分级气化技术综述.ppt

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1、非熔渣非熔渣熔渣分级气化技术的熔渣分级气化技术的先进性、实用性和发展前景先进性、实用性和发展前景北京达立科科技有限公司北京达立科科技有限公司20082008年年3 3月月前 言 2007200720072007年年年年10101010月月月月23232323日非熔渣日非熔渣日非熔渣日非熔渣熔渣分级气化技术通熔渣分级气化技术通熔渣分级气化技术通熔渣分级气化技术通过国家过国家过国家过国家72727272小时连续运行考核。两年的运行实践和考小时连续运行考核。两年的运行实践和考小时连续运行考核。两年的运行实践和考小时连续运行考核。两年的运行实践和考核结果表明：消化吸收国外技术，自主开发创新的核结果表明

2、：消化吸收国外技术，自主开发创新的核结果表明：消化吸收国外技术，自主开发创新的核结果表明：消化吸收国外技术，自主开发创新的非熔渣非熔渣非熔渣非熔渣熔渣分级气化技术已经成熟，采用该技术熔渣分级气化技术已经成熟，采用该技术熔渣分级气化技术已经成熟，采用该技术熔渣分级气化技术已经成熟，采用该技术的工业装置运行稳定，开工率高，自第一次化工投的工业装置运行稳定，开工率高，自第一次化工投的工业装置运行稳定，开工率高，自第一次化工投的工业装置运行稳定，开工率高，自第一次化工投料始，年运转率达料始，年运转率达料始，年运转率达料始，年运转率达94%94%94%94%，年负荷率达，年负荷率达，年负荷率达，年负荷率

3、达120%120%120%120%，气化炉的，气化炉的，气化炉的，气化炉的投资能力比传统水煤浆气化炉低投资能力比传统水煤浆气化炉低投资能力比传统水煤浆气化炉低投资能力比传统水煤浆气化炉低20%20%20%20%。1.1.非熔渣非熔渣熔渣分级气化技术发展背景和技术熔渣分级气化技术发展背景和技术简介简介1.1 1.1 1.1 1.1 非熔渣非熔渣非熔渣非熔渣熔渣分级气化技术的发展背景熔渣分级气化技术的发展背景熔渣分级气化技术的发展背景熔渣分级气化技术的发展背景 由于世界性的油气短缺、价格上扬，特别是中国多煤少油的资源特点，由于世界性的油气短缺、价格上扬，特别是中国多煤少油的资源特点，使煤气化技术在

4、中国进入了发展的快车道。我们：北京达立科公司与清华使煤气化技术在中国进入了发展的快车道。我们：北京达立科公司与清华大学、丰喜肥业集团共同所有，由北京达立科公司经营的非熔渣大学、丰喜肥业集团共同所有，由北京达立科公司经营的非熔渣熔渣分熔渣分级气化技术也取得令人满意的实质性进展。级气化技术也取得令人满意的实质性进展。非熔渣非熔渣熔渣分级气化技术前期得到国家熔渣分级气化技术前期得到国家863863计划支持计划支持(清华大学为主清华大学为主)，课题编号：，课题编号：2002AA 5290502002AA 529050，20052005年已由科技部组织验收。年已由科技部组织验收。技术实施阶段得到国家发改

5、委支持（支持丰喜肥业集团产业化项目）技术实施阶段得到国家发改委支持（支持丰喜肥业集团产业化项目）列为列为20062006年度国家重点新能源的高新技术产业化专项项目，文件编号发年度国家重点新能源的高新技术产业化专项项目，文件编号发改办高技【改办高技【20062006】23522352号，号，20072007年已经通过国家级考核和鉴定。年已经通过国家级考核和鉴定。1.2 1.2 1.2 1.2 应用领域和技术原理应用领域和技术原理应用领域和技术原理应用领域和技术原理 非熔渣非熔渣熔渣分级气化技术应用于国家重点新能源领域，熔渣分级气化技术应用于国家重点新能源领域，煤炭的清洁利用和石油替代项目。其主要

6、技术原理是将煤炭煤炭的清洁利用和石油替代项目。其主要技术原理是将煤炭加工成粉状（水煤浆或干粉），加压送入部分氧化气化炉中加工成粉状（水煤浆或干粉），加压送入部分氧化气化炉中生产合成气。生产合成气。非熔渣非熔渣熔渣分级气化技术的特点是熔渣分级气化技术的特点是:通过氧气分级供给，气化炉主烧嘴和侧壁氧气喷嘴分别通过氧气分级供给，气化炉主烧嘴和侧壁氧气喷嘴分别向气化炉内加氧，使气化炉主烧嘴的氧气量可脱离炉内部分向气化炉内加氧，使气化炉主烧嘴的氧气量可脱离炉内部分氧化反应所需的碳与氧的化学当量比约束，改变了主烧嘴局氧化反应所需的碳与氧的化学当量比约束，改变了主烧嘴局部区域氧化强度过高的状态，使气化炉轴向

