化I進(jìn)展2009年第28卷第2期:CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS●173.$特約評(píng)述g大型煤氣化技術(shù)的研究與發(fā)展王輔臣，于廣鎖，龔欣， 劉海峰，王亦飛，梁欽峰(華東理工大學(xué)煤氣化教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海200237)摘要:煤氣化技術(shù)是煤炭清潔高效轉(zhuǎn)化的核心技術(shù)，是發(fā)展煤基化學(xué)品合成(氨、甲醇、乙酸、烯烴等).液體.燃料合成(二甲醚、汽油、柴油等)、先進(jìn)的IGCC發(fā)電系統(tǒng)、多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)、制氫.燃料電池、直接還原煉鐵等過(guò)程工業(yè)的基礎(chǔ)，研究和開(kāi)發(fā)大型煤氣化具有重要意義。本文概述了國(guó)外大型煤氣化技術(shù)發(fā)展的主要情況，介紹了國(guó)內(nèi)大型煤氣化技術(shù)研究開(kāi)發(fā)的現(xiàn)狀和產(chǎn)業(yè)化情況，分析了煤氣化技術(shù)大型化的主要趨勢(shì)與應(yīng)該采取的技術(shù)途徑。關(guān)鍵詞:煤氣化;大型化;產(chǎn)業(yè)化中圖分類號(hào): TQ 546文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A文章編號(hào): 1000- 6613 (2009) 02 -0173-08Research and development of large-scale coal gasifcation technologyWANG Fuchen, YU Guangsuo, GONG Xin, LIU Haifeng, WANG Yifei, LIANG Qinfeng(Key Laboratory of Coal Gasification, Ministry of Education, East China University of Science and Technology,Shanghai 200237，China)Abstract: Coal gasification is the key technology for clean and high-efficiency coal utilization. It also isthe basis of process industry for coal-based chemicals synthesis (such as ammonia, methanol, aceticacid，olefin etc. )，advanced Intergrated Gasification Combined Cycle ( IGCC ) system ,poly-cogeneration, hydrogen production, fuel cell and direct-reduction iron making. It is very importantto research and develop large-scale coal gasification technology. In this paper, the status of thedevelopment of over-sea large- scale coal gasification technology is summarized. And that of researchand commercialization of large -scale coal gasification in China is also been introduced. Thedevelopment trend of and technical approach to commercialization of coal gasification are analyzed.Key words: coal gasification; large -scale; commercialization大型煤氣化技術(shù)是煤炭清潔高效轉(zhuǎn)化的核心技技術(shù)為代表的固定床氣化技術(shù)、以HTW技術(shù)為代術(shù)，是發(fā)展煤基化學(xué)品合成(氨、甲醇、乙酸、烯表的流化床氣化技術(shù)和以Texaco、Shell、 多噴嘴對(duì)烴等)、液體燃料合成(二甲醚、汽油、柴油等)、置氣化技術(shù)為代表的氣流床氣化技術(shù)。氣流床氣化先進(jìn)的IGCC發(fā)電系統(tǒng)、多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)、制氫、燃料爐氣化溫度與壓力高、負(fù)荷大，煤種適應(yīng)范圍廣，電池、直接還原煉鐵等過(guò)程工業(yè)的基礎(chǔ)，是這些行是月前煤氣化技術(shù)發(fā)展的主流。國(guó)外已工業(yè)化的業(yè)的公共技術(shù)、關(guān)鍵技術(shù)和龍頭技術(shù)(圖1)。本文煤氣化氣流床煤氣化技術(shù) 主要有以水煤漿為原料的將從國(guó)外煤氣化技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀、國(guó)內(nèi)煤氣化技術(shù)收稿日期，2008-10-20; 修改稿日期: 2008 -09-02.的應(yīng)用與開(kāi)發(fā)、煤氣化技術(shù)發(fā)展的主要趨勢(shì)等幾個(gè)基金項(xiàng)目:國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(國(guó)家973計(jì)劃，方面進(jìn)行概述。.2004CB217703) 及教育部“長(zhǎng)江學(xué)者和創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)發(fā)展計(jì)劃"(PCSIRT-IRT0620) 項(xiàng)目資助。