一、项目简介

　　中科院山西煤炭化学研究所先后承担完成了多项国家层面的科技攻关、973、863项目和中科院知识创新项目，开发了灰熔聚流化床气化技术、复合流化床气化技术、多段分级转化流化床气化技术，其中灰熔聚流化床气化技术已成功应用于晋城煤业集团10万吨/年MTG合成油项目（6台0.6MPa灰熔聚气化炉，单台气化炉日处理300~330吨煤劣质无烟煤，2009年6月投入生产运行）和云南文山铝业有限公司80万吨/年氧化铝项目配套煤气工程（3台灰熔聚气化炉，设计压力0.4MPa，单台气化炉日处理褐煤450吨，2012年9月投产）。

　　1. 灰熔聚流化床煤气化技术

　　灰熔聚流化床气化技术系中国科学院山西煤炭化学研究所历经30多年技术研发成果，并已实现工业化应用的成熟的气化技术。以末煤为原料（＜8mm），以空气或富氧或氧气为氧化剂，水蒸汽或二氧化碳为气化剂，在适当的煤粒度和气速下促使床层中粉煤沸腾，并发生强烈返混，达到气固两相充分混合。利用流化床较高的传热、传质速率特点，使气化反应主要区域内温度均匀。由于在气化炉采用了独特的气体分布器和灰团聚分离装置，中心射流形成床内局部高温区（1200～1300℃），促使灰渣团聚成球，借助重量的差异达到灰团与半焦的分离，连续有选择地排出低碳含量的灰渣。同时将气化温度从传统流化床煤气化技术＜950℃提高到1000～1100℃，使适用煤种从高活性褐煤或次烟煤拓展到烟煤、无烟煤以及石油焦。该气化工艺系统主要分为六个部分：备煤、供气、气化、除尘、废热回收以及煤气净化系统。2001年完成了“灰熔聚流化床粉煤气化制合成氨原料气技术”的常压工业示范并投入工业运行，该套技术在2002年被国家经贸委列入重点推广技术，2004年又被国家发改委列为中小氮肥企业原料改造技术之一。2008年9月第一套低压灰熔聚流化床粉煤气化工业示范装置在石家庄金石化肥厂建立并完成示范试验。在此基础上，晋城煤业集团10万吨/年高硫煤MTG合成油项目建立了6台0.6MPa加压气化工业装置，2009年6月投入生产运行，单台气化炉日处理300~330吨煤，实现了高灰分、高灰熔点、高硫劣质晋城无烟粉煤的气化利用。2011年4月2日山西省科技厅组织国内相关领域的专家学者对“灰熔聚流化床劣质无烟煤粉煤气化技术开发与工业示范项目”进行了技术鉴定，该研究成果达到了国际领先水平。该技术获得了国家能源科学技术一等奖和山西省科技进步二等奖。2009年云南文山铝业有限公司80万吨/年氧化铝项目配套煤气工程中采用了3台灰熔聚流化床气化炉，设计压力0.4MPa，单台气化炉日处理褐煤450吨，产气量32500~38000Nm3/h，2012年9月投产并验收，该气化炉的投产及平稳运行在燃料气制备行业起到了示范作用。

　　2. 复合流化床气化技术

　　为了提高效率和处理能力，中国科学院山西煤炭化学研究所在灰熔聚流化床气化技术基础上进行了加压复合流化床粉煤气化技术开发。在中国科学院知识创新工程重点项目的支持下，2007年在山西太原建成了一套3.0MPa加压复合流化床气化中试平台，复合流化床气化炉是由灰熔聚流化床和干煤粉气流床气化炉集合而成。为解决灰熔聚流化床粗煤气带出细粉（即二级旋风带出的细粉）中的碳含量高，气化碳转化率低的问题，采用气流床高温气化特点将带出的细粉进一步燃烧和气化，从而使复合床流化床气化的碳利用率较灰熔聚流化床大大提高。复合流化床气化工艺流程与灰熔聚流化床气化工艺流程相似，由于二级旋风分离器捕集的细粉要在气化炉气流床段再次气化，因此气化工艺系统增加细粉收集装置及细粉输送系统。

