項目名稱：灰熔聚流化床粉煤直接氣化技術(shù)

獎項：中國科學(xué)院科學(xué)技術(shù)進步獎一等獎

主要完成人：王   洋  鄒國雄  張海生  黃戒介 楊金權(quán)  崔海俊  徐奕豐  陳寒石  張耀臣  張建民  王蘊珠  李家宗  馬小云等

科學(xué)家自述

鄒國雄：

煤炭是我國的主要能源，用作燃料燒掉，其效率低且污染環(huán)境，因此必須努力開發(fā)潔凈高效的煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)，以促進國民經(jīng)濟發(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)可在氣化過程中進行脫除，使污染物的排放得到有效控制。我國的煤氣化技術(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)的開發(fā)研究。“六五”期間，通過了1噸/日的小型氣化裝置和相應(yīng)支持性的試驗研究，掌握了灰熔聚氣化的關(guān)鍵技術(shù)，取得了多個煤種的基本氣化數(shù)據(jù)。1986年11月“1噸/日煤灰熔聚常壓氣化裝置的開發(fā)”獲中科院科技進步三等獎。1992年10月“灰熔聚流化床粉煤直接氣化技術(shù)”獲中科院科技進步一等獎。1997年“氧/蒸汽鼓風(fēng)灰熔聚流化床粉煤氣化制合成氣工藝”獲中科院科技進步一等獎。

“七五”期間，作為國家重點科技攻關(guān)項目完成了24噸/日的中間試驗，取得了工藝放大成功的技術(shù)數(shù)據(jù)和操作經(jīng)驗，達到了“七五”的攻關(guān)目標(biāo)，并通過了中科院組織的專家鑒定和驗收。為了加快該技術(shù)的開發(fā)，國家將該項目進一步放大列為“八五”重點科技攻關(guān)項目。灰熔聚流化床粉煤氣化成套裝置的研制，將為我國的煤氣化事業(yè)提供一種投資較少、成本較低的先進的氣化爐型，該氣化爐型的特點是：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、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??；灰渣中碳含量低，帶出細粉大部返回爐內(nèi)，因而碳轉(zhuǎn)化率高；氣化強度高，可達固定床發(fā)生爐的3-10倍；操作控制方便，經(jīng)受波動能力較強；氣化爐結(jié)構(gòu)簡單，操作溫度適中，結(jié)構(gòu)材料普通，使用壽命較長。

該科研項目能順利取得成功，與相關(guān)單位在工藝設(shè)計、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，氣化強度高達通常氣化爐的五倍多，氣體中沒有焦油，酚類含量也極低。由于強烈的流化床混合特性，使本過程可用多種粉煤為原料，因而原料價格低廉，容易供應(yīng)。最突出的是這一過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)，使過程碳利用率較高（已達80-90%，設(shè)備改進后可穩(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、機械廠、窯爐等系統(tǒng)。

此方法與其它先進氣化技術(shù)相比無疑各有優(yōu)缺點，但就本技術(shù)的煤種適應(yīng)性，溫度適中，因而設(shè)備材料可由國內(nèi)供應(yīng)，從爐體使用壽命、投資價格講，對工業(yè)燃料氣以及進一步合成氨、甲醇等過程都有吸引力。當(dāng)時國內(nèi)尚無他人的工作發(fā)展到此程度，國外主要是美國80年代完成中試，但由于市場原因未能進一步發(fā)展?？v觀國內(nèi)外情況，這一研究屬于國內(nèi)首創(chuàng)并達到八十年代中期國際先進水平。

2001年以來，在國家、中科院和企業(yè)的大力支持下，該技術(shù)通過進一步放大研究成功實現(xiàn)了工業(yè)化，在陜西城固化肥廠合成氨造氣、晉煤集團MTG煤制油項目、云南文山鋁業(yè)配套煤氣工程得到了應(yīng)用。

來源：中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所