7、温度均衡并有所部区域氧化强度过高的状态，使气化炉轴向温度均衡并有所提高，充分发挥气化炉全容积的气化功能。提高，充分发挥气化炉全容积的气化功能。在主烧嘴中心通道采用氧含在主烧嘴中心通道采用氧含在主烧嘴中心通道采用氧含在主烧嘴中心通道采用氧含量从量从量从量从0 0到到到到100%100%的不同气体作为的不同气体作为的不同气体作为的不同气体作为主烧嘴预混气体，不仅调整了火主烧嘴预混气体，不仅调整了火主烧嘴预混气体，不仅调整了火主烧嘴预混气体，不仅调整了火焰中心的温度，而且调整了火焰焰中心的温度，而且调整了火焰焰中心的温度，而且调整了火焰焰中心的温度，而且调整了火焰中心距主烧嘴端面的距离，有利中心距主

8、烧嘴端面的距离，有利中心距主烧嘴端面的距离，有利中心距主烧嘴端面的距离，有利于降低主烧嘴端部温度，延长其于降低主烧嘴端部温度，延长其于降低主烧嘴端部温度，延长其于降低主烧嘴端部温度，延长其使用寿命。生产甲醇时，采用使用寿命。生产甲醇时，采用使用寿命。生产甲醇时，采用使用寿命。生产甲醇时，采用COCO2 2作预混气体，不仅可以保护作预混气体，不仅可以保护作预混气体，不仅可以保护作预混气体，不仅可以保护主烧嘴，还可以使气化炉内起控主烧嘴，还可以使气化炉内起控主烧嘴，还可以使气化炉内起控主烧嘴，还可以使气化炉内起控制作用的变换反应向制作用的变换反应向制作用的变换反应向制作用的变换反应向COCO方向移

9、方向移方向移方向移动，提高有效气体成份。动，提高有效气体成份。动，提高有效气体成份。动，提高有效气体成份。1.3 1.3 1.3 1.3 新技术的创造性、先进性及与国内外同类技术比较新技术的创造性、先进性及与国内外同类技术比较新技术的创造性、先进性及与国内外同类技术比较新技术的创造性、先进性及与国内外同类技术比较1.3.1 1.3.1 新技术的创造性、先进性新技术的创造性、先进性 非熔渣熔渣分级气化技术工非熔渣熔渣分级气化技术工艺过程如图所示。原料（水煤浆、艺过程如图所示。原料（水煤浆、干煤粉或者其它含碳物质）通过给干煤粉或者其它含碳物质）通过给料机构和喷嘴进入气化炉的第一段，料机构和喷嘴进入

10、气化炉的第一段，采用纯氧作为气化剂，采用其它气采用纯氧作为气化剂，采用其它气体，如体，如O O2 2或与或与O O2 2以任意比例相混合以任意比例相混合的的COCO2 2、N N2 2、水蒸汽等作为预混气体、水蒸汽等作为预混气体调节控制第一段氧气的加入比例，调节控制第一段氧气的加入比例，使第一段的温度保持在灰熔点以下；使第一段的温度保持在灰熔点以下；在第二段再补充部分氧气，使第二在第二段再补充部分氧气，使第二段的温度达到煤的灰熔点以上并完段的温度达到煤的灰熔点以上并完成全部的气化过程成全部的气化过程。把煤一次把煤一次给给氧的氧的连续连续气化气化过过程分程分为为二次或多次二次或多次给给氧的两氧的

11、两级级（或多（或多级级）气化）气化过过程是在程是在对现对现有有问题问题分析和机理研究的基分析和机理研究的基础础提出来的，具有科学性。提出来的，具有科学性。连续连续的气化的气化过过程，其程，其实际实际的气化的气化过过程也是分段依次程也是分段依次进进行的，开始是水分的蒸行的，开始是水分的蒸发发和脱和脱挥发挥发分分过过程，程，接着才是煤接着才是煤颗颗粒的着火燃粒的着火燃烧烧和气化和气化过过程。本工程。本工艺艺提出将煤提出将煤颗颗粒的着火燃粒的着火燃烧烧再再进进行分行分级级，主要的燃，主要的燃烧过烧过程在第一段完成，程在第一段完成，在第二段在第二段补补充部分氧气，完成全部的燃充部分氧气，完成全部的燃烧

12、过烧过程和气化程和气化过过程，程，从而煤的化学反从而煤的化学反应过应过程程经历经历了脱水分和了脱水分和挥发挥发份份燃燃烧烧气化气化再燃再燃烧烧再气化再气化5 5个反个反应阶应阶段，而不是段，而不是传统传统的脱水分和的脱水分和挥挥发发份份燃燃烧烧气化，并且在第一段控制氧气的加入比例，保气化，并且在第一段控制氧气的加入比例，保持温度在煤的灰熔点以下。持温度在煤的灰熔点以下。在第二段加入氧气的作用下使在第二段加入氧气的作用下使温度提高到煤的灰熔点以上，从而温度提高到煤的灰熔点以上，从而实现实现煤的非熔渣熔渣分煤的非熔渣熔渣分级级气化。气化。在清华大学的热态实验炉中在清华大学的热态实验炉中在清华大学的

