項(xiàng)目名稱(chēng)：灰熔聚流化床粉煤直接氣化技術(shù)

獎(jiǎng)項(xiàng)：中國(guó)科學(xué)院科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)

主要完成人：王   洋  鄒國(guó)雄  張海生  黃戒介 楊金權(quán)  崔?？?/span>  徐奕豐  陳寒石  張耀臣  張建民  王蘊(yùn)珠  李家宗  馬小云等

科學(xué)家自述

鄒國(guó)雄：

煤炭是我國(guó)的主要能源，用作燃料燒掉，其效率低且污染環(huán)境，因此必須努力開(kāi)發(fā)潔凈高效的煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)，以促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，方便人民生活。

眾所周知，煤氣既是一種高效潔凈燃料，又是重要的化工合成原料。煤炭氣化屬于煤炭能源轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)技術(shù)，生成煤氣中含有的硫、氮化合物及粉塵等有害雜質(zhì)可在氣化過(guò)程中進(jìn)行脫除，使污染物的排放得到有效控制。我國(guó)的煤氣化技術(shù)比較落后，工業(yè)燃料氣的生產(chǎn)大都采用常壓固定床煤氣發(fā)生爐，合成氣的生產(chǎn)大都采用常壓間歇式水煤氣發(fā)生爐，生產(chǎn)強(qiáng)度低，原料需用優(yōu)質(zhì)塊焦或塊煤，成本高。

八十年代初，山西煤化所著手灰熔聚流化床粉煤氣化技術(shù)的開(kāi)發(fā)研究。“六五”期間，通過(guò)了1噸/日的小型氣化裝置和相應(yīng)支持性的試驗(yàn)研究，掌握了灰熔聚氣化的關(guān)鍵技術(shù)，取得了多個(gè)煤種的基本氣化數(shù)據(jù)。1986年11月“1噸/日煤灰熔聚常壓氣化裝置的開(kāi)發(fā)”獲中科院科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。1992年10月“灰熔聚流化床粉煤直接氣化技術(shù)”獲中科院科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。1997年“氧/蒸汽鼓風(fēng)灰熔聚流化床粉煤氣化制合成氣工藝”獲中科院科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。

“七五”期間，作為國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目完成了24噸/日的中間試驗(yàn)，取得了工藝放大成功的技術(shù)數(shù)據(jù)和操作經(jīng)驗(yàn)，達(dá)到了“七五”的攻關(guān)目標(biāo)，并通過(guò)了中科院組織的專(zhuān)家鑒定和驗(yàn)收。為了加快該技術(shù)的開(kāi)發(fā)，國(guó)家將該項(xiàng)目進(jìn)一步放大列為“八五”重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目。灰熔聚流化床粉煤氣化成套裝置的研制，將為我國(guó)的煤氣化事業(yè)提供一種投資較少、成本較低的先進(jìn)的氣化爐型，該氣化爐型的特點(diǎn)是：可處理＜6mm的碎煤，并適用于多煤種（包括粘結(jié)煤和高灰煤）；生成的煤氣中不含焦油、烴類(lèi)、酚含量低，硫大部分以硫化氫的形式排出，容易脫除，可采用石灰石爐內(nèi)脫硫，環(huán)境污染較?。换以刑己康?，帶出細(xì)粉大部返回爐內(nèi)，因而碳轉(zhuǎn)化率高；氣化強(qiáng)度高，可達(dá)固定床發(fā)生爐的3-10倍；操作控制方便，經(jīng)受波動(dòng)能力較強(qiáng)；氣化爐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作溫度適中，結(jié)構(gòu)材料普通，使用壽命較長(zhǎng)。

該科研項(xiàng)目能順利取得成功，與相關(guān)單位在工藝設(shè)計(jì)、關(guān)鍵設(shè)備研發(fā)和特殊材料提供等的方面有力支持息息相關(guān)，大協(xié)作起到了重要作用。院內(nèi)合作單位有：化工冶金所、工程熱物理所、上海硅酸鹽所、沈陽(yáng)金屬所、上海冶金所，院外合作單位有：太原煤氣化公司、太原重機(jī)廠、北京焦化廠、上海煤氣化公司、上海焦化廠、北京鋼鐵研究總院、同濟(jì)大學(xué)、華東化工學(xué)院、太原理工大學(xué)、鞍山焦耐院等。

這一段歷史值得銘記。

項(xiàng)目介紹

灰熔聚流化床粉煤氣化技術(shù)是一種用多種粉煤為原料，以空氣或氧氣蒸汽鼓風(fēng)，在高溫和一定壓力下反應(yīng)，以制取工業(yè)燃料氣以及合成原料氣的氣化方法，研究目的是為我國(guó)工業(yè)界提供工業(yè)燃料氣、供循環(huán)發(fā)電作原料氣、合成原料氣。

這種氣化爐有特殊的射流結(jié)構(gòu)和飛灰回收與循環(huán)系統(tǒng)，反應(yīng)溫度和壓力比通常的常壓固定床發(fā)生爐高，氣化強(qiáng)度高達(dá)通常氣化爐的五倍多，氣體中沒(méi)有焦油，酚類(lèi)含量也極低。由于強(qiáng)烈的流化床混合特性，使本過(guò)程可用多種粉煤為原料，因而原料價(jià)格低廉，容易供應(yīng)。最突出的是這一過(guò)程采用了灰熔聚分離結(jié)構(gòu)，使排灰碳含量低于10%，采用了飛灰循環(huán)利用結(jié)構(gòu)，使過(guò)程碳利用率較高（已達(dá)80-90%，設(shè)備改進(jìn)后可穩(wěn)定在90%以上）?？尚行匝芯勘砻?，灰熔聚氣化法使用粉煤作為原料，至少可以使煤氣的成本下降30%，可應(yīng)用于焦化廠、機(jī)械廠、窯爐等系統(tǒng)。

此方法與其它先進(jìn)氣化技術(shù)相比無(wú)疑各有優(yōu)缺點(diǎn)，但就本技術(shù)的煤種適應(yīng)性，溫度適中，因而設(shè)備材料可由國(guó)內(nèi)供應(yīng)，從爐體使用壽命、投資價(jià)格講，對(duì)工業(yè)燃料氣以及進(jìn)一步合成氨、甲醇等過(guò)程都有吸引力。當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)尚無(wú)他人的工作發(fā)展到此程度，國(guó)外主要是美國(guó)80年代完成中試，但由于市場(chǎng)原因未能進(jìn)一步發(fā)展?？v觀國(guó)內(nèi)外情況，這一研究屬于國(guó)內(nèi)首創(chuàng)并達(dá)到八十年代中期國(guó)際先進(jìn)水平。

2001年以來(lái)，在國(guó)家、中科院和企業(yè)的大力支持下，該技術(shù)通過(guò)進(jìn)一步放大研究成功實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化，在陜西城固化肥廠合成氨造氣、晉煤集團(tuán)MTG煤制油項(xiàng)目、云南文山鋁業(yè)配套煤氣工程得到了應(yīng)用。

來(lái)源：中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所