1國(guó)外大型煤 氣化技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀1-8]第一作者簡(jiǎn)介:王輔臣(1966 -),教授，博士生導(dǎo)師，國(guó)家973計(jì)劃項(xiàng)目首席科學(xué)家，中國(guó)化工學(xué)會(huì)煤化工專業(yè)委員會(huì)副主任，主要從已工業(yè)化的煤氣化技術(shù)可分為3類,即以Lurgi事能源化工研究。E- mail wfch@cust.cdu.cn.●174●化I展2009年第28卷合成氣去處理石油焦火臂鋼爐住護(hù)合成氣陶瓷過(guò)濾器CO+H:復(fù)氣一女燃料電池練廠(C1CCC發(fā)電氣化爐， 煤漿4工業(yè)民用燃?xì)饧?xì)灰循環(huán)還原氣一十直接還原煉鐵圖1煤氣化技術(shù)的地位氧氣GE (Texaco)氣化技術(shù)、Global B-Gas氣化技術(shù)，以干粉煤為原料的Shell氣化技術(shù)、Prenflo 氣化技耐火村里術(shù)、GSP氣化技術(shù)等。圖2 E-Gas 氣化爐示意圖1.1 GE (Texaco) 氣化技術(shù)Texaco氣流床氣化技術(shù)的開(kāi)發(fā)始于20世紀(jì)40進(jìn)行吸熱反應(yīng)， 可以使上段出口溫度降低到1040年代，1950年首先在天然氣非催化部分氧化上取得C左右。1040 C的合成氣通過(guò)一個(gè)火管鍋爐(合成功, 1956年又應(yīng)用于淹油氣化。在50年代Texaco成 氣走管內(nèi))進(jìn)行降溫，降溫后的合成氣進(jìn)入陶瓷公司就有將其技術(shù)應(yīng)用于煤氣化的計(jì)劃，并進(jìn)行了過(guò)濾器， 分離灰渣，過(guò)濾器分離出的灰渣循環(huán)進(jìn)入部分研究工作。70年代的石油危機(jī)促使Texcao公氣化爐- -段。司將目光再一次投向煤氣化技術(shù)。70年代末建設(shè)了13 Shell 和Prenflo氣化技術(shù)2套示范裝置，分別為德國(guó)的RAG和美國(guó)加州的Shell和Prenflo氣化技術(shù)+分相似,都是在K-TCool Water, 1983 ~ 1985年分別在日本的UBE公司爐基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，都是多噴嘴上行干煤粉氣化，和美國(guó)的Eastman公司建設(shè)了3套商業(yè)化裝置。90水冷壁爐，冷煤氣回爐激冷熱煤氣,煤氣冷卻都用年代Texaco煤氣化技術(shù)共有9套裝置投入運(yùn)轉(zhuǎn),其廢熱鍋爐。其主要差別在廢熱鍋爐的設(shè)置上，Shell中5套在中國(guó)，4套在美國(guó)。目前，在建和運(yùn)轉(zhuǎn)的在經(jīng)過(guò)橋管后在側(cè)邊設(shè)置，而Prenflo在頂部。這是Texaco氣化爐約有80多臺(tái)。因?yàn)楫?dāng)初兩家公問(wèn)是一-起合作開(kāi)發(fā)的，后來(lái)才分開(kāi)。1.2 Global ECas氣化技術(shù)其技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于:采用的是膜式水冷壁氣化爐而非E-Gas氣化技術(shù)最早由Destec公司開(kāi)發(fā)，采用耐火磚，使高溫氣化(1700 C)可行，所以原料選水煤漿原料,兩段氣化,后被Dow公司收購(gòu)。E-Gas擇范圍較寬，而且降低了運(yùn)行成本。氣化后產(chǎn)生的氣化技術(shù)的下F發(fā)始下1978年，在美國(guó)路易斯安娜州煤氣中CO2含量低，有效氣體(CO+H2)的體積分的Plaguemine建立了日處理15 t煤的中試裝置，其數(shù)約90%，氧耗比水煤漿氣化約低10%。膜式壁的后于1983年建立了單爐550 Ud煤的示范裝置，于設(shè)計(jì)壽命據(jù)說(shuō)至少為25年，噴嘴壽命為1年。其存1987年建設(shè)了單爐1600 d/t 煤氣化裝置，配套165在的問(wèn)題主要是投資大，設(shè)備造價(jià)過(guò)高，干燥、磨MW IGCC電站，這兩套裝置均位于Plaguemine.煤、高壓氮?dú)饧盎貭t激冷用合成氣的加壓所需功耗基于這兩套裝置的經(jīng)驗(yàn)，在路易斯安娜州的Terra較大，氣化爐的壓力低于4.5 MPa,不能與后續(xù)過(guò)Haute建立了單爐2500 Ud的氣化裝置,配套Wabash程相銜接(如等壓合成甲醇)等。從國(guó)內(nèi)目前已經(jīng)開(kāi)River的260 MW的IGCC電站，該電站于1996年車(chē)的幾家工廠運(yùn)行情況看，Shell 粉煤氣化裝置要達(dá)投入運(yùn)行，發(fā)電效率40%。到長(zhǎng)周期、滿負(fù)荷運(yùn)行還需要解決不少的工程問(wèn)題。圖2為E-Gas氣化爐示意圖。氣化爐內(nèi)襯采用1.4 GSP 氣化技術(shù)耐火磚，約85%的煤漿與氧氣通過(guò)噴嘴射流進(jìn)入GSP氣化技術(shù)是單噴嘴下噴式干煤粉加壓氣氣化爐第-段,進(jìn)行高溫氣化反應(yīng)，一段出口的高流床 氣化技術(shù)，根據(jù)煤氣用途不同可直接水激冷,溫氣體中含量分別接近20%; 15%左 右的煤漿從如化工合成氣用戶:也可用廢熱鍋爐回收熱量產(chǎn)氣化爐第二段加入，與一段的高溫氣體進(jìn)行熱質(zhì)交生高壓蒸汽，如IGCC發(fā)電用戶。GSP技術(shù)采用換，煤在高溫下蒸發(fā)、熱解，殘?zhí)寂cCO2和HO了 干煤粉進(jìn)料、盤(pán)管式水冷壁，既擴(kuò)大了煤種范第2期王輔臣等:大型煤氣化技術(shù)的研究與發(fā)展●175. :圍，又避開(kāi)了耐火磚的麻煩。