——山西天和煤氣化科技有限公司灰熔聚流化床粉煤氣化技術(shù)研發(fā)紀(jì)實(shí)
   
       在全國人民喜迎祖國60華誕之際，8月16日，從傳統(tǒng)的煤炭資源大省——山西又傳來了令人振奮的消息，山西晉城無煙煤礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司采用我國擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的灰熔聚流化床粉煤氣化技術(shù)建設(shè)的高硫無煙煤潔凈化利用10萬噸/年合成油示范工程，已完成多臺(tái)灰熔聚氣化爐聯(lián)合調(diào)試，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，成功實(shí)現(xiàn)了全流程貫通。這是繼去年9月我國首套應(yīng)用該技術(shù)的加壓灰熔聚流化床粉煤氣化制備合成氨原料氣工業(yè)示范裝置在石家莊金石化肥有限公司投料試車成功，該技術(shù)開始進(jìn)入大型商業(yè)化示范階段之后，在工業(yè)化生產(chǎn)上取得的又一項(xiàng)重大突破。
   
    　　該項(xiàng)目采用我國擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的加壓灰熔聚流化床粉煤氣化技術(shù)，以晉城礦區(qū)儲(chǔ)量豐富，但無單獨(dú)開采和直接利用價(jià)值的“三高”(高硫、高灰、高灰熔點(diǎn))劣質(zhì)無煙煤為原料，產(chǎn)品以優(yōu)質(zhì)93#汽油為主，副產(chǎn)液化天然氣(LPG)、硫黃，并可根據(jù)市場情況調(diào)產(chǎn)精甲醇、二甲醚、乙烯、丙烯等多種化工產(chǎn)品。
   
    　　有關(guān)專家認(rèn)為，由于對(duì)煤種的適應(yīng)性廣，該項(xiàng)目的成功將對(duì)山西乃至全國占煤炭可采儲(chǔ)量相當(dāng)比例的“三高”劣質(zhì)煤資源的潔凈化開發(fā)利用和我國煤化工的發(fā)展產(chǎn)生重要的影響，為我國大型煤化工及多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)快速發(fā)展提供一條經(jīng)濟(jì)、合理、可靠的技術(shù)路線。
   
    　　站在國家煤炭戰(zhàn)略高度創(chuàng)建粉煤氣化研發(fā)基地
   
     　　近幾年，我國煤化工熱正持續(xù)升溫，幾乎所有產(chǎn)煤省份都在進(jìn)行大型煤化工項(xiàng)目的規(guī)劃和實(shí)施，我國正朝著全球最大的煤化工工業(yè)國疾步邁進(jìn)。隨著 Shell、GE-Texaco、GSP等煤氣化技術(shù)先后被引入我國，并逐漸占據(jù)了主要的市場份額，也促使我國在煤氣化新技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域奮起直追，力求有所作為并實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展�？梢哉f，煤氣化技術(shù)的每一次突破，都是業(yè)內(nèi)人士關(guān)注的焦點(diǎn)和熱點(diǎn)。
   
    　　據(jù)了解，目前，我國大多數(shù)企業(yè)仍采用常壓固定床氣化法等落后技術(shù)，而國外近年來主要發(fā)展流化床、氣流床等大型氣化技術(shù)。面對(duì)全球化的市場和國際化的競爭，早在20多年前，中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所就針對(duì)我國煤種多、煙煤多、粉煤多、商品煤灰分高、灰熔點(diǎn)高的特點(diǎn)，開始進(jìn)行煤氣化技術(shù)研發(fā)，并成功開發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的灰熔聚流化床粉煤氣化技術(shù)，先后建成了1噸/日、24噸/日的中間試驗(yàn)裝置，完成了不同種類的煤種試驗(yàn)，并于2001年在陜西城化股份有限公司實(shí)施的工業(yè)化示范項(xiàng)目上取得了成功，在業(yè)界嶄露頭角。但由于該技術(shù)的規(guī)模、壓力等級(jí)與化工合成或未來發(fā)電要求還有一定的差距，他們近10年來又著力進(jìn)行加壓氣化工藝的研究和開發(fā)，相繼在加壓基礎(chǔ)試驗(yàn)研究及復(fù)合床氣化技術(shù)研究等領(lǐng)域取得了相當(dāng)?shù)倪M(jìn)展，為工程放大和配套技術(shù)完善奠定了基礎(chǔ)。
   
