《清华气化炉科技成果鉴定证书》_图文

1、 简 要 技 术 说 明 及 主 要 技 术 性 能 指 标非熔渣熔渣分级气化技术工艺过程如图1所示。原料干煤粉或者其它含碳物质）通过给料机构和燃料喷嘴进入气化炉的第一段，采用纯氧作为气化剂，采用其它气体，如O 2或与O 2以任意比例相混合的CO 2、N 2、水蒸汽等作为预混气体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；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成全部的气化过程。图1 非熔渣熔渣分级气化工艺示意图本工艺提出将煤的连续气化过程进行分级，无论从表观的气化反应工艺上还是本质的气化反应化学过程上都是创新，和现有的粉煤气化技术具有本质上的不同。主要的

2、创新点有：（1） 氧气分级供给，使气化炉内的温度分布更加均匀，平均温度提高；氧气分级供给，使气化炉主烧嘴的氧气量可脱离炉内部分 1氧化反应所需的炭与氧的化学当量比约束，为主烧嘴降低炭氧比创造了条件（我们在丰喜装置上采用的方案是氧气一级供给与二级供给比为5比1）。（2） 由于氧气分级供给，为主烧嘴降低炭氧比创造了条件，我们就有条件采用氧含量从0到100%的不同气体作为主烧嘴预混气体，采用我们特有的预混程度控制技术调整火焰中心的温度、火焰中心距喷嘴端面的距离，降低主烧嘴附近的温度，延长喷嘴使用寿命（我们在丰喜装置上采用的预混气体可以是氧气，可以是二氧化碳，也可以是任意比例的氧气与二氧化碳的混合气体

3、）。把煤的连续气化过程分为两级（或多级）是在对现有问题的分析和机理研究的基础提出来的，具有科学性。对于连续的气化过程，其实际的气化过程也是分段依次进行的，开始是水分的蒸发和脱挥发分过程，接着才是煤颗粒的着火燃烧和气化过程。本工艺提出将煤颗粒的着火燃烧再进行分级，主要的燃烧过程在第一段完成，在第二段补充部分氧气，完成全部的燃烧过程和气化过程，从而煤的化学反应过程经历了脱水分和挥发份燃烧气化再燃烧再气化5个反应阶段，而不是传统的脱水分和挥发份燃烧气化，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，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，从而实现煤的非熔渣熔渣分级气化。由于二

4、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，气化反应更加充分。下部温度的提高使气化炉的排渣更加顺畅。本工艺的关键是非熔渣段和熔渣段的温度控制。通过氧气的分级加入，在第一段和第二段同时加入氧气的条件下可以降低气化炉喷嘴附近的温度，提高气化炉下部的温度，从而使气化炉内的温度分布更加合理，并延长喷嘴的使用寿命。结合氧气的分级加入，在第一段还可以加入部分CO2、N2、水蒸气或者其他气体作为调节介质，控制氧气和水煤浆的预混程度，调节化学反应进行的快慢和进行程度，利用化学反应本身来控制火焰中心距喷嘴端面的距离和火焰中心区的温 2度，进一步降低喷嘴区的

5、温度，实现气化炉内温度分布的深度调控。根据非熔渣熔渣分级气流床气化的反应过程和理论分析，可以看出这一工艺的主要特点有：（1） 氧气的分级加入提高气化炉下部的温度，整个气化炉的平均温度得到提高，气化反应更加充分，下部温度的提高使气化炉的排渣更加顺畅，也为加大炉型的长径比创造了条件，有利于降低气化炉大型化的成本。（2） 采用CO 2、N 2调节火焰中心的温度和距离喷嘴端面的距离，降低喷嘴附近的温度，延长喷嘴的使用寿命；二次氧气加强了气化炉内的物料混和，气化反应加强；物料混和的加强，延长了物料的停留时间，气化反应进行更加彻底；减少了第二段的回流区，气化炉的有效气化空间增加，同样体积气化炉的生产能力提