13、热态实验炉中在清华大学的热态实验炉中测得温度曲线，如气化炉轴向温度测得温度曲线，如气化炉轴向温度测得温度曲线，如气化炉轴向温度测得温度曲线，如气化炉轴向温度曲线图所示，不分级给氧与分级给曲线图所示，不分级给氧与分级给曲线图所示，不分级给氧与分级给曲线图所示，不分级给氧与分级给氧的气化炉轴向温度特性是不同的。氧的气化炉轴向温度特性是不同的。氧的气化炉轴向温度特性是不同的。氧的气化炉轴向温度特性是不同的。由于二级氧气的加入，提高气化炉由于二级氧气的加入，提高气化炉由于二级氧气的加入，提高气化炉由于二级氧气的加入，提高气化炉下部的温度水平，整个气化炉从上下部的温度水平，整个气化炉从上下部的温度水平，

14、整个气化炉从上下部的温度水平，整个气化炉从上到下的温度分布更加均匀，平均温到下的温度分布更加均匀，平均温到下的温度分布更加均匀，平均温到下的温度分布更加均匀，平均温度水平得到提高，气化反应更加充度水平得到提高，气化反应更加充度水平得到提高，气化反应更加充度水平得到提高，气化反应更加充分。分。分。分。50010001500200000.511.52沿气化室高度 m温度 连续气化两段式气化气化炉轴向温度曲线图气化炉轴向温度曲线图 运行运行80008000小时后的耐火砖小时后的耐火砖 炉顶部温度降炉顶部温度降炉顶部温度降炉顶部温度降低，使顶部耐低，使顶部耐低，使顶部耐低，使顶部耐火砖的寿命大火砖的寿

15、命大火砖的寿命大火砖的寿命大延长，如照片延长，如照片延长，如照片延长，如照片所示，运行了所示，运行了所示，运行了所示，运行了8000800080008000小时后，小时后，小时后，小时后，顶部耐火砖减顶部耐火砖减顶部耐火砖减顶部耐火砖减薄量只有薄量只有薄量只有薄量只有3-3-3-3-4cm4cm4cm4cm（新砖厚度（新砖厚度（新砖厚度（新砖厚度为为为为23cm23cm23cm23cm）。）。）。）。另外，清华大学在实另外，清华大学在实验中测得分级给氧与不分级验中测得分级给氧与不分级给氧的碳转化率曲线表明，给氧的碳转化率曲线表明，在分级给氧状态下，完成在分级给氧状态下，完成80%碳转化的时间向

16、后推移，碳转化的时间向后推移，碳的转化过程更加均衡，也碳的转化过程更加均衡，也有利于发挥气化炉有限空间有利于发挥气化炉有限空间的燃烧和气化功能。的燃烧和气化功能。020406080100120012345678910时间转化率（%）碳转化率曲线图碳转化率曲线图 连续气化两段式气化 非熔渣熔渣分级气流床煤气化工艺从化学反应过程上非熔渣熔渣分级气流床煤气化工艺从化学反应过程上非熔渣熔渣分级气流床煤气化工艺从化学反应过程上非熔渣熔渣分级气流床煤气化工艺从化学反应过程上与现有气流床煤气化技术有着本质的区别，而不单单是气化与现有气流床煤气化技术有着本质的区别，而不单单是气化与现有气流床煤气化技术有着本质

17、的区别，而不单单是气化与现有气流床煤气化技术有着本质的区别，而不单单是气化炉的物理特征上的差别，因此是具有独立知识产权的新型专炉的物理特征上的差别，因此是具有独立知识产权的新型专炉的物理特征上的差别，因此是具有独立知识产权的新型专炉的物理特征上的差别，因此是具有独立知识产权的新型专利技术。现有的气流床煤气化工艺，不论是一级给料的利技术。现有的气流床煤气化工艺，不论是一级给料的利技术。现有的气流床煤气化工艺，不论是一级给料的利技术。现有的气流床煤气化工艺，不论是一级给料的GEGEGEGE、TexacoTexacoTexacoTexaco、ShellShellShellShell、GSPGSPGS

18、PGSP和多喷嘴气化，还是两级给料的和多喷嘴气化，还是两级给料的和多喷嘴气化，还是两级给料的和多喷嘴气化，还是两级给料的E-E-E-E-GasGasGasGas（ConocoPhillipsConocoPhillipsConocoPhillipsConocoPhillips）的两段水煤浆和西安热工院的两段干）的两段水煤浆和西安热工院的两段干）的两段水煤浆和西安热工院的两段干）的两段水煤浆和西安热工院的两段干粉气化，气化炉内原料的反应过程都是一样的，即经历了脱粉气化，气化炉内原料的反应过程都是一样的，即经历了脱粉气化，气化炉内原料的反应过程都是一样的，即经历了脱粉气化，气化炉内原料的反应过程都是