    　　2003年11月，由山西省發(fā)展計(jì)劃委員會(huì)主持，在太原召開了“山西高硫無煙煤氣化技術(shù)專家評(píng)審會(huì)”，與會(huì)專家一致認(rèn)為該技術(shù)對(duì)占我國煤炭可采儲(chǔ)量相當(dāng)比例的“三高”煤表現(xiàn)出良好的適應(yīng)性，為山西省乃至全國“三高”煤資源潔凈化開發(fā)利用提供了一條經(jīng)濟(jì)合理的煤氣化技術(shù)路線。為盡快實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的加壓大型化開發(fā)，建議建設(shè)加壓灰熔聚流化床粉煤氣化中試技術(shù)平臺(tái)。
   
    　　2005年4月，為推進(jìn)該技術(shù)的工程化、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，盡快完成大型灰熔聚流化床粉煤氣化技術(shù)自主研發(fā)的艱巨任務(wù)，中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所和山西晉城無煙煤礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司共同組建了山西天和煤氣化科技有限公司(山西省粉煤氣化工程研究中心)，按照“發(fā)展中國煤氣化技術(shù)，服務(wù)能源煤化工產(chǎn)業(yè)”的思路，研究灰熔聚流化床粉煤氣化技術(shù)的加壓大型化、產(chǎn)業(yè)化，并著眼于開發(fā)大規(guī)模市場成套技術(shù)，配套發(fā)展輔助技術(shù)。
   
    　　山西省粉煤氣化工程研究中心技術(shù)委員會(huì)主任王洋在接受CCIN記者采訪時(shí)說，粉煤氣化技術(shù)之所以備受重視的原因是多方面的。從宏觀上看，煤多油少的現(xiàn)狀決定了我國以煤為主要能源的局面在相當(dāng)長的時(shí)期內(nèi)不會(huì)改變。從山西乃至全國的情況看，一方面，發(fā)展煤化工事業(yè)是山西煤炭企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的需要，也是解決高硫煤、高灰熔點(diǎn)煤資源問題的需要；另一方面，我國諸多大型煤礦，經(jīng)過長期的高強(qiáng)度開采，煤炭資源的蘊(yùn)藏狀態(tài)已經(jīng)發(fā)生了明顯變化，上層的低硫、低灰煤接近枯竭，下層的高硫、高灰煤(占總儲(chǔ)量的20%~40%)由于環(huán)保和市場的限制，無法開采利用。雖然這些老礦井的生產(chǎn)設(shè)施條件非常完備，也將被迫面臨轉(zhuǎn)產(chǎn)或破產(chǎn)，大量人員需要社會(huì)安置，礦井大量資產(chǎn)將被閑置。在提倡節(jié)能減排、資源高效利用的今天，許多新礦也在考慮其資源的合理利用，為此必須開發(fā)適應(yīng)高灰熔點(diǎn)、高灰、高硫煤的大規(guī)模利用技術(shù)。立足于煤炭利用的戰(zhàn)略考慮以及受社會(huì)責(zé)任感的驅(qū)動(dòng)，也基于企業(yè)的實(shí)際發(fā)展需要，在山西省政府的支持下，山西天和煤氣化科技有限公司(山西省粉煤氣化工程研究中心)應(yīng)需而生。
   
    　　針對(duì)國情確定技術(shù)方向企院聯(lián)合加快研發(fā)進(jìn)程
   
    　　我國以煤為主要能源的現(xiàn)狀致使高硫、高灰熔點(diǎn)煤的資源化問題日益突出，而煤炭資源的開發(fā)又必須兼顧能源安全、環(huán)境友好及經(jīng)濟(jì)效益。正是這種國情和諸多制約因素，決定了我國粉煤氣化技術(shù)的研發(fā)必須要走高效潔凈利用之路。
   
     　　山西天和煤氣化科技有限公司(山西省粉煤氣化工程研究中心)成立后，充分發(fā)揮企院聯(lián)合的優(yōu)勢，在中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所多年的研發(fā)基礎(chǔ)上，不斷對(duì)加壓灰熔聚流化床粉煤氣化技術(shù)加以改進(jìn)和提高，并將此項(xiàng)技術(shù)從小型裝置的研發(fā)向大型工程的開發(fā)推進(jìn)，使灰熔聚流化床粉煤氣化技術(shù)的加壓大型化、產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程和商業(yè)化推廣邁入了嶄新的階段，并逐步在國際煤化工技術(shù)市場上占有了一席之地。研究表明，灰熔聚流化床粉煤氣化技術(shù)是煤炭高效、潔凈利用的核心技術(shù)，對(duì)煤種的適應(yīng)面廣，不僅適用于山西省的煤種，而且適用于我國所有高灰、高硫煤炭，特別符合我國國情。
   
