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1、项目编码： 安徽淮化股份有限公司技术开发项目立项建议书（项目类别：新技术）项目名称：淮南煤非熔渣气化工艺技术开发申报单位：安徽淮化股份有限公司起止年限：2010年1月至2011年12月项目负责人：陈 林项目管理员：陈 政研发中心制定2010年 3月 10 日一、立项理由、目的意义及必要性淮南煤非熔渣气化工艺技术开发项目符合国家发展改革委、科技部、商务部联合发布的当前优先发展的高技术产业化重点领域指南（2007年度）中的第五项能源中第77条煤炭的高效安全生产、开发与加工利用中的要求。淮南是华东能源基地，淮南煤田是全国十大煤田之一，煤炭远景贮量444亿吨，探明贮量153亿吨，占华东地区的32%，占
2、全国的19%。淮南煤田是中国黄河以南、特别是中国东南地区资源条件最好的煤田，也是规模最大、最后一块整装煤田。2008年原煤产量6817万吨，煤炭、电力、化工是淮南市国民经济的三大支柱产业。由于淮南地区的煤种具有高灰份、高灰熔点等特点，特别是高灰熔点使淮南煤无法适应目前煤气化技术，这将严重制约淮化煤化工的发展，及安徽煤化工基地的建设。淮化掌握UGI固定床气化、恩德粉煤气化、德士古水煤浆加压气化、多元料浆气化等多种煤气化技术，但这些技术均不能以淮南煤为原料，用的是河南义马煤、甘肃华亭、陕西榆林及内蒙煤等，原料的运输距离及成本成了制约淮化发展的瓶颈。针对以上情况，我们于2006年展开了“双高煤”相关
3、课题研究，试图找寻出一条高效先进的适合淮南煤气化的新型煤气化技术。2008年做了大量的工作：1、2008年5月淮化将2000吨原煤运往浙江的试验厂，2008年7月完成了投煤量为100t/d的小型气流床气化炉试验，试验运行151小时，产出的合成气供下游的合成氨及制氢装置使用。2、2008年8月在淮化水煤浆加压气化炉上进行了100%淮南煤大型工业运行试验，取得了阶段性成功。装置连续稳定运行68小时，运行负荷达到原设计能力的80%，合成气经过计量后送火炬燃烧。煤气组成、比氧耗、比煤耗达到预定指标：干煤气有效成分CO+H2达83-87；比氧耗达380NM3/1000 Nm3（CO+H2）；比煤耗（标）
4、达640kg/1000 Nm3（CO+H2）。3、2008年10月进行了第二次大型工业试验，打通了合成氨生产流程，最大负荷达到原设计能力。但也出现了炉内结块问题，导致气化炉未能长周期运行。4、2008年12月组织申报此技术的发明专利“一种适于高灰分高灰熔点煤的采用固态排渣的气流床煤气化方法”，目前已经进入公开阶段。通过小试试验，完成了投煤量为100t/d的小型气流床气化炉试验，取得了大型试验的基础数据。通过大型工业试验，主要技术指标干煤气有效成分、比氧耗、比煤耗等基本达到国际先进水平，并申请发明专利1项。但是存在炉内灰渣结块、排渣系统能力不足等问题导致气化炉未能长周期稳定运行。困扰淮化发展的瓶
5、颈问题淮南煤气化问题未能最终解决，因此公司决定：通过对制浆系统及炉体结构的进一步改造及优化，今后继续进行长周期大型试验。 二、主要开发、试验内容及技术创新点煤灰熔点测定中还原性气氛下的熔渣流动点FT（T4），对熔渣式气化是一项很重要的指标，经验是气化温度应高出FT（T4）50150。根据这个经验，也就是煤灰熔渣的流动点FT(T4)决定煤气化操作温度。如过高地提高煤气化温度，将增加氧耗和煤耗。根据经验，气化温度每提高100，氧耗要增加6.5%7.5%。淮化现有的气化工艺德士古及多元料浆均采用熔渣式气化，为了使煤灰熔渣有一个合适的流动点FT，气化炉温度一般在1360左右。两种工艺特点是对煤种的适应