19、一样的，即经历了脱水分和挥发份水分和挥发份水分和挥发份水分和挥发份燃烧燃烧燃烧燃烧气化三个阶段。而非熔渣熔渣分级气化三个阶段。而非熔渣熔渣分级气化三个阶段。而非熔渣熔渣分级气化三个阶段。而非熔渣熔渣分级气流床气化工艺通过氧气的分级加入，将煤的气化反应过程气流床气化工艺通过氧气的分级加入，将煤的气化反应过程气流床气化工艺通过氧气的分级加入，将煤的气化反应过程气流床气化工艺通过氧气的分级加入，将煤的气化反应过程从三个阶段变为五个阶段，即脱水分和挥发份从三个阶段变为五个阶段，即脱水分和挥发份从三个阶段变为五个阶段，即脱水分和挥发份从三个阶段变为五个阶段，即脱水分和挥发份燃烧燃烧燃烧燃烧气化气化气化气

20、化再燃烧再燃烧再燃烧再燃烧再气化，在化学反应过程上有着本质的区别。再气化，在化学反应过程上有着本质的区别。再气化，在化学反应过程上有着本质的区别。再气化，在化学反应过程上有着本质的区别。与国内外同类技术比较与国内外同类技术比较与国内外同类技术比较与国内外同类技术比较与国内外同与国内外同类类技技术术比比较较情况情况归纳汇总归纳汇总如下如下:序序号号项项 目目水煤水煤浆浆非熔渣非熔渣熔渣熔渣分分级级气化技气化技术术国内外其它水煤国内外其它水煤浆浆气化技气化技术术1 1气化原料气化原料水煤水煤浆浆水煤水煤浆浆2 2气化原理气化原理部分氧化部分氧化部分氧化部分氧化3 3气化炉气化炉给给氧氧级级数数 2

21、 21 14 4气化炉主气化炉主烧烧嘴嘴给给氧量与反氧量与反应应需氧化学当量关系需氧化学当量关系 脱离脱离约约束束约约束束5 5气化炉气化炉轴轴向温度特性向温度特性低低高高低低高高低低6 6气化炉主气化炉主烧烧嘴端部温度嘴端部温度低（低低（低200200）高高7 7有效气体成份有效气体成份比不分比不分级级高高1 12%2%8 8气化炉气化炉长长径比径比炉温炉温轴轴向温度均衡，向温度均衡，长长径径比可加大比可加大炉温炉温轴轴向温度从高到低，向温度从高到低，长长径比不宜加大径比不宜加大9 9煤种适煤种适应应性性可在灰熔点以下可在灰熔点以下100100o oC C运行，运行，扩扩大了原料煤的适大了原

22、料煤的适应应性性,不不加助熔加助熔剂剂即可使用灰熔点即可使用灰熔点14501450o oC C的煤。的煤。在灰熔点以上在灰熔点以上5010050100o oC C运行运行非熔渣熔渣分级气流床气化技术的独特型和先进性已经得到国内外专非熔渣熔渣分级气流床气化技术的独特型和先进性已经得到国内外专家的认可。在国内，国际工程咨询公司对该技术进行了评估，评估认为家的认可。在国内，国际工程咨询公司对该技术进行了评估，评估认为“具有自主知识产权，能与当今世界先进的壳牌具有自主知识产权，能与当今世界先进的壳牌（ShellShell）、德士古、德士古（TexacoTexaco）、GSPGSP等气化技术竞争；从小试

23、到工业化生产，在参与各方的等气化技术竞争；从小试到工业化生产，在参与各方的共同努力下，各项工作进展都很顺利，已经具备了高技术产业化的条件。共同努力下，各项工作进展都很顺利，已经具备了高技术产业化的条件。在当前国内大搞煤化工，各企业纷纷引进国外技术的形势下，急需在当前国内大搞煤化工，各企业纷纷引进国外技术的形势下，急需开发具有自主知识产权的新技术，以打破外国公司的技术垄断；开发具有自主知识产权的新技术，以打破外国公司的技术垄断；评评估建议，企业加强合作，尽快完成工业化规模的实验，及时总结经验进估建议，企业加强合作，尽快完成工业化规模的实验，及时总结经验进入鉴定推广阶段。入鉴定推广阶段。”在国际上

24、，我们与在国际上，我们与GEGE、IHIIHI等在非熔渣熔渣分级煤等在非熔渣熔渣分级煤气化技术上一直保持着密切的技术交流，并且得到这些公司对该技术的气化技术上一直保持着密切的技术交流，并且得到这些公司对该技术的认可，此外认可，此外BPBP也意识到本技术的专利独特性，已经和我们签订了技术评也意识到本技术的专利独特性，已经和我们签订了技术评估协议（估协议（BP Reference:BPI/PAT/EDK/50487BP Reference:BPI/PAT/EDK/50487），），BPBP表示可以帮助我们将表示可以帮助我们将非熔渣熔渣分级气化技术推向国际市场。非熔渣熔渣分级气化技术推向国际市场。非

25、非熔熔渣渣熔熔渣渣分分级级气气化化技技术术是是在在消消化化吸吸收收国国外外水水煤煤浆浆气气化化技技术术的的基基础础上上自自主主创创新新，具具有有国国外外成成熟熟技技术术运运行行稳稳定定的的基基本本性性能能，又又有有自自己己独独特特的的创创新新点点。采采用用该该技技术术的的丰丰喜喜肥肥业业集集团团气气化化装装置置（2020万万吨吨/年年甲甲醇醇气气头头）自自20062006年年1 1月月2323日日首首次次化化工工投投料料至至今今，运运转转率率达达到到94%94%，年年负负荷荷率率达到达到120%120%，创造了国内水煤浆气化装置运行的好成绩。，创造了国内水煤浆气化装置运行的好成绩。由于氧气分级