    　　山西天和煤氣化科技有限公司董事長袁建衛(wèi)表示，自成立之日起，山西天和煤氣化科技有限公司就確立了發(fā)展宗旨，即響應(yīng)國家節(jié)能減排方針，面向國家重大能源戰(zhàn)略需求，以市場為導(dǎo)向，以灰熔聚流化床粉煤氣化技術(shù)加壓大型化、工程化、產(chǎn)業(yè)化研發(fā)為核心，以開發(fā)國際水平先進(jìn)煤氣化技術(shù)為目標(biāo)，建設(shè)高水平的產(chǎn)業(yè)化研發(fā)基地，形成國際一流的工程化研究驗(yàn)證環(huán)境和技術(shù)集成能力，為工業(yè)生產(chǎn)提供成套適應(yīng)性寬、大型化、高效、環(huán)保的煤氣化工藝、技術(shù)和裝備。
   
    　　借助企院聯(lián)合的創(chuàng)新模式，灰熔聚流化床粉煤氣化技術(shù)的研發(fā)進(jìn)程明顯加快。2006年，建成了半工業(yè)化加壓灰熔聚流化床粉煤氣化技術(shù)試驗(yàn)平臺(tái)；2007年 12月，在半工業(yè)化加壓灰熔聚流化床粉煤氣化技術(shù)平臺(tái)上完成了晉城無煙煤1.0MPa72小時(shí)運(yùn)行；2008年，山西晉城無煙煤礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司10 萬噸/年MTG(甲醇制汽油)項(xiàng)目的0.6MPa煤氣化工業(yè)裝置投入建設(shè)；2008年7月，在山西晉城無煙煤礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司支持下，山西天和煤氣化科技有限公司開始承擔(dān)國家“863”計(jì)劃項(xiàng)目，建設(shè)適應(yīng)我國國情的千噸級(jí)煤氣化工業(yè)示范工程；2008年9月，石家莊金石化肥有限責(zé)任公司0.6MPa工業(yè)裝置實(shí)現(xiàn)工業(yè)化運(yùn)行。
   
    　　目前，山西天和煤氣化科技有限公司(山西省粉煤氣化工程研究中心)的工作重點(diǎn)是加壓氣化技術(shù)的進(jìn)一步研發(fā)，研究中心投資3000萬元的3.0MPa半工業(yè)加壓灰熔聚流化床粉煤氣化技術(shù)平臺(tái)已經(jīng)建成并開始調(diào)試，不久將能提供單臺(tái)爐能力達(dá)到 500~1000噸煤/日的氣化技術(shù)，單臺(tái)可配套10萬~20萬噸/年甲醇或合成氨裝置，為大型煤化工項(xiàng)目提供技術(shù)和裝備。
   
    　　節(jié)能減排既定目標(biāo)明確粉煤氣化技術(shù)特點(diǎn)突出
   
    　　大型灰熔聚流化床粉煤氣化技術(shù)的研發(fā)，歸根結(jié)底是要實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)，這也是山西天和煤氣化科技有限公司(山西省粉煤氣化工程研究中心)在長期的研發(fā)過程中始終遵循的原則，并因此成就了我國自主研發(fā)的加壓灰熔聚流化床粉煤氣化技術(shù)的諸多特點(diǎn)和優(yōu)勢。
   
    　　王洋認(rèn)為，節(jié)能減排既是我國的一項(xiàng)基本國策，也是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，需要全方位的分析和思考。煤氣化將煤從固態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，可進(jìn)行凈化處理，進(jìn)而用作潔凈燃料或合成原料。問題在于，煤氣化技術(shù)必須適應(yīng)我國的煤炭資源特性。
   