6、高；增加二次氧气系统并不会增加整个气化系统的复杂性和对测量、操作和控制精度的要求，有利于装置的稳定运行。3不同气化装置运行指标比较 装置能有效气力 成分吨煤(CO+H2% /(台·日 比氧耗 Nm 3O 2 /kNm3(CO+H2 比煤耗 kg 煤 碳转化/kNm3(CO率 +H2 气化装置引进上海焦水煤化有限浆气公司1 化炉第一阶段氧气不分级第二阶非熔段氧气渣分级，熔渣主喷嘴分级 中心不气化加CO 2 炉 第二阶段氧气分级，主喷嘴中心加入CO 2 备注 神府煤，煤浆浓度62.5神府煤，煤浆浓度60.5华亭、神府煤各半，煤浆平均浓度60.16% 华亭、神府煤各半，煤浆平均浓度59.7

7、44推 广 应 用 前 景 与 措 施中国既是能源的消费大国，也是能源的生产大国。我们之所以能够立足国内，解决我们的能源问题，主要取决于中国能源的状况和结构。我国煤炭资源非常丰富，在能源结构中占主体地位，从消费结构看煤炭占67%，从能源的生产结构看，煤炭占76%。作为煤炭大国的中国，油价高涨迫使我们必须发展自已的清洁煤技术，非熔渣熔渣分级气化技术是清洁煤技术的组成部分，对保障国家能源安全有一定作用。推广应用前景1煤制油（1）煤直接液化中的制氢煤直接液化是将煤制成油煤浆，于450左右的1030MPa 压力下催化加氢，获得液化油，并进一步加工成汽油、柴油及其它化工产品。（2）煤间接液化中的制气煤间

8、接液化是将煤气化并制得合成气（CO 、H 2），然后通过F-T 得到发动机燃料油和其它化工产品。2煤化工（1）煤气化合成二甲醚技术二甲醚可以代替柴油用作发动机燃料，也可以作为民用燃料替代LPG 。（2）煤气化合成甲醇、乙烯甲醇可以直接用作发动机燃料，也可以进一步加工成乙烯，成为煤化工的龙头。3、煤气化联合循环发电经煤制气，以煤气为原料直接驱动燃气轮机发电，燃气轮机尾气发生蒸汽，再驱动蒸汽轮机发电是一条最清洁的煤发电路线。煤炭中的全部S 元素可生产成商品单体硫磺，大部分灰分可以生成玻璃体的小颗粒，作为建筑材料使用。5措施：1、 进一步开发新的技术水冷壁气化炉的研究：为了扩大煤种的适应性，采用膜式

9、水冷壁是一个比较好的选择。化工研究、设计与热工研究、设计是两个不同的技术领域，但是在膜式水泠壁气化技术是两个技术领域的交叉区域，在膜式水冷壁气化技术的研究、设计中，开发方与热工行业的专家紧密结合，工作进展十分顺利，目前气化炉的工程设计图纸已经完成，具备了制造的基本条件。干粉进料的研究：发电行业IGCC 中使用煤气，干粉进料的效率高于水煤浆进料，干粉进料是我们必须研究的课题。目前经典的干粉进料方式是分仓加压，这种方式是切实可行的，但过程过于复杂。我们已经开展前期研究，并就干粉泵申请了专利。干粉泵是一个全新的概念，开发工作会遇到很多困难，但是对推广应用十分重要，应当努力去做。2、进一步强化产学研团

10、队，尽快把技术转化成生产力争取与更多企业结合，降低企业的建设投资和运行成本，在市场条件下，以双赢方式把技术转化为生产力。6主 要 技 术 文 件 目 录 及 来 源1. 非熔渣熔渣分级气化技术开发工作报告北京达立科科技有限公司2. 非熔渣熔渣两段式煤气化科研开发技术报告清华大学热能工程系3. 非熔渣熔渣分级气化技术工业示范项目运行报告山西丰喜肥业（集团）股份有限公司4. 非熔渣熔渣分级气化技术现场考核报告中国石油和化学工业协会专家考核组5. 科技查新报告中国化工信息中心7考 核 组 专 家 考 核 报 告2007年10月19日专家组听取了丰喜肥业（集团）股份有限公司临猗分公司关于装置建设、运行