26、供给，气化炉主烧嘴给氧量与反应需氧化由于氧气分级供给，气化炉主烧嘴给氧量与反应需氧化由于氧气分级供给，气化炉主烧嘴给氧量与反应需氧化由于氧气分级供给，气化炉主烧嘴给氧量与反应需氧化学当量脱离约束，减少了主烧嘴的氧化负荷，改善了主烧嘴学当量脱离约束，减少了主烧嘴的氧化负荷，改善了主烧嘴学当量脱离约束，减少了主烧嘴的氧化负荷，改善了主烧嘴学当量脱离约束，减少了主烧嘴的氧化负荷，改善了主烧嘴的工作环境，延长了其运行周期；由于氧气分级供给，比不的工作环境，延长了其运行周期；由于氧气分级供给，比不的工作环境，延长了其运行周期；由于氧气分级供给，比不的工作环境，延长了其运行周期；由于氧气分级供给，比不分级

27、气化炉轴向温度均衡，长径比可加大，同样直径气化炉分级气化炉轴向温度均衡，长径比可加大，同样直径气化炉分级气化炉轴向温度均衡，长径比可加大，同样直径气化炉分级气化炉轴向温度均衡，长径比可加大，同样直径气化炉的生产能力大于国内外其它水煤浆气化技术的气化炉；由于的生产能力大于国内外其它水煤浆气化技术的气化炉；由于的生产能力大于国内外其它水煤浆气化技术的气化炉；由于的生产能力大于国内外其它水煤浆气化技术的气化炉；由于氧气分级供给，改善了炉内的温度场，提高了炉内的平均气氧气分级供给，改善了炉内的温度场，提高了炉内的平均气氧气分级供给，改善了炉内的温度场，提高了炉内的平均气氧气分级供给，改善了炉内的温度场

28、，提高了炉内的平均气化温度，使有效气体成份提高化温度，使有效气体成份提高化温度，使有效气体成份提高化温度，使有效气体成份提高1 1 1 12%2%2%2%；由于炉内高温区在二；由于炉内高温区在二；由于炉内高温区在二；由于炉内高温区在二次进氧的范围内，平均炉温高，出渣区域接近高温区域，使次进氧的范围内，平均炉温高，出渣区域接近高温区域，使次进氧的范围内，平均炉温高，出渣区域接近高温区域，使次进氧的范围内，平均炉温高，出渣区域接近高温区域，使非熔渣非熔渣非熔渣非熔渣熔渣分级气化炉的温度可低于灰熔点。在丰喜肥业熔渣分级气化炉的温度可低于灰熔点。在丰喜肥业熔渣分级气化炉的温度可低于灰熔点。在丰喜肥业熔

29、渣分级气化炉的温度可低于灰熔点。在丰喜肥业的气化装置上已达到的指标是：出渣区温度低于进料煤灰熔的气化装置上已达到的指标是：出渣区温度低于进料煤灰熔的气化装置上已达到的指标是：出渣区温度低于进料煤灰熔的气化装置上已达到的指标是：出渣区温度低于进料煤灰熔点点点点100100100100，这一点十分重要：以耐火材料为防护的气化炉一，这一点十分重要：以耐火材料为防护的气化炉一，这一点十分重要：以耐火材料为防护的气化炉一，这一点十分重要：以耐火材料为防护的气化炉一般耐受温度可达到般耐受温度可达到般耐受温度可达到般耐受温度可达到1350135013501350，非熔渣，非熔渣，非熔渣，非熔渣熔渣分级气化炉

30、就可以熔渣分级气化炉就可以熔渣分级气化炉就可以熔渣分级气化炉就可以使用灰熔点为使用灰熔点为使用灰熔点为使用灰熔点为1450145014501450的煤作为气化原料，此特点使国内大部的煤作为气化原料，此特点使国内大部的煤作为气化原料，此特点使国内大部的煤作为气化原料，此特点使国内大部分煤均可作为原料煤用于本气化技术。分煤均可作为原料煤用于本气化技术。分煤均可作为原料煤用于本气化技术。分煤均可作为原料煤用于本气化技术。除气化炉的专利技术外，我们还提供一些专有技术，有利于进一步改除气化炉的专利技术外，我们还提供一些专有技术，有利于进一步改善装置的清洁生产状况，并降低投资，这些可供甲方选用。例如气化炉

31、灰善装置的清洁生产状况，并降低投资，这些可供甲方选用。例如气化炉灰渣水带压排放，在煤场区设渣池，取消框架内捞渣机（丰喜肥业集团提出，渣水带压排放，在煤场区设渣池，取消框架内捞渣机（丰喜肥业集团提出，并在其气化装置采用此项技术，效果很好）。氧气控制系统设在氧气总管并在其气化装置采用此项技术，效果很好）。氧气控制系统设在氧气总管上，分级给氧支管上只设流量计和切断阀，同压力、同炉直径的气化岛，上，分级给氧支管上只设流量计和切断阀，同压力、同炉直径的气化岛，非熔渣非熔渣熔渣分级气化技术与传统水煤浆气化的硬件投资基本相同。熔渣分级气化技术与传统水煤浆气化的硬件投资基本相同。由于理论上的创新，工程实践中的