     　　他分析，目前，適用于低灰熔點(diǎn)、低灰煤的液態(tài)排渣氣流床氣化爐具有較高的碳轉(zhuǎn)化率和運(yùn)行可靠性，已為市場廣泛接受，但對(duì)高灰熔點(diǎn)煤和高水份煤來說，這種技術(shù)在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)方面卻缺乏可行性。以灰分(A)22%，發(fā)熱量(Q)24MJ，灰熔點(diǎn)(FT)1500℃的煤(這是我國具有代表性的煤種)為例，排除氣流床氣化過程中磨礦、輸送、制漿及助熔劑添加等造成運(yùn)行成本上升的因素，僅綜合考慮選煤回收率和氣化效率兩項(xiàng)指標(biāo)，灰熔聚流化床粉煤氣化技術(shù)能達(dá)到與氣流床氣化技術(shù)相同的能量轉(zhuǎn)化效率，且前者的效率更高。所以在制訂節(jié)能減排方案時(shí)一定要以煤源為依據(jù)，全面比較。
   
    　　據(jù)介紹，灰熔聚流化床粉煤氣化技術(shù)以碎煤為原料，以空氣、氧氣或富氧為氧化劑，水蒸氣或二氧化碳為氣化劑，床層物料在適當(dāng)?shù)牧６群蜌馑傧路序v流化，使氣固兩相充分混合，在部分燃燒產(chǎn)生的高溫下一次實(shí)現(xiàn)破黏、脫揮發(fā)份、氣化、灰團(tuán)聚及分離、焦油及酚類的裂解再氣化等過程。獨(dú)特的氣體分布器和灰團(tuán)聚分離裝置使灰渣團(tuán)聚成球，借助重量差異與半焦分離，連續(xù)有選擇地排出低碳含量的灰渣，提高了床內(nèi)碳含量和操作溫度，從而使其適用的煤種拓寬到低活性煙煤乃至無煙煤。
   
     　　據(jù)王洋介紹，灰熔聚流化床粉煤氣化技術(shù)具有以下主要特點(diǎn)：一是煤種適應(yīng)性廣，適合我國國情，可實(shí)現(xiàn)原料本地化。二是碎煤干法進(jìn)料，干法排渣，能耗低，氧耗低。三是灰團(tuán)聚成球，與半焦選擇性分離，排灰碳含量低。四是無廢氣排放，煤氣不含焦油和揮發(fā)酚類，洗滌水易凈化。五是操作溫度適中，運(yùn)行維護(hù)成本低，可靠性高。六是擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，投資僅為引進(jìn)氣化技術(shù)的40%~50%。此外，該技術(shù)還可直接用作城市煤氣、化工合成用原料氣和先進(jìn)的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電用燃?xì)狻?BR>   
    　　目前，灰熔聚流化床粉煤氣化技術(shù)已得到國家科委、國家計(jì)委三個(gè)五年計(jì)劃的支持。經(jīng)過中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所多年的艱苦努力，尤其是山西天和煤氣化科技有限公司(山西省粉煤氣化工程研究中心)成立后，充分發(fā)揮企院聯(lián)合的優(yōu)勢，形成了我國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的灰熔聚流化床粉煤氣化成套技術(shù)，并實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化應(yīng)用，具有國際先進(jìn)水平，先后取得了國家發(fā)明專利和實(shí)用新型專利，獲得了中國科學(xué)院科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)、國家“八五”科技成果獎(jiǎng)等。
   
    　　核心技術(shù)奠定創(chuàng)效基礎(chǔ)大型工程瞄準(zhǔn)國際一流
   
    　　已經(jīng)初步形成的核心技術(shù)大型化、產(chǎn)業(yè)化和工程化及成套技術(shù)設(shè)備的集成化優(yōu)勢，為山西天和煤氣化科技有限公司(山西省粉煤氣化工程研究中心)取得加壓氣化工業(yè)示范效果，創(chuàng)造商業(yè)化運(yùn)行業(yè)績打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。這是該企業(yè)長期實(shí)施做強(qiáng)煤氣化核心技術(shù)品牌戰(zhàn)略所取得的豐碩成果，為中國煤氣化工業(yè)躋身國際一流樹立了信心。
   
     　　灰熔聚流化床粉煤氣化技術(shù)的突破性研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程是無止境的。據(jù)有關(guān)專家介紹，以將低壓灰熔聚流化床粉煤氣化技術(shù)提升為加壓灰熔聚流化床粉煤氣化技術(shù)為例，低壓灰熔聚流化床粉煤氣化工業(yè)示范裝置單爐生產(chǎn)能力小，氣化裝置不得不采取多系列配置，不僅需增加投資、占地面積和人工，而且低壓煤氣必須經(jīng)過壓縮才能進(jìn)入后續(xù)系統(tǒng)。因此，提高操作壓力等級(jí)，從而實(shí)現(xiàn)氣化爐處理能力的大型化開發(fā)，是灰熔聚流化床粉煤氣化技術(shù)產(chǎn)業(yè)化必須解決的重大技術(shù)問題。
   
