多喷嘴对置式煤气化技术.doc

多喷嘴对置式煤气化技术多喷嘴对置式煤气化技术一、背景 我国能源结构的特点是富煤、缺油、少气我国以煤为主的能源结构和国际能源市场形势，决定了我国必须立足国情，大力发展洁净煤技术，以此支持国民经济的快速发展，缓解油品供应紧张，保障**煤气化技术是发展煤基化学品、煤基液体燃料、IGCC 发电、多联产系统、制氢、燃料电池等过程工业的基础，是这些行业的共性技术、关键技术和龙头技术（如图 1 所示），对发展经济和保障**具有重要的战略意义国内在建的和处于筹建中的甲醇装置、合成氨装置、煤制油装置，已展现了对煤气化技术的强劲需求图图 1 1 煤气化技术重要地位简图煤气化技术重要地位简图 我国自上世纪 80 年代开始引进国外煤气化技术，多年来一直依赖进口、受制于人据此估算，引进煤气化技术的专利实施许可费已高达 2 亿多美元，这还不包括昂贵的专有设备费和现场技术服务费等据估计，专有设备耗费外汇也高达数亿美元在国家有关部委的支持下，华东理工大学洁净煤技术研究所（煤气化教育部重点实验室）于遵宏教授带领的科研团队经过 20 多年的研究攻关，和兖矿集团有限公司合作，成功开发了具有完全自主知识产权、国际首创的多喷嘴对置式水煤浆气化技术，并成功地实现了产业化，在国内外产生了重大影响。

多喷嘴对置式水煤浆气化技术的工艺原理如图 2 所示，主要包括多喷嘴对置式水煤浆气化工序、分级净化的合成气初步净化工序、直接换热式含渣水处理工序 图图 2 2 多喷嘴对置式水煤浆气化技术工艺原理简图多喷嘴对置式水煤浆气化技术工艺原理简图 二、技术研发历程 多喷嘴对置式水煤浆气化技术是由华东理工大学洁净煤技术研究所（煤气化教育部重点实验室）于遵宏教授带领的科研团队历经“九五”、“十五”和“十一五”科技攻关开发成功九五”期间，华东理工大学、鲁南化肥厂、中国天辰化学工程公司共同承担了国家“九五”科技攻关项目“新型（多喷嘴对置）水煤浆气化炉开发”，并完成了 22 吨煤/天规模的中试实验在原国家石油和化学工业局的主持下，现场考核专家组于 2000 年 10 月 11 日上午 9 时 22 分起对多喷嘴对置式水煤浆气化中试装置进行了现场 72 小时考核2000 年 10 月 31 日，“新型(多喷嘴对置)水煤浆气化炉开发”通过原国家石油和化学工业局主持的专家鉴定，在水煤浆气化领域达到国际领先水平 图图 3 3 吊装中的多喷嘴中试气化炉吊装中的多喷嘴中试气化炉图图 4 4 多喷嘴对置式水煤浆气化炉中试装置喷嘴平台多喷嘴对置式水煤浆气化炉中试装置喷嘴平台“十五”期间，华东理工大学、兖矿集团承担了 863 重大项目“新型水煤浆气化技术”，建成了千吨级工业示范装置－兖矿国泰化工有限公司（单炉日处理1150 吨煤，4.0MPa），以及山东华鲁恒升化工有限公司大氮肥国产化项目（单炉日处理 750 吨煤，6.5MPa）。

“十一五”期间，多喷嘴水煤浆气化技术一方面被广泛认可和接受，进入大规模商业推广阶段；同时，在科技部 863 重大项目的支持下，多喷嘴水煤浆气化技术要建设日处理 2000 吨级气化炉，并与煤气化多联产、IGCC 等整合配套，为现代大型煤化工产业提供了坚实的技术支撑 三、工业示范装置运行情况 多喷嘴对置式水煤浆气化技术已成功应用于工业生产装置中 (1) 山东华鲁恒升化工股份有限公司 通过专利实施许可的方式，并在国家发改委“十五”重大技术装备研制项目的支持下，多喷嘴对置式水煤浆气化技术应用于山东华鲁恒升化工股份有限公司大氮肥国产化工程，建设了一台多喷嘴对置式水煤浆气化装置(6.5MPa，750t煤/d)2004 年 12 月该气化装置投入试运转2005 年 6 月初开始，多喷嘴对置式水煤浆气化炉投入正式运行 该气化装置自 2005 年 6 月初正式运行，至今已经运行近 3 年该气化炉运转稳定可靠，工艺指标先进该气化炉的技术特色体现在： ①烧嘴及耐火砖使用寿命长； ②负荷调节灵活，烧嘴间负荷调节灵活，气化炉整体负荷调节范围宽； ③比煤耗低、发气量大、渣中含碳量低 (a)(a) 多喷嘴对置式气化炉(b)(b) 气化烧嘴平台 图 5 5 多喷嘴对置式水煤浆气化技术示范装置( (山东华鲁恒升化工股份有限公司) ) (2)(2) 兖矿国泰化工有限公司兖矿国泰化工有限公司 兖矿集团有限公司在山东鲁南(兖矿国泰化工有限公司)建设多喷嘴对置式水煤浆气化炉及配套工程，利用两台日处理 1150 吨煤多喷嘴对置式水煤浆气化炉(4.0MPa)配套生产 24 万吨甲醇、联产 71.8MW 发电。

