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1、专家介绍l 山西省粉煤气化工程研究中心总工程师。山西省粉煤气化工程研究中心总工程师。l 在中科院山西煤化所长期从事流态化和煤化学工程研究开发，作为项目在中科院山西煤化所长期从事流态化和煤化学工程研究开发，作为项目 负责人成功地开发了灰熔聚流化床粉煤气化技术，为灰熔聚流化床气化技负责人成功地开发了灰熔聚流化床粉煤气化技术，为灰熔聚流化床气化技术第一发明人。术第一发明人。l 作为首席科学家主持国家重点基础研究发展规划项目作为首席科学家主持国家重点基础研究发展规划项目(973)“(973)“煤热解、气煤热解、气化及高温净化过程的基础性研究化及高温净化过程的基础性研究”，为形成新一代煤转化技术奠定了基
2、础。，为形成新一代煤转化技术奠定了基础。l 作为博士生导师注重研究队伍和研究生培养，指导博士生作为博士生导师注重研究队伍和研究生培养，指导博士生1212名，发表论名，发表论文文134134篇。篇。l 获中科院科技进步一等奖两次、国家获中科院科技进步一等奖两次、国家 八五八五 科技攻关重大科技成果奖一科技攻关重大科技成果奖一次、国家发明三等奖一次及若干省、部奖，获国家发明专利和国家实用新次、国家发明三等奖一次及若干省、部奖，获国家发明专利和国家实用新型专利各一项。型专利各一项。张永张永奇奇 王王 洋洋中国科学院山西煤炭化学研究所中国科学院山西煤炭化学研究所山西省粉煤气化工程研究中心山西省粉煤气化
3、工程研究中心 2006. 2006. 5 5. . 28281954年年10月创建于大连市月创建于大连市( (中科院煤炭研究室中科院煤炭研究室) )1961年迁至太原市年迁至太原市1963年扩建为中国科学院煤炭化学研究所年扩建为中国科学院煤炭化学研究所1965年年1978年改名为燃料化学研究所年改名为燃料化学研究所1979年复名为中国科学院山西煤炭化学研究所年复名为中国科学院山西煤炭化学研究所19801980年成立灰熔聚煤气化课题组；年成立灰熔聚煤气化课题组；19941994年扩建为气化室；年扩建为气化室；20012001年改名能源环境工程实验室；年改名能源环境工程实验室；20022002年改
4、名为煤气化工程研究中心；年改名为煤气化工程研究中心；20052005年成立山西煤气化工程研究中心；进行加压灰熔聚煤年成立山西煤气化工程研究中心；进行加压灰熔聚煤 气化工艺大型化的开发。气化工艺大型化的开发。CoalOxygenSteamGasifier Gas Composition(Vol %)H2 25 - 30CO 30 - 60CO2 5 - 15H2O 2 - 30CH4 0 - 5H2S 0.2 - 1COS 0 - 0.1N2 0.5 - 4Ar 0.2 - 1NH3 + HCN 0 -0.3Ash/Slag/PMC + 1/2 O2 COC + O2 CO2C + CO2 2C
5、OC + H2O CO + H2C + 2H2 CH4CO + H2O H2 + CO2CO + 3H2 CH4 + H2O S H2S+COS N NH3+HCN C + O2 CO2H + O2 H2O S O2 SOX N O2 NOX Hg Hg, HgO水水 水蒸汽水蒸汽 CoalAirFlue gas燃烧煤量100100100100温度1000100015001500压力常压常压常压40atm介质空气空气氧氧介质量9003608383产物CO2，N2，H2O，NOx，SOx， 灰H2 CO， CO2，N2，NH3，H2S，COS， 灰产物量1000460173173物理热化学热；易
6、控制调节液渣；化学能80%或合成气气化Lurgi 氧气鼓风气化炉的典型操作结果氧气鼓风气化炉的典型操作结果 煤种来源 粒径（mm）泥 煤褐 煤次 烟 煤烟 煤无烟煤Ireland15.2-40.6Germany1.0-10.1North Dakota1.4-30.5Riotolbio5.1-30.5Sasoll5.1-30.5Westerfield5.1-30.5Charle-ston5.1-30.5Vietnam5.1-30.5 工业分析（wt%）挥发份 57.336.829.130.519.728.929.15.7固定炭25.232.630.438.738.343.047.687.3水分1
7、5.526.534.316.55.415.75.12.0灰分2.04.16.214.336.312.418.25.0高热值 kJ/kg22865261682793531168300098321223333235193灰熔点 /-1204124914271421139913821499操作压力 /MPa2.032.523.033.032.862.452.242.86煤气组成，（vol%）CO17.019.115.920.221.424.224.820.3H234.137.239.238.938.439.738.345.3CH413.611.810.811.79.69.49.34.7CnHm0.6