下噴的直接激冷使課題“粉煤加壓氣化制備合成氣新技術(shù)研究與開(kāi)其設(shè)備造價(jià)大幅度下降，流程簡(jiǎn)單，激冷后合成發(fā)”。2004年完成了熱壁式氣化爐中試裝置運(yùn)行考?xì)庵械乃魵庖不灸軡M足后工段變換使用.不少核。2007年完成了水冷壁式氣化爐中試裝置的運(yùn)行我國(guó)煤化工界專家對(duì)本工藝寄予厚望。必須看到，考核。該技術(shù)填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，中試工藝指標(biāo)達(dá)到GSP氣化技術(shù)在單爐能力和長(zhǎng)期運(yùn)行方面還存在國(guó)際先進(jìn)水平。目前該技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化已列入國(guó)家“十不足，目前已運(yùn)行過(guò)的裝置，其單爐能力只有720-五"863計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目,將在貴州建設(shè)單爐1000tVdt/d，用于煤氣化的運(yùn)行記錄也只有短短兩年。國(guó)的工業(yè)示范裝置。內(nèi)存在盲目引進(jìn)的趨勢(shì)?！笆濉逼陂g，國(guó)電熱工研究院等承擔(dān)863計(jì)劃課題，進(jìn)行具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的干煤粉氣化工藝2國(guó)內(nèi)煤氣化技術(shù)的發(fā)展的開(kāi)發(fā)，建設(shè)中試裝置，并通過(guò)了科技部驗(yàn)收，在2.1國(guó)內(nèi)煤氣化技術(shù)的引進(jìn)國(guó)家“十- -五”863計(jì)劃重大項(xiàng)目支持下正在建設(shè)1978年后，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國(guó)外不同的煤?jiǎn)螤t2000 t/d的工業(yè)示范裝置,配套200 MW IG CC氣化技術(shù)先后引進(jìn)到國(guó)內(nèi)，目前有60臺(tái)GE發(fā)電。中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所在中試的基(Texaco)氣化技術(shù)在運(yùn)轉(zhuǎn)或建設(shè)，有20套Shell礎(chǔ)上進(jìn)行了流化床氧氣l蒸汽鼓風(fēng)制合成氣的工業(yè)氣化裝置在建設(shè)(其中7套在試運(yùn)轉(zhuǎn))，與GSP簽示范裝置開(kāi)發(fā)，煙煤處理能力為100v/d、常壓，目訂引進(jìn)合同的有兩家企業(yè)。煤氣化技術(shù)早期的引進(jìn)前已投入生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)。清華大學(xué)建立了富氧氣流床分的確對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到了推動(dòng)作用，但由于引級(jí)煤氣化實(shí)驗(yàn)裝置。進(jìn)的煤氣化技術(shù)并不都是完善的技術(shù)，而且重復(fù)引2.3多 噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)與進(jìn)嚴(yán)重，已使我國(guó)成為國(guó)外氣化技術(shù)的“試驗(yàn)場(chǎng)”。產(chǎn)業(yè)化9-1]目前，世界上只有我國(guó)使用如此眾多種類的煤氣化2.3.1工藝原理技術(shù)，許多盲目和不成熟的引進(jìn)令我國(guó)付出了慘重圖3為多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化工藝流程示代價(jià)。有許多的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)值得科技界和工程界總結(jié)意圖。包括4個(gè)工序,即磨煤制漿工序、多噴嘴對(duì)和吸取。置式水煤漿氣化工序、合成氣初步凈化工序、含渣2.2國(guó)內(nèi)大型煤 氣化技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)歷程水處理工序。鑒于水煤漿制備為成熟的工藝技術(shù)，國(guó)內(nèi)煤氣化技術(shù)的研發(fā)始于20世紀(jì)50年代研究開(kāi)發(fā)工作及主要的創(chuàng)新點(diǎn)主要集中在后面3末，“文革”期間因動(dòng)亂而中止。近30年來(lái)，在國(guó)個(gè)工序。家的支持下，國(guó)內(nèi)在研究與開(kāi)發(fā)、消化引進(jìn)技術(shù)方2.3.2中試裝置面進(jìn)行了大量工作，有代表性的是: 70年代起西華東理工大學(xué)、兗礦魯南化肥廠、中國(guó)天辰化北化工研究院研究開(kāi)發(fā)水煤漿氣化技術(shù)并建設(shè)了學(xué)工程公司承擔(dān)了國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目“新型(多中試裝置，為此后魯南、渭河、上海焦化、淮化等噴嘴對(duì)置)水煤漿氣化爐開(kāi)發(fā)" (22 td裝置), 20004家廠引進(jìn)Texaco水煤漿氣化技術(shù)提供了豐富的年完成了中試裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)與考核，運(yùn)行結(jié)果表明:經(jīng)驗(yàn);“九五”期間就“整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)有效氣成分約83%，比相同條件下的Texaco生產(chǎn)裝關(guān)鍵技術(shù)(含高溫凈化)”立項(xiàng)，有十余個(gè)單位參置高1.5~2個(gè)百分點(diǎn);碳轉(zhuǎn)化率>98%，比Texaco加攻關(guān); 1999 年科技部立項(xiàng)的國(guó)家973項(xiàng)目“煤高2~3個(gè)百分點(diǎn):比煤耗、比氧耗均比Texaco降的熱解、氣化及高溫凈化過(guò)程的基礎(chǔ)研究”已完成;低7%。