6、性较宽，对煤的活性没有严格的限制，但对煤的灰熔点有一定的要求较为苛刻，一般要低于1200。如采用高灰熔点煤为原料，需添加石灰石作助熔剂，使煤灰熔渣有一个合适的流动点FT(T4，一般应不大于1300），煤气化操作温度低于1400，过量地添加石灰石也将增加氧耗和煤耗，同时带来排渣系统的负担，打破灰水系统酸碱平衡，再者大量的钙的沉积导致灰水系统管道堵塞。淮南煤以气煤和1/3焦煤为主，煤质属中等挥发份，特低硫，特低磷，高热值，粘结性好，可磨性好，碳含量高，是一种优质的动力煤和化工原料煤。由于煤的灰熔点高（1500），灰分高（29%），在煤化工的应用上受到限制。如采用熔渣式气化，高灰熔点为了满足液态排渣
7、要求，气化炉炉壁必须耐高温1700左右，目前淮化的德士古气化炉耐高温1360，现有的耐火材料无法满足1700的高温。再者较高的气化温度将带来非常高的氧耗及煤耗，导致经济效益差，失去市场竞争力。现有的煤气化技术方案不能满足淮南煤的要求，因此公司决定另辟蹊径，开展淮南煤非熔渣式气化工艺技术开发研究。即用控制氧气量来控制炉温，使炉内反应温度低于灰熔点（T1），使灰渣以固态的方式从炉内排出，即“固态排渣”。本次研究拟在合成氨二厂气化装置上进行，该装置有三台气化炉两开一备，采用美国德士古(TEXACO)水煤浆加压气化技术，是日本宇部公司(UBE)设计的。于2000年8月化工投料试车一次成功, 成为国内继
8、山东鲁化、上海焦化、陕西渭化之后, 第四套运行的德士古装置。气化装置生产能力为有效气(CO+H2)126.4万Nm3/d，配套的合成装置日产合成氨600吨。具体研究内容如下：1、备煤车间按要求及时调整输煤煤种，保证项目长周期运行所需淮南煤的输送，制浆工段煤仓V1204专门用于储存淮南煤，拿出一套磨煤系统供项目专用。2、制浆工段改造现有废浆槽，加高3米，用于煤浆储备，保证单台气化炉长周期运行使用，槽壁增设加强筋，更换搅拌器，配管使之与高压煤浆泵P1301-1进口连接。3、合成氨二厂拿出1#气化炉F1301-1供项目大型工业试验使用。4、根据灰渣含C量、炉内结块等试验情况适时优化炉内压力、温度、反
9、应时间等参数，并对排渣系统进行相应的改造，包括渣口、渣池的改造及排渣时间的调整等。5、通过大型工业试验的长周期稳定运行，解决炉内灰渣结块的问题，采集满足工艺设计的数据，通过一系列反应机理的过程模拟，编制出单炉处理煤500吨/日规模以上的淮南原煤气化工业装置设计和运行软件包。技术创新点：1）淮南煤灰熔点FT1600，至今世界上没有高灰熔点煤气化技术，本项目将填补这一世界空白。2）煤种适应性广，特别适合两淮地区“两高”煤。3）排渣系统将得到一定的优化设计。三、项目的技术水平（国际、国内及省市领先、先进）本项目的完成将使我国有能力自行设计与国际先进技术水平相当的又适合我国煤种（占我国煤炭储量的50%
10、的高灰熔点煤）特点的原煤水煤浆加压气流床非熔渣气化技术，工艺过程方面的研究工作具有很强的创新性，可望通过产学研联合攻关，在煤气化方面获得突破性进展，为占我国煤炭总量50%的高灰熔点煤的高效洁净利用探索了一条新的技术路线。项目将填补世界空白，技术水平达到国内领先。四、项目的经济、社会效益及市场推广应用的前景l 形成一种新的煤气化概念和理论，l 获得可工业化的新型原煤加压气流床非熔渣气化工艺技术路线，l 为高灰熔点煤气化工业装置提供设计依据，l 申请国家发明专利24项。在全球经济迅速发展的今天，石油供需矛盾日益突出，2009年我国石油进口依存度高达53%，已严重威胁到我国能源安全和经济建设。寻求新
11、的替代能源势在必行，目前只有通过煤炭液化，合成燃料甲醇、燃料二甲醚途径才可能得到解决，这些技术的核心都必须首先解决煤的气化问题，尤其要解决高灰熔点煤的气化问题。改变传统的利用方式，发展先进洁净煤技术已成为我国煤化工、工业燃气及电力工业技术升级的重大关键性技术。而将储量丰富的高灰熔点煤排除在外的煤气化技术具有极大的局限性，高灰熔点煤气化技术才是真正意义上的先进煤气化技术。高灰熔点煤作为我国一类煤的代表，其储量约占我国煤炭储量的50%，在我国能源消费结构中具有举足轻重的作用。解决其气化技术难题，不仅解决了困扰淮化煤化工发展的瓶颈。同时也为安徽煤化工（淮南）基地建设提供技术支撑。研究成果将广泛应用于