　　3. 多段分级转化流化床气化技术

　　针对国内日益兴起的煤制天然气市场，开发适合于大规模SNG合成用煤气化成套工业技术十分重要。中国科学院山西煤炭化学研究所正在开发多段分级转化流化床气化技术。多段分级转化流化床煤气化技术集成加压灰熔聚流化床粉煤气化和快速循环流化床气化的技术特点，将煤的热解、气化和燃烧过程有机集成，生产富甲烷（约5~8%）的合成气，形成适合于SNG生产过程的先进煤气化技术。在中国科学院战略性先导科技专项和中国第一重型机械股份公司的共同支持下，2013年在山西太原建成了多段分级转化流化床煤气化技术开发平台，进行了加压气化中试试验，下一步进行工业示范。工业装置规模1000～2000吨煤/日台，单台气化炉将满足1~1.5亿立方米/年煤制天然气。

　　二、技术指标

　　流化床粉煤气化技术制燃料气及合成气技术指标详见下表。

　　*配备三废锅炉总碳利用率98％；**有效气组成— H2+CO+CH4

　　三、产品应用领域及市场前景

　　煤气化技术属于煤炭能源转化的龙头技术，可以用于大规模生产民用、工业用燃料气和合成气，因此有着广阔的市场前景。中国科学院山西煤炭化学研究所煤气化工程研究中心开发的多种流化床煤气化技术具有自主知识产权并且适合我国煤炭特点，可满足我国不同领域对煤气化技术的需求。在化工合成气领域：气化炉的操作压力可以为常压～3.0MPa，单台气化炉日处理煤量100～2000吨，相应地合成气产量大约在8500～100000Nm3/h，合成气可以用于合成乙二醇、天然气（SNG）、二甲醚、合成油、烯烃、低碳混合醇、甲醇及甲醇衍生物等众多碳一化工产品及合成氨。在工业燃料气领域：气化炉的操作压力可以为常压～0.5MPa,并可以对煤气的压力进行能量回收以提高气化系统的整体能源效率，单台气化炉日处理煤量50～500吨，相应地工业燃料气产量大约在10000～40000Nm3/h，工业燃料气可以用在陶瓷、玻璃、钢铁、机械制造、有色金属冶炼等行业中加热工业炉窑或者成品（半成品）。

　　四、主要设备及投资

　　1、主要设备有：

　　煤破碎机、筛分机、干燥机、皮带输送机、煤仓、斗式提升机、进煤锁斗、加压进料器、气化炉、排灰锁斗、煤气冷却器、一级旋风除尘器、二级旋风除尘器、废热锅炉、蒸汽过热器、脱氧水预热器、煤气洗涤冷却塔、DCS控制系统等。生产合成气和燃料煤气时需配套空分制氧装置。其中复合流化床和多段分级转化流化床气化技术均需要增加细粉收集装置及细粉输送系统。

　　2、气化系统总投资及运行成本：

　　工艺设备完全可以国产化，在同等规模的前提下，与气流床气化技术或引进的气化技术相比，投资仅为其50%左右。不同煤种的气化技术经济指标和操作特性存在着显著的差异，需要根据具体煤种特点设计适合其特性的气化炉和配套设备。以年产60万吨甲醇合成气为例，气化系统的总投资（不含空分装置）约为4~5亿元，合成气成本约为0.35~0.48元/Nm3（CO+H2）；以年产12亿立方米工业燃料气（不含空分装置）的总投资约为1.7~2.2亿元,工业燃料气的成本约为0.25~0.35元/Nm3。

　　五、合作形式

　　专利技术使用许可、合作开发和推广。

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