32、改进，由于没有增加水煤浆泵，没由于理论上的创新，工程实践中的改进，由于没有增加水煤浆泵，没有增加主烧嘴，没有增加控制回路，因此非熔渣有增加主烧嘴，没有增加控制回路，因此非熔渣熔渣分级气化技术在投熔渣分级气化技术在投资方面与传统水煤浆气化相近，但在气化炉生产能力上有资方面与传统水煤浆气化相近，但在气化炉生产能力上有20%20%左右的提高，左右的提高，相当于相同产气能力，投资下降相当于相同产气能力，投资下降20%20%，使得投入产出的性价比方面明显优，使得投入产出的性价比方面明显优于传统水煤浆技术。于传统水煤浆技术。下面列出几种不同炉型，在同一炉型区域内采用非熔渣下面列出几种不同炉型，在同一炉型区

33、域内采用非熔渣熔渣分级气熔渣分级气化技术与采用传统水煤浆技术硬件投资相近，但是能力范围却有不同。化技术与采用传统水煤浆技术硬件投资相近，但是能力范围却有不同。说明：说明：1.1104NM1.1104NM3 3/h/h（CO+HCO+H2 2）生产能力大约相当于每小时）生产能力大约相当于每小时4.24.2吨甲醇、吨甲醇、0.870.87吨氢吨氢 的生产能力。的生产能力。2 2非熔渣非熔渣熔渣分级气化岛与传统水煤浆气化岛硬件投资相近。熔渣分级气化岛与传统水煤浆气化岛硬件投资相近。3 3柱状图为设计能力，仍保留柱状图为设计能力，仍保留+10%+10%以上生产弹性。以上生产弹性。4 4非熔渣非熔渣熔渣

34、分级气化炉有效长径比（气化室直筒段熔渣分级气化炉有效长径比（气化室直筒段/耐火材料内径）约耐火材料内径）约 为为3.43.4，传统气化炉约为，传统气化炉约为3.03.0。5 5本图以神木煤为基础测算绘制。本图以神木煤为基础测算绘制。气化岛造气能力匹配图气化岛造气能力匹配图近期我公司对内蒙某近期我公司对内蒙某6060万吨万吨/年甲醇装置报价摘要：年甲醇装置报价摘要：气化炉主要参数：气化炉按两开一备配置。气化炉主要参数：气化炉按两开一备配置。直径直径3200mm3200mm，全高约，全高约20500mm20500mm，气化室有效长度，气化室有效长度6820mm6820mm，比传统水，比传统水 煤浆

35、气化炉长煤浆气化炉长800mm800mm 气化压力：气化压力：6.5MPa6.5MPa 每台气化炉有效气体（每台气化炉有效气体（COCOH H2 2）产量）产量12.512.5万万NMNM3 3/h/h，比传统水煤浆气，比传统水煤浆气 化炉多产有效气体（化炉多产有效气体（COCOH H2 2）2.02.0万万NMNM3 3/h/h 以神木煤为例：比氧耗以神木煤为例：比氧耗NMNM3 3/1000 NM/1000 NM3 3（COCOH H2 2）380380 比煤耗比煤耗Kg/1000 NMKg/1000 NM3 3（COCOH H2 2）580580 有效气体成分有效气体成分83%83%操作

36、弹性：操作弹性：10%10%至至50%50%河北某河北某3030万吨万吨/年甲醇装置报价摘要：年甲醇装置报价摘要：气化炉主要参数：气化炉按两开一备配置。气化炉主要参数：气化炉按两开一备配置。直径直径2800mm2800mm，全高约，全高约19400mm,19400mm,气化室有效长度气化室有效长度5520mm5520mm，比传统水煤浆，比传统水煤浆 气化炉长气化炉长700mm700mm 气化压力：气化压力：4.0MPa4.0MPa 每台气化炉有效气体（每台气化炉有效气体（COCOH H2 2）产量）产量5 5万万NMNM3 3/h/h，比传统水煤浆气化炉，比传统水煤浆气化炉 多产有效气体（多产

37、有效气体（COCOH H2 2）1.0 1.0万万NMNM3 3/h/h 以神木煤为例：比氧耗以神木煤为例：比氧耗NMNM3 3/1000 NM/1000 NM3 3（COCOH H2 2）380380 比煤耗比煤耗Kg/1000 NMKg/1000 NM3 3（COCOH H2 2）580580 有效气体成分有效气体成分83%83%操作弹性：操作弹性：10%10%至至50%50%2.2.技术成熟并进入实用阶段技术成熟并进入实用阶段2.1 2.1 项目进展情况及成果已经完成专利技术研究、实验开发、工项目进展情况及成果已经完成专利技术研究、实验开发、工 程设计、工业装置建设、工业装置正常投入运行