气化装置由中国天辰化学工程公司设计示范装置于 2003 年 5 月 1 日正式开工建设，由中国化学工程第三建设公司负责气化装置、空分装置的建设气化炉由哈尔滨锅炉厂制造 (a)(a) 气化框架夜景(b)(b) 气化烧嘴平台 图 6 6 多喷嘴对置式水煤浆气化工业示范装置( (兖矿国泰化工有限公司) ) 气化装置于 2005 年 7 月 21 日 11:26 一次投料成功，一次打通整个工艺流程，在完成 80 小时连续、稳定运行后，于 2005 年 7 月 25 日 8:00 计划停车(当时兖矿国泰化工有限公司的空分装置尚未具备运行条件，借用兖矿鲁南化肥厂的氧气进行气化系统试运行)2005 年 10 月 15 日，在空分装置具备条件后，该装置正式进入工业运行至今，A#、B#气化炉累计运行超过 25000 小时2006 年，兖矿国泰生产甲醇 23.4 万吨2006 年，兖矿国泰甲醇产量超过 30 万吨 2008 年 1 月 12 日至 2008 年 3 月 26 日，A#、B#炉同时连续运行 74 天后，A#炉计划停车，B#炉继续运行至 2008 年 4 月 7 日，B#连续运行 88 天，创造了新的运行记录。

中国石油和化学工业协会组织现场考核专家组于 2005 年 12 月 11 日~18 日在山东省滕州市木石镇(兖矿国泰化工有限公司)对“多喷嘴对置式水煤浆气化技术”进行了现场工业运行考核多喷嘴对置式水煤浆气化工业装置以北宿精煤为原料，现场考核的主要技术指标为：比氧耗：309Nm3O2/1000Nm3 (CO+H2)； 比煤耗：535kg 煤/1000Nm3 (CO+H2)； 合成气有效成分 CO+H2：84.9%； 碳转化率：>98%； 气化压力：4.0MPa； 气化温度：~1300℃； 气化装置规模：1150 吨煤/天 多喷嘴对置式水煤浆气化工业装置与兖矿鲁南化肥厂引进 Texaco 工业装置所采用的原料煤种相同现场考核证实，装置性能与技术指标达到国际领先水平与国外水煤浆气化技术相比，其技术特点和优势在于： ① 四喷嘴对置式气化炉和新型预膜式喷嘴的气化效率高，技术指标先进与采用国外水煤浆气化技术的兖矿鲁南化肥厂同期运行结果相比，有效气成分提高2~3 个百分点，CO2 含量降低 2~3 个百分点，碳转化率提高 2~3 个百分点，比氧耗降低 7.9%，比煤耗降低 2.2% ② 四喷嘴对置式气化炉喷嘴之间的协同作用好，气化炉负荷可调节范围大，负荷调节速度快，适应能力强，有利于装置大型化。

