1、 簡 要 技 術 說 明 及 主 要 技 術 性 能 指 標非熔渣熔渣分級氣化技術工藝過程如圖1所示。原料干煤粉或者其它含碳物質）通過給料機構和燃料噴嘴進入氣化爐的第一段，采用純氧作為氣化劑，采用其它氣體，如O 2或與O 2以任意比例相混合的CO 2、N 2、水蒸汽等作為預混氣體調節控制第一段氧氣的加入比例，使第一段的溫度保持在灰熔點以下；在第二段再補充部分氧氣，使第二段的溫度達到煤的灰熔點以上并完成全部的氣化過程。圖1 非熔渣熔渣分級氣化工藝示意圖本工藝提出將煤的連續氣化過程進行分級，無論從表觀的氣化反應工藝上還是本質的氣化反應化學過程上都是創新，和現有的粉煤氣化技術具有本質上的不同。主要的

2、創新點有：（1） 氧氣分級供給，使氣化爐內的溫度分布更加均勻，平均溫度提高；氧氣分級供給，使氣化爐主燒嘴的氧氣量可脫離爐內部分 1氧化反應所需的炭與氧的化學當量比約束，為主燒嘴降低炭氧比創造了條件（我們在豐喜裝置上采用的方案是氧氣一級供給與二級供給比為5比1）。（2） 由于氧氣分級供給，為主燒嘴降低炭氧比創造了條件，我們就有條件采用氧含量從0到100%的不同氣體作為主燒嘴預混氣體，采用我們特有的預混程度控制技術調整火焰中心的溫度、火焰中心距噴嘴端面的距離，降低主燒嘴附近的溫度，延長噴嘴使用壽命（我們在豐喜裝置上采用的預混氣體可以是氧氣，可以是二氧化碳，也可以是任意比例的氧氣與二氧化碳的混合氣體

3、）。把煤的連續氣化過程分為兩級（或多級）是在對現有問題的分析和機理研究的基礎提出來的，具有科學性。對于連續的氣化過程，其實際的氣化過程也是分段依次進行的，開始是水分的蒸發和脫揮發分過程，接著才是煤顆粒的著火燃燒和氣化過程。本工藝提出將煤顆粒的著火燃燒再進行分級，主要的燃燒過程在第一段完成，在第二段補充部分氧氣，完成全部的燃燒過程和氣化過程，從而煤的化學反應過程經歷了脫水分和揮發份燃燒氣化再燃燒再氣化5個反應階段，而不是傳統的脫水分和揮發份燃燒氣化，并且在第一段控制氧氣的加入比例，保持溫度在煤的灰熔點以下，在第二段加入氧氣的作用下使溫度提高到煤的灰熔點以上，從而實現煤的非熔渣熔渣分級氣化。由于二

4、級氧氣的加入，提高氣化爐下部的溫度水平，整個氣化爐從上到下的溫度分布更加均勻，平均溫度水平得到提高，氣化反應更加充分。下部溫度的提高使氣化爐的排渣更加順暢。本工藝的關鍵是非熔渣段和熔渣段的溫度控制。通過氧氣的分級加入，在第一段和第二段同時加入氧氣的條件下可以降低氣化爐噴嘴附近的溫度，提高氣化爐下部的溫度，從而使氣化爐內的溫度分布更加合理，并延長噴嘴的使用壽命。結合氧氣的分級加入，在第一段還可以加入部分CO2、N2、水蒸氣或者其他氣體作為調節介質，控制氧氣和水煤漿的預混程度，調節化學反應進行的快慢和進行程度，利用化學反應本身來控制火焰中心距噴嘴端面的距離和火焰中心區的溫 2度，進一步降低噴嘴區的