38、的全过程。程设计、工业装置建设、工业装置正常投入运行的全过程。专利技术研究：（专利技术研究：（20012001年至年至20062006年）年）非熔渣非熔渣熔渣气化炉熔渣气化炉 ZL 02 2 35127.2 ZL 02 2 35127.2 一种改进的非熔渣一种改进的非熔渣熔渣气化炉熔渣气化炉 ZL 03 2 79783.4 ZL 03 2 79783.4 用于煤、焦气化的分级式气化炉用于煤、焦气化的分级式气化炉 ZL 2006101140391 ZL 2006101140391 经过中国化工信息中心查新，本技术具有新颖性，详见中国化工信经过中国化工信息中心查新，本技术具有新颖性，详见中国化工信

39、 息中心查新报告息中心查新报告2007-2372007-237。基础理论研究和冷热态试验：（基础理论研究和冷热态试验：（20022002年至年至20052005年）得到国家年）得到国家863863计划计划 支持支持，（课题编号：，（课题编号：2002AA5290502002AA529050）完成）完成了数学模型、冷态实验了数学模型、冷态实验和热和热 态态实验，在热态实验中，得到了预期结果。实验，在热态实验中，得到了预期结果。工艺包和工程设计：（工艺包和工程设计：（20022002年至年至20062006年）年）完成了非熔渣完成了非熔渣熔渣分级式气化技术工艺包和工程设计，同时完成其熔渣分级式气化

40、技术工艺包和工程设计，同时完成其后续装置后续装置1010万吨万吨/年甲醇装置工程设计，为装置建设创造了必要的条件。年甲醇装置工程设计，为装置建设创造了必要的条件。项目实施阶段得到国家发改委支持，列为项目实施阶段得到国家发改委支持，列为20062006年度国家重点新能源的高新年度国家重点新能源的高新技术产业化专项项目，文件编号发改办高技【技术产业化专项项目，文件编号发改办高技【20062006】23522352号。号。装置建设、开工和正常运行：（装置建设、开工和正常运行：（20032003年至年至20072007年）年）采用非熔渣采用非熔渣熔渣分级式气化技术的熔渣分级式气化技术的2020万吨万吨

41、/年甲醇生产装置一期工年甲醇生产装置一期工程于程于20032003年正式开工建设，年正式开工建设，20062006年年1 1月在山西丰喜肥业集团建成，一次开月在山西丰喜肥业集团建成，一次开车成功。截至车成功。截至20072007年年1010月月2121日，累计自然天数日，累计自然天数637637，运转了，运转了603603天，运转率天，运转率94.66%94.66%；，平均日负荷率；，平均日负荷率107.3%107.3%，年负荷率达到，年负荷率达到120%120%。非熔渣非熔渣熔渣分熔渣分级级气化技气化技术术于于2007年年10月月23日日顺顺利通利通过过72小小时时考核。考核。专专家考核家考

42、核组认为组认为:1装置连续稳定运行72小时，平均负荷率为109.4%，装置各项指标平稳。2运行数据与计算结果真实可靠，考核装置满负荷运行的技术指标如下：项项目目单单位位考核数据考核数据比氧耗比氧耗NmNm3 3/1000Nm/1000Nm3 3(CO+H(CO+H2 2)367.6367.6比煤耗比煤耗kg/1000Nmkg/1000Nm3 3(CO+H(CO+H2 2)553.5553.5有效气成分有效气成分(CO+H(CO+H2 2)%83.0683.06碳碳转转化率化率%98.298.2产产气率气率NmNm3 3干气干气/kg/kg煤煤2.182.18能力能力吨粗醇吨粗醇/天天39039

43、0 3气化装置自动化程度高，安全可靠，操控性能良好。预混气由氧气切换为二氧化碳时装置运行平稳。预混气体为二氧化碳时炉上部温度比预混气体为氧气时低50（清华大学实验室测定气化炉中心的温度低200），有利于延长喷嘴使用寿命。4与国内外水煤浆气化技术相比，本项目的技术创新点在于：（1）采用分级给氧，使主喷嘴附近温度降低，有助于延长喷嘴寿命。气 化炉内的温度分布更加均匀，平均温度提高；气化炉主烧嘴的氧气 量可以脱离炉内部分氧化反应所需的碳与氧的化学当量比约束。（2）主烧嘴可以采用氧含量从0100%的不同气体（如CO2或N2）作为主 烧嘴预混气体。非熔渣熔渣分级气化技术与现有其它粉煤液态排渣气化技术相比

44、 具有新颖性和创新性。5.本工程在实验室研究的基础上进行工程设计，成功实现了工程化放大，表明研究与放大方法科学、正确，掌握了该技术的工程放大规律，奠 定了向更大规模跨越的理论与工程化基础。6.本装置采用国产化技术和设备，工艺设备国产化率达到100。7.非熔渣熔渣分级气化技术先进可靠，有效气体成分比氧气不分级的高 12。考核期间分级运行平稳，由O2切换为CO2作为主喷嘴预混气体 时，切换平稳，操作运行数据达到了考核要求。8.本次考核采用华亭和神木的混合煤，专家组认为混合煤的煤质与设计煤 种没有实质性差异，可以作为考核煤种。根据以上现场考核结果，专家组意见和建议如下：（1）示范装置72小时的满负荷