③ 复合床洗涤冷却热质传递效果好，液位平稳，避免了引进技术的带水带灰问题 ④ 分级式合成气初步净化工艺节能、高效表现为系统压降低，分离效果好，合成气中细灰含量低(<1mg/Nm3) ⑤ 渣水处理系统采用直接换热，热回收效率高，克服了设备易结垢和堵塞的缺陷 2006 年 1 月 8 日通过了中国石油和化学工业协会组织的专家鉴定2006 年 5 月通过科技部组织的国家“863”课题验收兖矿国泰化工有限公司的消耗总结报告中指出，与采用同样煤种的兖矿鲁南化肥厂 Texaco 装置制备合成气用于合成甲醇的煤耗相比，每吨甲醇的煤耗减少 100~150kg，这对于大化工装置来说是非常可观的成本优势四、专利和获奖 多喷嘴对置式气化技术是完全具有自主知识产权的技术，拥有 28发明专利和实用新型专利主要专利证书如下表所示表表 1 1 华东理工大学拥有的水煤浆气化技术领域的专利华东理工大学拥有的水煤浆气化技术领域的专利( (部分部分) )种类专利号专利名称ZL95111750.5带有旋流器的三通道组合式水煤浆气化喷嘴ZL98110616.1多喷嘴对置式水煤浆或煤粉气化炉及其应用ZL01112880.1一种复合床高温煤气冷却洗涤设备及其工业应用ZL01112701.5碳氢化合物为原料煤气生产装置中含渣废水热回收方法ZL01112702.3一种高温煤气洗涤冷却设备及其工业应用发明专利ZL01112700.7以含碳氢化合物为原料气流床生产煤气的初步净化装置ZL200510111484.8多喷嘴水煤浆或粉煤气化炉及其工业应用ZL94214422.8双通道内旋组合式喷嘴ZL97235458.1五通道负荷可控式水煤浆气化喷嘴ZL01210097.8顶部设有喷嘴的多喷嘴对置式水煤浆或煤粉气化炉ZL01239008.9以含碳氢化合物为原料气流床生产煤气的排渣装置ZL01239007.0气流床生产煤气装置中回收含渣废水热量的热水塔ZL02266704.0一种射流型洗涤冷却水均布器ZL200320108896.2设有定位块的洗涤冷却水均布器实用新型专利ZL200520047515.3用于水煤浆或粉煤气化的多喷嘴水煤浆或粉煤气化炉技术开发成功后，受到国家和社会的广泛认可，获得了多项奖励：1. 新型水煤浆气化喷嘴研究与开发，1998 年上海市科技进步一等奖。

2. Texaco 水煤浆气化装置仿真培训系统，1999 年石油和化学工业局科技进步三等奖3. 新型（多喷嘴对置）水煤浆气化炉开发，2001 年科技部、财政部、计委、经贸委“九五”国家重点攻关计划优秀成果奖4. 整体煤气化联合循环发电（IGCC）关键技术，2002 年中国电力科学技术二等奖5. 多喷嘴对置水煤浆或煤粉气化炉及其应用，2003 年中国技术市场协会“金桥奖”6. 多喷嘴对置式水煤浆气化技术，2006 年中国石油和化学工业协会科技进步特等奖7. 大型氮肥全流程技术和成套装置技术开发与应用，2006 年中国石油和化学工业协会科技进步特等奖8. 多喷嘴对置式水煤浆气化技术，2006 年教育部中国高校十大科技进展9．多喷嘴对置式水煤浆气化技术获 2006 年”中国高校-大型企业合作创新 10大案例”10．多喷嘴对置式水煤浆气化技术，2007 年国家科技进步二等奖11．多喷嘴对置水煤浆或煤粉气化炉及其应用，2008 年中国专利优秀奖五、技术推广现状 多喷嘴对置式水煤浆气化技术已经经受了长周期工业运行考验，在工艺指标、稳定性和可靠性和稳定性等各方面都表现出了先进性因此，国内众多煤气化项目纷纷选择该技术。

近两年来，在与国际技术的公开竞争中，多喷嘴气化技术屡屡获胜目前已经签订专利实施许可合同 12 项，累计气化炉台数达到 31 台，日处理总煤量约 4 万吨，节省专利费约 4 亿元，全部投产后预计实现年产值约 200 亿元下表列出了多喷嘴气化技术的国内用户情况 表表 2 2 多喷嘴气化技术的国内用户情况多喷嘴气化技术的国内用户情况 应用单位 气化压力 (MPa) 气化炉设置 (台) 单炉规模 (吨煤/天) 最终产品 所处阶段 华鲁恒升 6.5 1 750 甲醇、合成氨 2004.12 投产，正常运行 兖矿国泰 4.0 3 (2+1) 1150 甲醇、发电2 台 2005.10.16 投产，正常运行；第 3 台气化炉 2007.9.3 投产，正常运行兖矿鲁化 4.0 1 1150 甲醇 2008.7 投产 凤凰化肥 6.5 3 (2+1) 1500 甲醇、合成氨 在建，2008.11 投产 江苏灵谷 4.0 2 (1+1) 1800 合成氨 在建，2009.1 投产 江苏索普 6.5 3 (2+1) 1500 甲醇 在建，2009.3 投产 神华宁煤 4.0 3 (2+1) 2000。