5、溫度，實現氣化爐內溫度分布的深度調控。根據非熔渣熔渣分級氣流床氣化的反應過程和理論分析，可以看出這一工藝的主要特點有：（1） 氧氣的分級加入提高氣化爐下部的溫度，整個氣化爐的平均溫度得到提高，氣化反應更加充分，下部溫度的提高使氣化爐的排渣更加順暢，也為加大爐型的長徑比創造了條件，有利于降低氣化爐大型化的成本。（2） 采用CO 2、N 2調節火焰中心的溫度和距離噴嘴端面的距離，降低噴嘴附近的溫度，延長噴嘴的使用壽命；二次氧氣加強了氣化爐內的物料混和，氣化反應加強；物料混和的加強，延長了物料的停留時間，氣化反應進行更加徹底；減少了第二段的回流區，氣化爐的有效氣化空間增加，同樣體積氣化爐的生產能力提

6、高；增加二次氧氣系統并不會增加整個氣化系統的復雜性和對測量、操作和控制精度的要求，有利于裝置的穩定運行。3不同氣化裝置運行指標比較 裝置能有效氣力 成分噸煤(CO+H2% /(臺·日 比氧耗 Nm 3O 2 /kNm3(CO+H2 比煤耗 kg 煤 碳轉化/kNm3(CO率 +H2 氣化裝置引進上海焦水煤化有限漿氣公司1 化爐第一階段氧氣不分級第二階非熔段氧氣渣分級，熔渣主噴嘴分級 中心不氣化加CO 2 爐 第二階段氧氣分級，主噴嘴中心加入CO 2 備注 神府煤，煤漿濃度62.5神府煤，煤漿濃度60.5華亭、神府煤各半，煤漿平均濃度60.16% 華亭、神府煤各半，煤漿平均濃度59.7

7、44推 廣 應 用 前 景 與 措 施中國既是能源的消費大國，也是能源的生產大國。我們之所以能夠立足國內，解決我們的能源問題，主要取決于中國能源的狀況和結構。我國煤炭資源非常豐富，在能源結構中占主體地位，從消費結構看煤炭占67%，從能源的生產結構看，煤炭占76%。作為煤炭大國的中國，油價高漲迫使我們必須發展自已的清潔煤技術，非熔渣熔渣分級氣化技術是清潔煤技術的組成部分，對保障國家能源安全有一定作用。推廣應用前景1煤制油（1）煤直接液化中的制氫煤直接液化是將煤制成油煤漿，于450左右的1030MPa 壓力下催化加氫，獲得液化油，并進一步加工成汽油、柴油及其它化工產品。（2）煤間接液化中的制氣煤間

8、接液化是將煤氣化并制得合成氣（CO 、H 2），然后通過F-T 得到發動機燃料油和其它化工產品。2煤化工（1）煤氣化合成二甲醚技術二甲醚可以代替柴油用作發動機燃料，也可以作為民用燃料替代LPG 。（2）煤氣化合成甲醇、乙烯甲醇可以直接用作發動機燃料，也可以進一步加工成乙烯，成為煤化工的龍頭。3、煤氣化聯合循環發電經煤制氣，以煤氣為原料直接驅動燃氣輪機發電，燃氣輪機尾氣發生蒸汽，再驅動蒸汽輪機發電是一條最清潔的煤發電路線。煤炭中的全部S 元素可生產成商品單體硫磺，大部分灰分可以生成玻璃體的小顆粒，作為建筑材料使用。5措施：1、 進一步開發新的技術水冷壁氣化爐的研究：為了擴大煤種的適應性，采用膜式

9、水冷壁是一個比較好的選擇?；ぱ芯?、設計與熱工研究、設計是兩個不同的技術領域，但是在膜式水泠壁氣化技術是兩個技術領域的交叉區域，在膜式水冷壁氣化技術的研究、設計中，開發方與熱工行業的專家緊密結合，工作進展十分順利，目前氣化爐的工程設計圖紙已經完成，具備了制造的基本條件。干粉進料的研究：發電行業IGCC 中使用煤氣，干粉進料的效率高于水煤漿進料，干粉進料是我們必須研究的課題。目前經典的干粉進料方式是分倉加壓，這種方式是切實可行的，但過程過于復雜。我們已經開展前期研究，并就干粉泵申請了專利。干粉泵是一個全新的概念，開發工作會遇到很多困難，但是對推廣應用十分重要，應當努力去做。2、進一步強化產學研團

