用于甲醇合成。气化炉按炉型可分为：固定床气化炉、流化床气化炉、气流床气化炉三大主流路线。简单定性地讲：

  固定床气化炉：结构相对比较简单、运行稳定，适用于块状或成型颗粒原料。碳转化率略低，焦油含量高，适合中小规模工业应用。

  流化床气化炉：传热效率高，适应多种粒径生物质。产气质量较好，焦油控制较为关键，适合中等规模工业化装置。

  气流床气化炉：反应温度高，适用于粉状生物质。可获得低焦油、高纯度合成气，碳转化率高，适合大型绿色甲醇项目。

  金风科技绿色甲醇项目选择了复朋炉（25万吨/年甲醇）+泽玛克固定床熔渣气化炉（2台，单台10万吨甲醇/年）。

  两台气化炉内径3.6米，设计压力30公斤，使用生物质颗粒料（玉米秸秆颗粒料）经气化+POX、变换、甲醇合成等技术耦合绿氢生产绿色甲醇。

  一期年产5万吨绿色甲醇项目已投产。全球首套300吨/天大容量纯氧加压流化床生物质气化装置，结合高温热转化工艺技术，直接采用原生生物质成型后投料，无需额外热源脱水/炭化处理；粗合成气中有效气（CO+H2）达到~70%；碳转化率达98%以上；粗合成气中甲烷含量可控制在~2%；粗合成气中轻油含量降低至500mg/Nm³以下。

  设计入炉生物质50-100吨/天，气化压力1.0-2.0MPaG，碳转化率95%-98%。可直接进料生物质颗粒，沙柳、玉米秸秆气化温度分别达950℃、900℃；焦油量极低。

  中试装置经72小时现场考核，以桉树加工废弃物压缩成型颗粒为原料，各项指标优异。经中国石油和化学工业联合会组织专家评价，总体达到国际领先水平。

  25年7月，阜阳康泰斯生物工程技术有限公司生物质流化床气化炉一次吊装成功。中试装置解决能力为30吨每天生物质颗粒物，中试时间约2000h。

  该技术签约阜阳市年产20万吨绿色甲醇项目。一期为该中试装置，二期为年产20万吨绿色甲醇生产基地。

  2022年在安徽阜南建成了中试装置，生物质消耗量4.2t/h，制气量8500m3/h，热值1200 kcal/m3，转化热效率达90%。该流化床相比其他床型无须制粒、压块，可适用于秸秆、稻壳、木质料等，燃料适应性广，热效率高，经济性好。

  24年提出开展生物质纯氧气化改造，拟采用秸秆生物质、氧气+水蒸气气化剂，通过非催化部分氧化技术将粗合成气中的微量焦油、CH4转化为H2和CO有效气。

  25年10月东华生物质气化中试开发项目中交，标志着项目由建设阶段全面转入设备调试和试生产准备阶段，为后续投料试车奠定了坚实的基础。

  可使用未经烘焙的原生态玉米秸秆颗粒通过破碎制粉后送入气化炉中反应。气化压力达到3.0MPaG、总气量达到70000Nm³/h（CO+H₂），采用水冷壁两段式反应气化炉，实现了高碳转化率、低废水排放，并有很大成效避免碱金属和氯离子腐蚀。

  原料牛粪灰分40%-60%、水分20%-30%、热值1500-2000kcal/kg的严苛条件下，实现了以牛粪为原料的连续稳定气化，系统碳转化率、冷煤气效率、气化洗涤水等核心气化指标均达到国际领先水平。

  使用由吉电股份提供，经过两段式分级烘焙技术处理的生物质炭化料，开展工业级生物质气流床气化连续进料的试烧任务，试烧持续5天，实现满负荷运行。

  此技术中标吉电股份梨树风光制绿氢生物质耦合绿色甲醇项目气化工艺包设计、设备采购。

  生物炭（干基）质量收率88.8%，生物炭能量收率92.2%；在3.0MPa的气体压力下，碳转换率98.6%，有效气（CO+H2）含量80.6%，冷煤气效率74.1%，各项指标达到或优于设计值。

  秸秆、木头、园林废弃物等一步法制粉（非烘焙制粉）、水蒸气纯氧加压气化。气流床共性关键研发技术热态试验台试验压力为1-4MPa，试验温度为1200-1600℃。有效气体组分高达71%，碳转化率99%以上。

  为适配更大规模的绿色甲醇产能需求，生物质气化炉的中试与产业化方向正集中于流化床和气流床两条路线。固定床因单炉处理规模偏小，生物质中试入局者较少，目前固定床路线由泽玛克保持领头羊，已有大型项目将其作为产能补充方案（如金风绿色甲醇项目）。