     　　為此，早在10年前，中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所就開始進(jìn)行加壓灰熔聚流化床粉煤氣化技術(shù)小型裝置的研發(fā)，加壓試驗(yàn)研究了灰熔聚流化床的加壓氣化特性，為大型化工程開發(fā)提供工程設(shè)計(jì)方法和依據(jù)，獲得了有效的工程數(shù)據(jù)，積累了豐富的操作經(jīng)驗(yàn)。正是在多年研發(fā)的基礎(chǔ)上，山西天和煤氣化科技有限公司(山西省粉煤氣化工程研究中心)才能在加壓試驗(yàn)工業(yè)示范裝置建設(shè)和中試基地試驗(yàn)中不斷取得突破。
   
    　　關(guān)于進(jìn)一步強(qiáng)化灰熔聚流化床粉煤氣化技術(shù)煤種適應(yīng)性廣、成本低和投資少等競爭優(yōu)勢，袁建衛(wèi)強(qiáng)調(diào)，必須貫徹實(shí)施企業(yè)制定的戰(zhàn)略發(fā)展方針：落實(shí)全面、協(xié)調(diào)、可持續(xù)的科學(xué)發(fā)展觀，堅(jiān)持以市場為導(dǎo)向、技術(shù)是硬道理的產(chǎn)業(yè)發(fā)展原則；重視科研開發(fā)，強(qiáng)化中試及工程化能力，加快技術(shù)成果轉(zhuǎn)化，做到自主開發(fā)與引進(jìn)技術(shù)相結(jié)合，培育核心技術(shù)，積極開發(fā)市場，逐步實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增長；創(chuàng)新市場模式，完善市場網(wǎng)絡(luò)，實(shí)施品牌、服務(wù)戰(zhàn)略，提高技術(shù)市場競爭力；企業(yè)經(jīng)營與資本經(jīng)營并舉，整合內(nèi)外部資源，發(fā)揮內(nèi)部優(yōu)勢，利用外部資源，在資源優(yōu)勢地區(qū)發(fā)展優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)。
   
    　　王洋在談到今后幾年的工作構(gòu)想時(shí)說，將在加壓中試平臺(tái)上進(jìn)一步開展加壓氣化系統(tǒng)試驗(yàn)，完成加壓氣化技術(shù)的工程化研發(fā)，形成可靠的工業(yè)化成套技術(shù)。進(jìn)一步完成加壓氣化工業(yè)示范，開展商業(yè)化運(yùn)行，從而做強(qiáng)核心品牌技術(shù)，開拓相關(guān)氣化領(lǐng)域。他強(qiáng)調(diào)，面對(duì)我國大多數(shù)企業(yè)仍采用常壓固定床氣化的落后局面，以及大規(guī)模氣化技術(shù)的市場需求，灰熔聚流化床粉煤氣化技術(shù)必須完成加壓技術(shù)的系統(tǒng)研發(fā)，這需要做好3項(xiàng)工作。首先，結(jié)合基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究，利用技術(shù)開發(fā)及創(chuàng)新的有利條件，不斷提高技術(shù)水平和技術(shù)的可靠性。其次，在技術(shù)研發(fā)中融合相關(guān)技術(shù)要素，聯(lián)合工程研究機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)集成創(chuàng)新。再次，處理好技術(shù)引進(jìn)與自主創(chuàng)新的關(guān)系，依靠自己的科技力量實(shí)現(xiàn)核心技術(shù)的同時(shí)，吸收引進(jìn)國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，完成系統(tǒng)集成。
   
    　　我們期待，以山西晉城無煙煤礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司和中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所結(jié)成的堪稱典范的企院聯(lián)合模式為依托，山西天和煤氣化科技有限公司(山西省粉煤氣化工程研究中心)一定能完成他們所承擔(dān)的國家“863”計(jì)劃項(xiàng)目，從2008年7月起用3年時(shí)間建成適應(yīng)我國國情的千噸級(jí)煤氣化工業(yè)示范工程，為我國加壓灰熔聚流化床粉煤氣化技術(shù)的提高、推廣和產(chǎn)業(yè)化做出更大的貢獻(xiàn)，為我國煤氣化工業(yè)的發(fā)展?fàn)幑猓?nbsp; (中國化工報(bào))