10、隊，盡快把技術轉化成生產力爭取與更多企業結合，降低企業的建設投資和運行成本，在市場條件下，以雙贏方式把技術轉化為生產力。6主 要 技 術 文 件 目 錄 及 來 源1. 非熔渣熔渣分級氣化技術開發工作報告北京達立科科技有限公司2. 非熔渣熔渣兩段式煤氣化科研開發技術報告清華大學熱能工程系3. 非熔渣熔渣分級氣化技術工業示范項目運行報告山西豐喜肥業（集團）股份有限公司4. 非熔渣熔渣分級氣化技術現場考核報告中國石油和化學工業協會專家考核組5. 科技查新報告中國化工信息中心7考 核 組 專 家 考 核 報 告2007年10月19日專家組聽取了豐喜肥業（集團）股份有限公司臨猗分公司關于裝置建設、運行

11、情況和考核前準備工作的匯報；北京達立科科技有限公司關于非熔渣熔渣分級氣化技術匯報和清華大學關于該技術研發工作的匯報；討論并確認了分析和計量儀表、取樣分析方法、采集各項工藝指標的正確性與可靠性；確認了山西煤化所提供的氣化煤質分析報告，認為考核大綱和現場符合考核通知要求，考核自2007年10月20日上午8點開始，23日上午8點結束?？己似陂g專家組詳細考察了煤場、磨煤制漿、煤氣化、粗煤氣凈化及渣水處理等各工序現場運行情況，對控制室、分析室、現場取樣等崗位進行了全程監控。項目考核指標：能力：投煤量500噸/(臺·日 ，滿足10萬噸/年甲醇生產需求 設計煤種：華亭煤（煤質分析見附件1）有效氣體

12、成分(CO+H2 ：83碳轉化率：98根據現場運行情況和數據分析，考核專家組認為：1裝置連續穩定運行72小時，平均負荷率為109.4%，裝置各項指標平穩。2運行數據與計算結果真實可靠，考核裝置滿負荷運行的技術指標如下：項目 單位 考核數據367.6553.5 比氧耗 Nm3/1000Nm3 (CO+H2 比煤耗 kg/1000Nm3 (CO+H2 有效氣成分(CO+H2 % 碳轉化率 % 產氣率 Nm3干氣/kg煤能力噸粗醇/天83氣化裝置自動化程度高，安全可靠，操控性能良好。預混氣由氧氣切換為二氧化碳時裝置運行平穩。預混氣體為二氧化碳時爐上部溫度比預混氣體為氧氣時低50（見附件2，清華大學實

13、驗室測定氣化爐中心的溫度低200），有利于延長噴嘴使用壽命。4與國內外水煤漿氣化技術相比，本項目的技術創新點在于：（1）采用分級給氧，使主噴嘴附近溫度降低，有助于延長噴嘴壽命。氣化爐內的溫度分布更加均勻，平均溫度提高；氣化爐主燒嘴的氧氣量可以脫離爐內部分氧化反應所需的碳與氧的化學當量比約束。（2）主燒嘴可以采用氧含量從0100%的不同氣體（如CO 2或N 2）作為主燒嘴預混氣體。非熔渣熔渣分級氣化技術與現有其它粉煤液態排渣氣化技術相比具有新穎性和創新性。5本工程在實驗室研究的基礎上進行工程設計，成功實現了工程化放大，表明研究與放大方法科學、正確，掌握了該技術的工程放大規律，奠定了向更大規模跨越

14、的理論與工程化基礎。6本裝置采用國產化技術和設備，工藝設備國產化率達到100。7非熔渣熔渣分級氣化技術先進可靠，有效氣體成分比氧氣不分級的高12?？己似陂g分級運行平穩，由O 2切換為CO 2作為主噴嘴預混氣體時，切換平穩，操作運行數據達到了考核要求。8本次考核采用華亭和神木的混合煤，專家組認為混合煤的煤質與設計煤種沒有實質性差異，可以作為考核煤種，煤質分析見附件1。根據以上現場考核結果，專家組意見和建議如下：（1）示范裝置72小時的滿負荷考核數據達到了考核指標要求，建議予以項目驗收。（2）對降低噴嘴端部溫度，延長噴嘴使用壽命的實際效果需繼續進行觀察。（3）本項目技術性能考核指標優于國外同類技術