2004年科技部立項(xiàng)973項(xiàng)目“大規(guī)模高效氣流床2.3.3商 業(yè)示范裝置的建設(shè)和運(yùn)行煤氣化技術(shù)的基礎(chǔ)研究”。從2002年開(kāi)始，先后在山東華魯恒升化工有限“九五”期間華東理工大學(xué)、兗礦魯南化肥廠、公 司和兗礦集團(tuán)國(guó)泰化工有限公司建設(shè)了兩套多噴中國(guó)天辰化學(xué)工程公司承擔(dān)了國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)嘴對(duì)置水煤漿氣化技術(shù)的商業(yè)性示范裝置,示范裝置目“新型(多噴嘴對(duì)置)水煤漿氣化爐開(kāi)發(fā)" (22的建設(shè)得到了國(guó)家863計(jì)劃和其它科技計(jì)劃的支持。噸煤/天裝置)，2000年完成了中試裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)，通(1)華魯恒升公司示范裝置過(guò)國(guó)家驗(yàn)收和鑒定。山東華魯恒升化工有限公司示范裝置氣化壓力6.5 MPa、單爐日處理煤量750 t,配套每年生產(chǎn)30學(xué)工程公司等共同承擔(dān)國(guó)家“十五”科技攻關(guān)計(jì)劃萬(wàn)噸合成氨，氣化裝置由中國(guó)華陸工程公司設(shè)計(jì)，●176●化I進(jìn)畏2009年第28卷氣化護(hù)》合成氣煤漿-冷凝液混合器氧氣磨煤機(jī)酸氣00」首斗煤漿裂.圖3多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化技術(shù)工藝流程裝置于2004年底建成，于2004年12月1日一次投表1工業(yè)示范裝置煤質(zhì)分析結(jié)果料成功。經(jīng)過(guò)調(diào)整和優(yōu)化，多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣煤種神府煤北宿精煤化爐于2005年6月初正式投入運(yùn)行。截至2006年7Mad%6.983.30月31日,裝置已累計(jì)運(yùn)行六千多個(gè)小時(shí)。目前裝置Ad/%4.567.32處于安全、穩(wěn)定、長(zhǎng)周期滿負(fù)荷的運(yùn)行狀態(tài)。Vd930.5850.57(2)國(guó)泰化工有限公司示范裝置固定碳/%64.8742.11兗礦集團(tuán)國(guó)泰化工有限公司示范裝置包括兩臺(tái)總硫%0.432.51氣化壓力4.0 MPa、單爐日處理煤量1000 t的氣化熱值/J.kg'3017031059裝置，配套每年生產(chǎn)240kt甲醇、由燃?xì)廨啓C(jī)和蒸元素分析(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) 1% ;汽輪機(jī)聯(lián)合生產(chǎn)80 MW電力。71.2374.73該氣化裝置于2005年10月16日一次投料成6.085.13功，10月17日打通全部工藝流程，生產(chǎn)出合格甲1.001.20醇。至今氣化裝置累計(jì)運(yùn)行約6000 h,運(yùn)轉(zhuǎn)率約014.768.7790%。工業(yè)運(yùn)行證實(shí)，多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化裝0.462.60置具有如下優(yōu)點(diǎn):該裝置開(kāi)車(chē)方便、操作靈活、Ash .4.907.57負(fù)荷增減自如，操作的方便程度優(yōu)于引進(jìn)的水煤氣化裝置華自恒升兗礦國(guó)泰漿氣化裝置;自動(dòng)化程度高，全部采用集散控制系統(tǒng)(DCS)控制，特別是氧煤比投料自動(dòng)串級(jí)表2氣化爐出口典型合成氣組成(體積分?jǐn)?shù)) 單位: %控制，氣化爐操作簡(jiǎn)單方便;整個(gè)氣化系統(tǒng)運(yùn)行華魯伍升狀況穩(wěn)定:工藝技術(shù)指標(biāo)極為先進(jìn);洗滌冷卻室液位可控，無(wú)帶水帶灰現(xiàn)象發(fā)生:合成氣中細(xì)灰H34.8536.33co47.7848.46含量低;含渣水系統(tǒng)熱回收效率高，灰水溫度得CO216.8014.21到最大程度提高。0.030.71(3)示范裝置主要工藝指標(biāo)CH40.020.05華魯恒升化工有限公司氣化裝置采用神府煤，N0.24國(guó)泰化工有限公司采用北宿精煤，兩種煤的煤質(zhì)分其它0.09析列于表1。氣化爐出口合成氣典型組成列于表2。第2期王輔臣等:大型煤氣化技術(shù)的研究與發(fā)展●177.表3給出了采用相同煤種時(shí)多噴嘴對(duì)置氣化爐表4多噴嘴對(duì)置氣化爐推廣應(yīng)用情況與Texaco水煤漿氣化爐主要工藝指標(biāo)的比較。