  值得关注的是不同气化炉的生物质进料适配性。固定床、流化床目前主流的进料形态是压块或生物质成型颗粒，而气流床的进料形态比较多样，展示了各家气化炉的进料特色：复朋炉的“颗粒制粉直接进料”、煤科炉的牛粪连续进料、神宁炉的“两段式分级烘焙处理”制炭进料、东方电气的“生物质一步法制粉”。不同进料形态就从另一方面代表着不同的预处理加工成本、过程能耗、碳排放量，这在规模化项目的经济账上会体现出直观差异。

  浅析“吃螃蟹”的金风项目金风项目作为规模化绿色甲醇项目的标杆，其一期气化炉工艺验证已完成。项目一期采用气化炉为北京复朋科技有限公司推出的“复朋炉”，属于大型煤化工领域主流的气流床气化技术。

  作为生物质气流床规模化制绿色甲醇的“吃螃蟹”项目，金风科技并没有可复制的成熟工业装置经验可循，因此除选择了产能25万吨/年绿色甲醇的复朋炉，还选择了两台泽玛克固定床熔渣气化炉，单台10万吨甲醇/年，及电解水制氢（5万吨/年甲醇），形成该项目初期计划的50万吨/年绿色甲醇产能规模（现已调整为一期25万吨/年+二期60万吨/年）。

  图1 左侧为运行中的复朋炉，右侧为建设中的固定床气化炉，片来源：复朋科技官网

  根据备案信息，项目经泽玛克固定床熔渣气化+POX、变换、甲醇合成等技术耦合绿氢生产绿色甲醇。

  泽玛克固定床熔渣气化炉生产的合成气中甲烷比例较高（如图2所示），需要用非催化部分氧化技术（POX），将甲烷转化为CO、H2等合成气有效组分，用于后续甲醇合成。POX技术会带来显著的氧气消耗，若外购氧价较高将增加生产所带来的成本并带来额外碳排放负担，不过其副产蒸汽可用于余热回收，因此如何在能效、成本与减排之间取得平衡是工艺设计的关键。

  图2 BGL气化炉商业化装置性能-气体组成，来源：泽玛克官网-气化炉介绍材料

  据复朋科技描述，复朋科技针对浆态进料、颗粒进料、粉状进料、烘焙粉状进料等进行了反复试验，最终确定了生物质破碎成粉状后，使用气力输送这一技术路线。目前该路线已在金风科技气化装置复朋炉上得到了验证，证实了未经烘焙的玉米秸秆颗粒料可以破碎后经气力输送稳定地送到气化炉中反应。

  生物质以何种形态适配气流床气化炉，一直是业内关注的技术难点。以工业运行的神府煤为原料的多喷嘴对置式水煤浆气化炉为例，使用的80%以上的进料颗粒粒径100微米，对含水率也有严格要求。而秸秆等生物质富含纤维素、半纤维素和木质素，质软且具有韧性、纤维缠结，破碎难度高于煤，对磨煤系统及气化喷嘴均提出更加高的要求。在此背景下，复朋科技的复朋炉验证了“生物质颗粒粉碎成粉并以气力输送”的可行性，少一步预加工（如炭化）就是少几份碳排、省几份成本、多几份盈利，这对气流床气化炉在生物质甲醇工业化中的应用具有示范意义。

  资料来源：李超,代正华,孙钟华,等.气流床气化炉综合模型及颗粒粒径对气化结果的影响研究[J]

  据复朋科技描述，生物质高氯（金风项目秸秆氯含量0.6%）、高钾钠(金风项目秸秆钾钠含量12%)也是气化工艺设计和气化炉运行的难点，依托复朋科技母公司清创晋华在煤气化领域积累的运行经验，通过优化燃烧室和废锅结构完全解决了这一难题。

  结语整体看来，生物质气化制绿色甲醇正从中试验证稳步向产业化推进。以金风科技、上海电气为代表的装备制造企业，用不同的气化路线尝试产业化探索，逐步打通生物质甲醇合成的全流程技术链。

  其中，固定床路线在设备及原料适应性上具备成熟的煤气化产业基础，适合中小规模项目或为大型项目提供产能辅助；

  流化床路线在效率、预处理成本及技术成熟度之间取得较好平衡，是主流的工业化方向之一；

  气流床路线则凭借高碳转化率、高处理能力和慢慢地提高的原料适配性，也成为大型绿色甲醇项目的落地方案之一。

  我国具备生物质绿色甲醇行业蒸蒸日上的生物质资源基础、新能源及煤化工产业基础。随着关键绿色甲醇项目的持续落地，以及国内行业标准的推行（预计年底发布行业标准），未来我国有望在国内实现“不一样的等级绿色甲醇的梯级利用”，在国际上形成绿色甲醇的成本优势，掌握定价话语权。

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