15、，是具有國際先進水平、自主知識產權的新型煤氣化技術，并在示范工程中成功應 9用，取得顯著效果，希望有關部門予以推廣。（4）鑒于項目三個開發單位在產學研結合上已經取得了顯著成果，并已開始在水冷壁替代耐火磚、干粉泵替代水煤漿泵的方向上開展工作，希望有關部門給予支持?？己私M長：孫正泰 副組長：安福 成員：張滋生、李曉黎、張永偉月10 科 技 成 果 完 成 單 位 情 況 序號1.2.3.4.5.6.7.8. 完成單位名稱 郵政編碼所在省 市代碼 詳細地址 隸屬省部單位屬性 北京達立科科技有限公司北京市海淀區北三環中路31號凱奇大廈4層清華大學北京市海淀區中關村 山西豐喜肥業（集團）公司臨猗分公司

16、教育部山西省臨猗縣城西郊 注：1完成單位序號超過8個可加附頁。其順序必須與鑒定證書封面上的順序完全一致。2完成單位名稱必須填寫全稱，不得簡化，與單位公章完全一致，并填入完成和名稱的第一欄中。其下屬機構名稱則填入第二欄中。3所在省市代碼由組織鑒定單位按省、自治區、直轄市和國務院各部門及其他機構名稱代碼填寫。4詳細通信地址要寫明?。ㄗ灾螀^、直轄市）、市（地區）、縣（區）、街道和門牌號碼。5隸屬省部是指本單位和行政關系隸屬于哪一個省、自治區、直轄市或國務院部門主管。并將其名稱填入表中。如果本單位有地方/部門雙重隸屬關系，請按主要的隸屬關系填寫。6單位屬性是指本單位在1. 獨立科研機構 2.大專院校

17、3.工礦企業 4.集體或個體企業 5.其他五類性質中屬于哪一類，并在欄中選填1.2.3.4.5即可。13主 要 研 制 人 員 名 單 序號123456789101112 姓 名 顧大地 岳光溪 王中剛 張建勝 韓喜民 柳小峰 吳存倉 盧正滔 趙東興 李思斌 呂俊復 馬宏波 性別 出生年月男 男 男 男 男 男 男 男 男 女 男 男 1947.04 1945.10 1963.07 1972.05 1968.10 1967.10 1969.11 1937.11 1972.01 1943.01 1967.07 1972.12 技 術 職 稱 總經理/高工 教授 總經理/高工 副教授 總工/高工

18、副總經理/高工 廠長/高工 教授級高工 主任/高工 副總經理/高工 教授 主任/高工 文化程度 工 作 單 位大學 大學 大學 博士 大學 大學 大學 大學 大學 大學 博士 大學 對成果創造性貢獻 北京達立科科技有限公司 技術主要負責人 清華大學 山西豐喜肥業(集團 公司 清華大學 山西豐喜肥業(集團 公司 山西豐喜肥業(集團 公司 山西豐喜肥業(集團 公司 北京達立科科技有限公司 山西豐喜肥業(集團 公司 北京達立科科技有限公司 清華大學 山西豐喜肥業(集團 公司 科研開發主要負責人 公司技術總負責人 科研開發負責人 公司技術負責人 項目建設和開工負責人 裝置開車負責人 項目設計負責人 裝置開車負責人 專利權人之一, 參與技術方案制定 科研開發參加人 裝置建設和開工負責人14科 成果名稱 研究起始時間 單位名 稱 成 果 第 一 完 成 單 位 隸屬省 部 所在地 區 聯 系 人 郵政編 碼 通信地 址 鑒 定 日 期 組 織 鑒 定 單 位 名 稱 成果有無密級 成 果 水 平 任 務 來 源 （1） （2） （1） 100088 技 成 果 登 記 表 非熔渣熔渣分級氣化技術 2001.10 北京達立科科技有限公司 代碼 代碼 010 名稱 名稱 顧大地 聯系電話 1. 北京市 單位 屬性 （5 ） 82