從表單爐能力應(yīng)用企業(yè)臺(tái)數(shù)產(chǎn)品規(guī)模狀態(tài)3中可見(jiàn)，同樣采用北宿精煤的國(guó)泰化工有限公司多噴嘴對(duì)置氣化爐與魯南化肥廠Texaco 氣化爐相兗礦國(guó)泰1150s0萬(wàn)噸甲醇/年運(yùn)行比，碳轉(zhuǎn)化率提高3個(gè)百分點(diǎn)以上，比氧耗降低約80MW發(fā)電8%，比煤耗降低2%~3%;同樣采用神府煤的華兗礦魯南化肥廠24萬(wàn)噸甲酶1年運(yùn)行魯恒升化工有限公司多噴嘴對(duì)置氣化爐與上海焦化華魯恒升s030萬(wàn)噸氨年運(yùn)行廠Texaco氣化爐相比,碳轉(zhuǎn)化率提高3個(gè)百分點(diǎn)以山東滕州鳳凰150060萬(wàn)噸甲醇/年2009上，比氧耗降低約2%，比煤耗降低約8%。工業(yè)運(yùn)江蘇靈谷180045萬(wàn)噸氨/年2009行結(jié)果表明，多噴嘴對(duì)置氣化爐工藝指標(biāo)先進(jìn)，運(yùn)江蘇索普行穩(wěn)定可靠。.神華寧煤200080萬(wàn)噸甲醇/年2009寧波萬(wàn)華表3多噴嘴對(duì)置氣化爐中試裝 i與Texaco水煤漿氣化爐山東久奉180萬(wàn)噸甲醇/年簽約工業(yè)裝置工藝指標(biāo)比較山東盛大60萬(wàn)噸甲醇1年2010項(xiàng)目多噴嘴對(duì)置’(化爐Texaco 氣化妒上海華誼(安徽) 360萬(wàn)噸甲醇/年2010煤種北宿精煤神府煤北宿精煤神府煤華電杭州半山2200200MW IGCC單爐生產(chǎn)能力1煤●d'1000 750400500兗礦榆林100 j噸油/年操作壓力MPa3.0 4.0煤漿濃度1%約61約60約63 約60(水煤漿氣化及煤化工國(guó)家工程研究中心)、中國(guó)天有效氣成分(CO+H2) %約85約83 82~-83約80辰化學(xué)工程公司3家單位通力合作下，建于兗礦魯南碳轉(zhuǎn)化率/%>98 >98 約95 的95化肥廠的國(guó)內(nèi)首套具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的粉煤加壓氣比氧耗/m'O2 ●000m(C+H2)"約309 約400 約336 約 412化中試裝置順利通過(guò)72 h專家現(xiàn)場(chǎng)考核，率先在國(guó)比煤耗kg煤●1000n(0+H2)~)約535約581 約547 約 631內(nèi)展示了氣流床粉煤加壓氣化技術(shù)的優(yōu)越性能。中試裝置氣化溫度為1300~1400 C，氣化壓2.3.4推廣 應(yīng)用情況力為2.0~3.0MPa,根據(jù)一對(duì)噴嘴或4個(gè)噴嘴運(yùn)行該成果已被國(guó)內(nèi)外同行廣泛了解、認(rèn)可，目前情況不同，裝置操作負(fù)荷可調(diào)范圍較大，為15~45在國(guó)內(nèi)已推廣到山東滕州鳳凰甲醇、江蘇靈谷合成噸煤/天。氧煤比主要操作范圍為0.5~0.6 m/kg,氨、江蘇索普甲醇及乙酸、兗礦魯南化肥廠改造、蒸汽煤比操作范圍為0~0.3 kg/kgo兗礦國(guó)泰第三套氣化爐、神華寧煤600 kt/a 甲醇項(xiàng)2005年以二氧化碳為輸送載氣進(jìn)行氣流床粉目、寧波萬(wàn)華600 kVa甲醇項(xiàng)目、山東久泰1800 k/a煤加壓氣化的中試裝置的運(yùn)行，運(yùn)行數(shù)據(jù)當(dāng)時(shí)在國(guó)甲醇項(xiàng)目、山東盛大600 kta 甲醇項(xiàng)目、上海華誼際上還未見(jiàn)報(bào)道。采用二氧化碳為輸送載氣后，合600 kt/a 甲醇項(xiàng)目、“十一五”863計(jì)劃的兗礦榆林成氣中的氮?dú)夂棵黠@降低，這對(duì)于粉煤加壓氣化百萬(wàn)噸/年煤制油和華電IGCC發(fā)電項(xiàng)目等12家企技術(shù)更好地應(yīng)用于生產(chǎn)甲醇、二甲醚、乙酸、烯烴、業(yè)應(yīng)用,運(yùn)轉(zhuǎn)和在建的氣化爐32臺(tái)，已簽定合同的F-T合成等具有重要意義。試驗(yàn)結(jié)果表明，該氣化十余臺(tái)，合計(jì)日處理煤量約30kt,占到國(guó)內(nèi)大型煤技術(shù)的合成氣中有效氣成分較水煤漿氣化高出6~氣化裝置市場(chǎng)的1/3 左右。在國(guó)外已與美國(guó)Valero10個(gè)百分點(diǎn)，而與Shell、GSP技術(shù)基本-致。公司(世界500強(qiáng)、全球最大煉油企業(yè))簽定技術(shù)2007年,在華東理工大學(xué)、兗礦魯南化肥廠(水許可合同，建設(shè)5臺(tái)單爐日處理2500 t石油焦的氣煤漿氣化及煤化工國(guó)家工程研究中心)、中國(guó)天辰化裝置(表4)。開(kāi)創(chuàng)了我國(guó)大型化工成套技術(shù)第向化學(xué)工程公司3家單位通力合作下，又完成了粉煤發(fā)達(dá)國(guó)家出口的先河。加壓氣化中試裝置(水冷壁式氣化爐)順利通過(guò)2.4多噴嘴對(duì)置式干煤粉加壓氣化技術(shù)的研究開(kāi)72 h專家現(xiàn)場(chǎng)考核。發(fā)與產(chǎn)業(yè)化13-1412.4.2多噴嘴對(duì) 置式干煤粉氣化技術(shù)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展2.4.1干煤粉氣化中 試裝置的運(yùn)行目前該技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化已列入國(guó)家“十一五”8632004年末，在華東理工大學(xué)、兗礦魯南化肥廠計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目，將在貴州建設(shè)單爐1000 ta的工業(yè)●178●化I進(jìn)展2009年第28卷示范裝置，配套生產(chǎn)合成氨，預(yù)計(jì)示范裝置將于科技部組織的驗(yàn)收。目前有中國(guó)華能集團(tuán)投資，規(guī)2010年后開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)。