11、情况和考核前准备工作的汇报；北京达立科科技有限公司关于非熔渣熔渣分级气化技术汇报和清华大学关于该技术研发工作的汇报；讨论并确认了分析和计量仪表、取样分析方法、采集各项工艺指标的正确性与可靠性；确认了山西煤化所提供的气化煤质分析报告，认为考核大纲和现场符合考核通知要求，考核自2007年10月20日上午8点开始，23日上午8点结束。考核期间专家组详细考察了煤场、磨煤制浆、煤气化、粗煤气净化及渣水处理等各工序现场运行情况，对控制室、分析室、现场取样等岗位进行了全程监控。项目考核指标：能力：投煤量500吨/(台·日 ，满足10万吨/年甲醇生产需求 设计煤种：华亭煤（煤质分析见附件1）有效气体

12、成分(CO+H2 ：83碳转化率：98根据现场运行情况和数据分析，考核专家组认为：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：项目 单位 考核数据367.6553.5 比氧耗 Nm3/1000Nm3 (CO+H2 比煤耗 kg/1000Nm3 (CO+H2 有效气成分(CO+H2 % 碳转化率 % 产气率 Nm3干气/kg煤能力吨粗醇/天83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（见附件2，清华大学实

13、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CO 2或N 2）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

14、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O 2切换为CO 2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，煤质分析见附件1。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

15、，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 9用，取得显著效果，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著成果，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。考核组长：孙正泰 副组长：安福 成员：张滋生、李晓黎、张永伟月10 科 技 成 果 完 成 单 位 情 况 序号1.2.3.4.5.6.7.8. 完成单位名称 邮政编码所在省 市代码 详细地址 隶属省部单位属性 北京达立科科技有限公司北京市海淀区北三环中路31号凯奇大厦4层清华大学北京市海淀区中关村 山西丰喜肥业（集团）公司临猗分公司

16、教育部山西省临猗县城西郊 注：1完成单位序号超过8个可加附页。其顺序必须与鉴定证书封面上的顺序完全一致。2完成单位名称必须填写全称，不得简化，与单位公章完全一致，并填入完成和名称的第一栏中。其下属机构名称则填入第二栏中。3所在省市代码由组织鉴定单位按省、自治区、直辖市和国务院各部门及其他机构名称代码填写。4详细通信地址要写明省（自治区、直辖市）、市（地区）、县（区）、街道和门牌号码。5隶属省部是指本单位和行政关系隶属于哪一个省、自治区、直辖市或国务院部门主管。并将其名称填入表中。如果本单位有地方/部门双重隶属关系，请按主要的隶属关系填写。6单位属性是指本单位在1. 独立科研机构 2.大专院校

17、3.工矿企业 4.集体或个体企业 5.其他五类性质中属于哪一类，并在栏中选填1.2.3.4.5即可。13主 要 研 制 人 员 名 单 序号123456789101112 姓 名 顾大地 岳光溪 王中刚 张建胜 韩喜民 柳小峰 吴存仓 卢正滔 赵东兴 李思斌 吕俊复 马宏波 性别 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 术 职 称 总经理/高工 教授 总经理/高工 副教授 总工/高工

18、副总经理/高工 厂长/高工 教授级高工 主任/高工 副总经理/高工 教授 主任/高工 文化程度 工 作 单 位大学 大学 大学 博士 大学 大学 大学 大学 大学 大学 博士 大学 对成果创造性贡献 北京达立科科技有限公司 技术主要负责人 清华大学 山西丰喜肥业(集团 公司 清华大学 山西丰喜肥业(集团 公司 山西丰喜肥业(集团 公司 山西丰喜肥业(集团 公司 北京达立科科技有限公司 山西丰喜肥业(集团 公司 北京达立科科技有限公司 清华大学 山西丰喜肥业(集团 公司 科研开发主要负责人 公司技术总负责人 科研开发负责人 公司技术负责人 项目建设和开工负责人 装置开车负责人 项目设计负责人 装置开车负责人 专利权人之一, 参与技术方案制定 科研开发参加人 装置建设和开工负责人14科 成果名称 研究起始时间 单位名 称 成 果 第 一 完 成 单 位 隶属省 部 所在地 区 联 系 人 邮政编 码 通信地 址 鉴 定 日 期 组 织 鉴 定 单 位 名 称 成果有无密级 成 果 水 平 任 务 来 源 （1） （2） （1） 100088 技 成 果 登 记 表 非熔渣熔渣分级气化技术 2001.10 北京达立科科技有限公司 代码 代码 010 名称 名称 顾大地 联系电话 1. 北京市 单位 属性 （5 ） 82