45、考核数据达到了考核指标要求，建议予以项目验收。（2）对降低喷嘴端部温度，延长喷嘴使用寿命的实际效果需 继续进行观察。（3）本项目技术性能考核指标优于国外同类技术，是具有国 际先进水平、自主知识产权的新型煤气化技术，并在示 范工程中成功应用，取得显着效果，希望有关部门予以 推广。（4）鉴于项目三个开发单位在产学研结合上已经取得了显着 成果，并已开始在水冷壁替代耐火砖、干粉泵替代水煤浆 泵的方向上开展工作，希望有关部门给予支持。20072007年年1212月月6 6日，中国石油和化学工业协会在北京组织召开了日，中国石油和化学工业协会在北京组织召开了“非熔渣非熔渣熔渣分级氧化气化技术熔渣分级氧化气化

46、技术”科技成果鉴定会。鉴定委员会听取了成果完成单科技成果鉴定会。鉴定委员会听取了成果完成单位北京达立科科技有限公司、清华大学和山西丰喜肥业（集团）股份有限公位北京达立科科技有限公司、清华大学和山西丰喜肥业（集团）股份有限公司所作的工作报告、研究报告、工业运行报告及现场考核专家组的考核报告司所作的工作报告、研究报告、工业运行报告及现场考核专家组的考核报告等，审查了有关技术资料，经过认真讨论，形成鉴定意见如下：等，审查了有关技术资料，经过认真讨论，形成鉴定意见如下：1 1、提供的技术资料齐全，实验及工业数据可靠，符合鉴定要求。、提供的技术资料齐全，实验及工业数据可靠，符合鉴定要求。2 2、该技术经

47、过数学模型化、冷模实验、热模实验、工艺包编制、工程设、该技术经过数学模型化、冷模实验、热模实验、工艺包编制、工程设 计、工程建设和生产运行等阶段，建成两台单炉日处理煤计、工程建设和生产运行等阶段，建成两台单炉日处理煤500500吨、操作压力吨、操作压力4.0MPa4.0MPa的工业级气化装置，开发过程科学合理。的工业级气化装置，开发过程科学合理。3 3、该技术采用氧气分级加入气化炉内，改善了气化炉烧嘴的运行环境和、该技术采用氧气分级加入气化炉内，改善了气化炉烧嘴的运行环境和优化气化炉的轴向温度分布，使主烧嘴附近温度降低，有助于延长烧嘴寿命；优化气化炉的轴向温度分布，使主烧嘴附近温度降低，有助于

48、延长烧嘴寿命；气化炉内的温度分布更加均匀，有利于碳的转化，具有创新性。气化炉内的温度分布更加均匀，有利于碳的转化，具有创新性。4 4、该气化装置分级进氧连续运行、该气化装置分级进氧连续运行4848天后，经天后，经7272小时连续考核运行表明：小时连续考核运行表明：该气化装置运行平稳，自动化程度高，安全可靠，操控性能良好；技术指该气化装置运行平稳，自动化程度高，安全可靠，操控性能良好；技术指标先进标先进:比氧耗比氧耗367.6Nm367.6Nm3 3O O2 2/1000Nm/1000Nm3 3(CO+H(CO+H2 2)，比煤耗，比煤耗553.5kg553.5kg煤煤/1000Nm/1000N

49、m3 3(CO+H(CO+H2 2)，合成气有效成分，合成气有效成分(CO+H(CO+H2 2)83.06%)83.06%，碳转化率，碳转化率98.2%98.2%。与本。与本装置采用不分级气化运行结果相比，合成气中有效气成分提高装置采用不分级气化运行结果相比，合成气中有效气成分提高1 12 2个百分个百分点，碳转化率、比氧耗、比煤耗均有所改善，处于水煤浆气化技术的国际点，碳转化率、比氧耗、比煤耗均有所改善，处于水煤浆气化技术的国际先进水平。先进水平。5 5、该装置全部采用国内技术和国产设备，满足了、该装置全部采用国内技术和国产设备，满足了1010万吨万吨/年甲醇项目年甲醇项目需求，节约了建设投

50、资，将为推动我国煤化工产业的发展和能源结构调整需求，节约了建设投资，将为推动我国煤化工产业的发展和能源结构调整提供技术支撑，具有良好的经济、社会效益和推广价值。提供技术支撑，具有良好的经济、社会效益和推广价值。鉴定委员会一致同意通过该技术鉴定。建议加快大型化开发和推广应鉴定委员会一致同意通过该技术鉴定。建议加快大型化开发和推广应用。用。2.2 2.2 采用非熔渣采用非熔渣熔渣分级气化技术的三大熔渣分级气化技术的三大优势优势工艺成熟，成功的工业实践多工艺成熟，成功的工业实践多 非熔渣非熔渣熔渣分级气化技术是在消化吸收国外传统水煤浆熔渣分级气化技术是在消化吸收国外传统水煤浆气化技术的基础上发展的创