模2000 tvd 煤的工業(yè)示范裝置正在天津開(kāi)發(fā)區(qū)建2.5 TPRI 兩段干煤粉氣化爐開(kāi)發(fā)與產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展"5)設(shè)，配套250 MW IGCC電站。無(wú)論Shell氣化爐還是Prenflo氣化爐，均采用2.6國(guó)內(nèi)外主要的氣流床煤氣化技 術(shù)小結(jié)一段氣化的方式，為了讓高溫煤氣中攜帶的熔融態(tài)國(guó)外已產(chǎn)業(yè)化或文獻(xiàn)報(bào)道已完成中試的氣流床灰渣凝固，以免煤氣冷卻器堵塞，都采取后續(xù)工段煤氣化爐主要有K-T、Shell. Prenflo. GSP、Texaco、冷煤氣循環(huán)激冷，將高溫煤氣冷卻到900 C左右在E-Gas、Eagle 等技術(shù)。國(guó)內(nèi)氣流床煤氣化爐主要有進(jìn)煤氣冷卻器。激冷過(guò)程高位能量損失較大，為了多噴嘴對(duì)置氣化技術(shù)和TPRI兩段干煤粉氣化技術(shù)，解決這- -問(wèn)題，借鑒E-Gas氣化爐熱化學(xué)法回收高其中多噴嘴對(duì)置水煤漿氣化技術(shù)有3套(5臺(tái)氣化溫煤氣顯熱的原理，國(guó)電熱工研究院提出了一種兩爐)商業(yè)化裝置在運(yùn)轉(zhuǎn)，多噴嘴對(duì)置干煤粉氣化技段式干煤粉氣化工藝(TPRI氣化工藝)。術(shù)已完成中試，產(chǎn)業(yè)化示范裝置正在建設(shè)之中。表在國(guó)家“十五”863計(jì)劃的支持下，該工藝于1~表6列出了這些氣化技術(shù)的基本特點(diǎn)及產(chǎn)業(yè)化2006年完成了45 t/d煤的中試裝置運(yùn)行，并通過(guò)了狀態(tài)。不同氣流床煤氣化技術(shù)的特點(diǎn)見(jiàn)表5。表5國(guó)內(nèi)外主要 氣流床氣化爐氣化工藝.氣化爐組合方武進(jìn)料方式流動(dòng)力式耐火村里臺(tái)成(冷卻方式氣化介質(zhì)運(yùn)行狀態(tài)K-T1段T粉堞上行水夾套合成氣激冷氧氣商業(yè)裝置Shell干粉堞水冷壁氧氣蒸汽Prenflo干粉煤水冷璧GSP下行水激冷氧氣燕汽Texaco水煤漿耐火磚E-Gas2段分級(jí)氣化冷卻Eagle干煤粉水冷號(hào)中試裝置IPRI下煤粉行分級(jí)^(化冷卻氧‘(蒸汽多噴嘴水煤漿/，氧(蒸汽的能氧回收可顯著提高整體發(fā)電效率，降低發(fā)電成3煤氣化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)本。相對(duì)與煤化工行業(yè)，發(fā)電用煤十分巨大，合理3.1煤氣化技術(shù)發(fā)展 面臨的主要問(wèn)題回收高溫煤氣顯熱關(guān)系到煤氣化技術(shù)能否在發(fā)電行(1)大型化是煤氣化技術(shù)發(fā)展的首要問(wèn)題業(yè)立足，是必須要解決的迫切技術(shù)問(wèn)題。現(xiàn)代過(guò)程工業(yè)(化工、發(fā)電、多聯(lián)產(chǎn)、制氫等)回收煤氣顯熱的技術(shù)有兩種，即激冷工藝和廢發(fā)展的一個(gè)顯著標(biāo)志就是大型化、單系列，這就對(duì)熱鍋爐工藝，前者特別適合于煤基化學(xué)品的生產(chǎn)，作為龍頭的煤氣化技術(shù)提出了更高的要求，必須向后者更適合于IGCC發(fā)電。激冷工藝設(shè)備簡(jiǎn)單，投大規(guī)模高效的方向發(fā)展。以煤間接液化為例，生產(chǎn)資省，但能最回收效率低。廢熱鍋爐熱量回收效率規(guī)模為5000 kt/a的生產(chǎn)裝置，氣化用煤在22 000~高，但設(shè)備龐大，投資巨大，以Shell技術(shù)為例，日25000 kt/a， 需3000 td的氣化裝置25臺(tái)左右，需處理1000t煤氣化爐廢熱鍋爐高達(dá)50余米,投資1.5求十分驚人?？梢?jiàn)，大型化既是技術(shù)本身發(fā)展的要億元以上。因此開(kāi)發(fā)新的熱量回收技術(shù)勢(shì)在必行。求，也是相關(guān)行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)需要。(3)提高煤種適應(yīng)性是煤氣化技術(shù)面臨的復(fù)雜(2)實(shí)現(xiàn)能量的高效轉(zhuǎn)化與合理回收是煤氣化問(wèn)題過(guò)程需要解決的迫切問(wèn)題相對(duì)于石油和天然氣，煤炭是一-種結(jié)構(gòu)非常復(fù)煤氣化是在高溫下進(jìn)行的，合理回收煤氣高溫雜、雜質(zhì)(灰分、有害元素等)比較高的原料。原顯熱是提高煤氣化整體效率的重要環(huán)節(jié)。特別是對(duì)料煤的性質(zhì)(水分、揮發(fā)分、灰分、黏結(jié)性、化學(xué)整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電(IGCC)系統(tǒng)，合理高效活性、成漿性能、灰熔點(diǎn)、成淹特性、力學(xué)強(qiáng)度和第2期王輔臣等:大型煤氣化技術(shù)的研究與發(fā)展●179●熱穩(wěn)定性等)都會(huì)影響氣化結(jié)果。與Shell干煤粉氣化相比可以提高約2個(gè)百分點(diǎn)。煤氣化技術(shù)從固定(移動(dòng))床到流化床，再到氣3.4提高煤種適應(yīng) 性的技術(shù)途徑流床，一方面是適應(yīng)大型化的要求，更重要的是為了最早的固定床只能用活性較高、揮發(fā)分較低的拓展氣化技術(shù)對(duì)煤種的適應(yīng)性。開(kāi)發(fā)- -種能夠適應(yīng)各無(wú)煙塊煤，而且煤的灰熔點(diǎn)不可太低。流化床與固種煤種的氣化技術(shù)一直是研發(fā)人 員夢(mèng)寐以求的愿望，定床相比， 有了一定的進(jìn)步， 活性較好的其它煤種也是煤氣化技術(shù)發(fā)展過(guò)程中必須解決的問(wèn)題。