12、氮肥、化工合成、民用燃气、发电等领域，该煤气化技术在国内煤化工行业具有较广的推广应用价值。项目成功后，按每年推广一套装置计算，仅专利费用每年将达5000万元。五、拟采用的开发、试验方法和技术路线（包括工艺流程）高灰熔点煤直接气化是在德士古水煤浆加压气化的基础上，用控制氧气量来控制炉温，使炉内反应温度低于灰熔点，使灰渣以固态的方式从炉内排出，即“固态排渣”。工艺流程：在制浆工序将原料煤经皮带输送机进入棒磨机，再加入适量的水和添加剂制成合格的水煤浆；制浆工序生产的水煤浆经煤浆泵加压后，再经气化炉喷嘴和空分来的纯度在99.8%的氧气混合后进入气化炉，在4.0Mpa的压力和1100高温下反应生成以CO
13、和H2为主的合成气；合成气及灰渣混合物沿下降管进入激冷室水浴,合成气沿上升管向上出气化炉,再经喷嘴洗涤器及洗涤塔洗涤后送入变换工序；合成气中的灰渣经激冷室冷却后形成粗渣,靠重力作用进入锁斗,定期排入渣池回收，用作制造水泥的原料；气化炉和洗涤塔后的分离罐排出的黑水经阀门控制后进入0. 5MPa的高压闪蒸罐闪蒸，闪蒸汽回收利用，闪蒸后的黑水进入沉降池，沉降后的清水循环利用。本次试验拟分四个步骤进行：第一步：在淮化水煤浆加压气化炉上进行了100%淮南煤大型工业运行试验。打通气化流程，装置长周期连续稳定运行一个月以上，运行负荷达到原设计能力的80%。煤气组成、比氧耗、比煤耗达到预定指标。第二步：打通了
14、合成氨生产流程，装置长周期连续稳定运行一个月以上，最大负荷达到原设计能力。第三步：针对试验中暴露出的问题，对气化及净化系统进行改造及优化。第四步：采集到满足工艺设计的数据，编制工艺设计包。六、承担单位现有技术基础条件及承担的主要工作安徽淮化股份有限公司是皖北煤电集团控股的大型煤化工企业，有着50多年的煤化工生产经验，全国化工百强，安徽工业50强。2009年末企业资产总值超34亿元，当年销售收入13.6亿元，净利润2169万元。拥有各类专业技术人员1245余人，其中中、高级专业技术人员960人。与美国德士古、英国阿美科、丹麦托普索、意大利斯娜姆、法国液空、日本丸红、宇部、德国林德等国外知名公司有
15、着良好的合作关系，与国内多家大专院校和科研院所有着密切的联系。淮化汇集了UGI间歇煤气化、富氧连续气化、焦炉气部分氧化、德士古水煤浆加压煤气化、恩德粉煤气化以及煤炭焦化等多种煤气化技术，掌握了煤气化多联产制造化工产品的众多技术。淮化拥有较强技术实力的化工机械制造厂、国家乙级化工设计院和建筑安装工程公司，可以独立完成一、二类压力容器、化工工艺管道的设计、制造和安装。多年来,淮化始终坚持以市场为导向, 以经济效益为中心，围绕发展主旋律，不断深化内部改革,积极实施科技兴企战略,形成了引进、消化、吸收、创新一体化的技术创新体系，培养了一大批掌握化工生产、技术开发、市场营销的高级人才，能够快速消化、吸收、创新国内外先进技术，具有较强的技术创新能力和产业化推广能力。七、主要协作单位现有技术基础条件及承担的主要工作西北化工研究院为我国化工行业集科研、设计、生产、国内外贸易于一体的重点科研单位，是陕西省政府批准的“高新技术企业”，创建于1972。研究院科研装备精良，创新能力强，下属6个不同研究方向的专业研究机构。拥有一批行业内知名的技术专家，一支高水平的技术研究队伍，有10名高级研究人员享有国务院政府特殊津贴待遇，研究院占地十七公顷，工程技术人员500余名，其中高、中级专业技术人员300余名。每年承担大量由国家下达的科研攻关计