也可適應(yīng)，但煤的灰熔點(diǎn)同樣不可太低。由于固定3.2大型化的技術(shù)途徑床和流化床氣化溫度較低，煤中的碳轉(zhuǎn)化率- -般都由于受制造、運(yùn)輸、安裝等客觀因素的限制，必低于90%，而他們的特點(diǎn)也決定了難以大幅度提高須在有限的設(shè)備尺寸上,通過(guò)提高單位時(shí)間單位體積氣化壓力，大型化有一定的困難。與固定床和流化的處理能力和處理效率實(shí)現(xiàn)大規(guī)模高效,其途徑只能床相比，氣流床由于氣化溫度、壓力顯著高，煤種是:提高溫度、增加壓力、強(qiáng)化混合。因此大規(guī)模高適應(yīng)性上進(jìn)一步拓寬，特別是一些低活性的煤種也效煤氣化過(guò)程必須在極為苛刻的高溫(1300~ 1700可作為氣化原料，單爐日處理能力大幅度增加。C)、高壓(3.0~8.5 MPa)和多相流動(dòng)條件下進(jìn)行，已經(jīng)工業(yè)化的氣流床氣化爐從原料路線上講，由此產(chǎn)生了一系列需要解決的技術(shù)問(wèn)題。有水煤漿和干煤粉之分:從氣化爐內(nèi)部結(jié)構(gòu)上講,氣流床的特點(diǎn)決定了其有提高溫度、增加壓力、有耐火磚和水冷壁之分。水煤漿氣化要求煤種的制強(qiáng)化混合的最大潛力，是大型化的必選技術(shù)。已工漿性能要好(煤漿濃度不低于60%)，耐火磚結(jié)構(gòu)業(yè)化的煤氣化技術(shù)主要有固定床、流化床和氣流床，要求煤的灰熔點(diǎn)要低(一般不大于1400 "C)。 相比而目前規(guī)模1000t/d 以上的煤氣化裝置均采用高壓較而言，干煤粉氣化沒(méi)有成漿性能的限制，水冷壁氣流床技術(shù)(表6),就是一一個(gè)明顯的例證，可見(jiàn)其結(jié)構(gòu)可適應(yīng)灰熔點(diǎn)高達(dá)1600~ 1700 C的煤種。因優(yōu)勢(shì)所在。此從煤種適應(yīng)性而言，以粉煤為原料、水冷壁式耐火襯里的氣化技術(shù)最有前景。表6煤氣化商業(yè)裝置的規(guī)模及特點(diǎn)拓寬煤種適應(yīng)性的主要技術(shù)途徑就是開(kāi)發(fā)水冷代表性規(guī)模壁式氣化爐。使其既可用于水煤漿氣化也可用于干爐型特點(diǎn)專利商1.d-'煤粉氣化。這樣如果后系統(tǒng)為化工合成就選用水煤固定床Lurgi500煤種要求高、 4化溫度低、氣體處理困難漿原料的水冷壁氣化爐(更亦加壓),如果用于發(fā)電流化床hTW840 煤種要求高、氣化溫度不夠高、碳轉(zhuǎn)化率低就選用干煤粉原料的水冷壁氣化爐(壓力要求相對(duì)氣流床Texaco 2000 高溫、 高壓、碳轉(zhuǎn)化率比較高(95%左右)較低)。Sbell 2000參考文獻(xiàn)Prenfho 2600多噴嚅22001] Cormils B. HibbelJ, RuprechtP, et al. Casification of hydrogenatioresidues using tbe Texaco coal gasification process[]. Fuel Proc.Tech, 1984, 9(3); 251-264.3.3高溫煤氣顯熱回收 的技術(shù)途徑[2] Schafer w. Trondt M, LangbofJ. et a Coal gaifction for為了避免激冷工藝熱效率不高，廢熱鍋爐工藝synhesis and IGCC processes. Results of the development of Texaco設(shè)備復(fù)雜，投資巨大的缺陷，提出了化學(xué)法回收高coal gifcation by Ruhrkohle AGRuhrchemie AG[I]. Fuel Proc.溫煤氣顯熱的技術(shù)思想及工藝方案。其基本原理是，Tech.1984. 17(3): 221-234.3] US. Departnent of Energy (DOE). The Wabash River coal gasification利用一段大型氣流床水煤漿氣化產(chǎn)生的高溫煤氣repowering poject, final technical repon(R) Asgust, 2000.(1300 C以上)中含有約20%H2O和約20%CO2[4] Doering EL. Cremer G A. The Shel coal gsication proceas; the這一特點(diǎn)，將其通入二段固定床氣化爐內(nèi)與煤進(jìn)行Demkolee projet and beyond[J]. Proc. Am Power Conf，1994,如下反應(yīng)56(2); 1686-1691.5] Doering EL, Cremer G A. Advances in the Shell coal gasificationC+H2O= CO+H2poess[]. Prepr Pap. Am Chem Soc，Dix Fuel Chem.1995,C+CO2= =2CO40(2); 312-317.由于以上反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，從而可降低一段爐6] Thompson D, Argent B B. Predicio of the disributio of trace出口的溫度，有效回收氣體顯熱。初步研究表明，clements betwee the product streams of the Prenflo gasifier andcomparison with reported data[J]. Fuel, 2002. 81: 55-570.冷煤氣效率與水煤漿氣化相比可以提約8個(gè)百分點(diǎn),7] Schiberg W. Prenlo for the European IGCC at Purtollano[J]. Proc.:●180.化I進(jìn)展2009年第28卷Annul Int. Pittsburgh Coal Conf.1995， 12: 58-63.[12] 于廣鎖，于遵宏，多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化技術(shù)開(kāi)發(fā)與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用[8] Higman C, Burt M V D. Gasifcaio[M]. Burlington, USA: Elsevier小中國(guó)科技產(chǎn)業(yè)，2006(2) : 28-31.Science, 2003: 120-12213] Guo Xinolei, Dai Zhenghua, Gong Xin, et al. Performance of an[9]于遵宏， 龔欣，炅韜，等，多噴嘴對(duì)翼水煤漿(或粉煤)氣化爐cotrained- flow gaication tchnology of pulverizedcoal in piot scale及其應(yīng)用:中國(guó)，98110616.1P]. 1998.plan{J], Fuel Proessing Technology, 2007, 88: 451-459.10) 龔欣，王輔臣，劉海峰，等新型撞擊流氣流床水煤漿氣化爐I.[14)糞欣， 郭曉鐳，代正華，等.自主創(chuàng)新的(流床粉煤加壓氣化技燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)，2002, 15(2) : 23-24.術(shù)m.大氮肥，2005, 28 (3): 154-157.1]王輔臣，F(xiàn)廣鎖，美欣，等多噴嘴對(duì)置煤氣化技術(shù)的研究與工15] 任水強(qiáng)，許世森，等.干煤粉加壓氣化技術(shù)的試驗(yàn)研究[].煤化I.業(yè)示勉[CV/第三屆中國(guó)國(guó)際煤化工及煤轉(zhuǎn)化高新技術(shù)研討會(huì)，西2004, 32 (3) : 10-13.安，2006.W00D00000000100004441000044.●技術(shù)信息●浙江豐利粉碎設(shè)備有限公司的兩個(gè)省級(jí)科研項(xiàng)目通過(guò)驗(yàn)收由國(guó)家重點(diǎn)高新技術(shù)企業(yè)浙江豐利粉碎設(shè)備有限公司承擔(dān)的兩項(xiàng)浙江省科技計(jì)劃項(xiàng)目一“QFJ 纖維超細(xì)剪磨機(jī)”(項(xiàng)目編號(hào)2003C31055)以及“生物醫(yī)藥工程的超低溫微粉制備成套設(shè)備”(項(xiàng)目編號(hào)2006C21056),經(jīng)過(guò)多年的項(xiàng)目實(shí)施，已成功完成各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，均于日前通過(guò)驗(yàn)收。QFJ纖維超細(xì)剪磨機(jī)(又名CXJ超細(xì)纖維粉碎機(jī))是一-種 高性能、適應(yīng)性廣的新-代高速旋轉(zhuǎn)剪切式超細(xì)粉碎設(shè)備。專家認(rèn)為項(xiàng)目產(chǎn)品采用輪流單角剪切粉碎原理，轉(zhuǎn)子和靜刀床上分布有若干把動(dòng)刀、定刀，形成一-定剪切角度，而且間隙可謂;動(dòng)、定刀采用特種合金耐磨材料，使用壽命長(zhǎng)，且可多次修磨。產(chǎn)品.具有超細(xì)粉碎效果好、能耗小、粉碎物料溫升低、出料流暢、維修保養(yǎng)方便等特點(diǎn)。該設(shè)備實(shí)現(xiàn)了對(duì)絨狀、絮狀、薄膜等類纖維的粉碎，其技術(shù)處于國(guó)際先進(jìn)技術(shù)，對(duì)造紙業(yè)、化纖、輕工業(yè)、水溶性纖維素醚以及中藥材等行業(yè)的纖維性物料深加工提供了理想的超微粉碎設(shè)備，明顯提高其產(chǎn)品的附加值。經(jīng)多家用戶使用效果良好。超低溫粉碎技術(shù)是最重要的粉體加工技術(shù)之一，在新藥研制、保健品開(kāi)發(fā)、生物工程、食品加工等行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。專家認(rèn)為作為浙江省重點(diǎn)科研項(xiàng)目的“生物醫(yī)藥工程的超低溫微粉制備成套設(shè)備”,項(xiàng)產(chǎn)品通過(guò)對(duì)超低溫狀態(tài)下粉碎工藝的粉碎效果的關(guān)系的研究以及低溫粉碎的特殊要求，研制了內(nèi)分級(jí)式高精度渦輪超微粉碎設(shè)備，滿足超低粉碎要求;開(kāi)發(fā)了低溫粉碎設(shè)備的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，可以根據(jù)物料的特性及時(shí)調(diào)整工作溫度，降低了產(chǎn)品的工作能耗。該成套設(shè)備選用航空航天技術(shù)制成的空氣式超低溫冷凍裝置，可粉碎在常溫下難以粉碎的物料，如中藥材、高附加值食品、動(dòng)物骨頭、高附加值生物材料等熱敏性及受熱易變質(zhì)、易分解的物質(zhì)，通過(guò)低溫粉碎使這些物質(zhì)的細(xì)度大大提高;而且可利用物料的脆化溫度不同進(jìn)行選擇性粉碎，最終各自分離成純凈單- 的粉體。其推廣應(yīng)用不僅為這些行業(yè)提供了理想的低溫粉碎加工設(shè)備，同時(shí)由于共性技術(shù)的突破，使得相關(guān)產(chǎn)業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力增加:如中藥的超微細(xì)粉體材料的制成將有效提高產(chǎn)品的療效;生物工程行業(yè)的超微細(xì)粉體材料的制成將使各種保健品的吸收性大大增加等。(吳宏富供稿)