8、0.41.20.40.51.00.60.3H2S0.10.20.40.30.20.80.50.1CO233.830.732.228.128.924.425.827.5N20.80.50.30.41.00.50.71.3煤气热值 /kJ/m3116141144611409117481109611811114389836Texaco 气化炉气化炉日 期设 计Jun. 18, 1984Sep. 27, 1984Nov. 29, 1984炭转化率,（%）95999898O/C 原子比0.991.040.970.97水煤浆浓度,（%）60586059O2 消耗量（M3O2/103m3(CO+H2)）42
9、1418382390冷煤气效率,（%）71.272.173.973.7Shell 气化炉气化炉项 目设 计 变 化 范 围示 范 运 行 用 煤 量 t/d 229115-235229操作严厉 MPa2.512.44-2.512.44煤气组成 %H229.922.7-34.627.7-29.8CO62.954.8-69.066.5-69.0CO25.82.2-10.82.2-2.4CH40.040.001-0.0040.001-0.004H2S+COS1.01.1-1.81.1-1.2炭转化率98.598.597-98GSP气化炉气化炉E-Gas气化炉气化炉OKONaMgOCaOOFeOAlS
10、iO2232322)(Tf=13.545X-229.08X1232 气固流态化气固流态化 适当气速使煤沸腾流化适当气速使煤沸腾流化 传热传质性能好传热传质性能好 气化强度高气化强度高中心射流形成局部高温区中心射流形成局部高温区 提高气化强度提高气化强度 促使灰渣团聚促使灰渣团聚灰渣团聚重力分离灰渣团聚重力分离 选择性排出低炭含量灰渣选择性排出低炭含量灰渣 炉料炭含量高结渣风险小炉料炭含量高结渣风险小 炉温提高煤种适应性炉温提高煤种适应性宽宽飞灰可控循环飞灰可控循环 提高碳转化率提高碳转化率灰熔聚特殊分布器结构灰熔聚特殊分布器结构特殊分布器结构以建立：特殊分布器结构以建立：19961996200
11、02000年：年：原料原料东山东山瘦煤瘦煤西山西山焦煤焦煤王封王封贫瘦煤贫瘦煤焦煤焦煤洗中煤洗中煤神木神木烟煤烟煤彬县彬县烟煤烟煤埃塞埃塞褐煤褐煤工工业业分分析析 Wt%MadAadVad1.3018.2313.611.4916.9119.510.9512.6813.501.5341.3618.494.425.9932.152.5210.1424.4313.5829.4530.18焦渣特性焦渣特性3644322元元素素分分析析Wt%CadHadOadNadStad70.933.532.591.372.0570.584.154.891.160.8276.213.403.410.722.6345.
12、922.977.030.740.4573.984.469.701.240.2169.943.8512.730.360.4636.842.6815.011.021.42灰灰熔熔点点 CDTSTFT148015001500150015001500138014401500150015001500120012201240116012101300130013701390热热值值MJ/kg Qnet.v.ad28.0628.3920.57 29.229.0915.24原料原料湖南湖南无烟煤无烟煤阳泉阳泉无烟煤无烟煤晋城晋城无烟煤无烟煤晋城晋城无烟煤无烟煤石油焦石油焦 山东山东菜园菜园山东山东鲍店鲍店工工业
13、业分分析析 Wt%MadAadVad2.3629.216.152.0627.828.931.9737.886.651.8019.027.960.990.2710.551.89 14.69 30.75 2.3119.6830.48焦渣特性焦渣特性2222276元元素素分分析析Wt%CadHadOadNadStad60.992.593.570.640.6461.492.833.450.891.4653.082.032.250.332.4672.732.692.770.730.2684.623.405.771.713.2471.10 4.38 5.82 1.19 0.93 65.994.256.25
14、1.10.42灰灰熔熔点点 CDTSTFT150015001500150015001500138014401500150015001500150015001500 150015001500 148015001500热热值值MJ/kg Qnet.v.ad22.7222.8419.3626.8735.3 28.95 26.15 产 地Ethiopia彬 县西 山东 山阳 泉晋 城煤 种褐 煤烟 煤焦 煤瘦 煤无烟煤无烟煤煤 kg/h1056633.3780932709522气化温度 /C100010841078109710531187气化压力 (g) /kPa40.022.512315830121
15、空气 Nm3/h102.5123.9427222132121氧气 Nm3/h349.3334.0320475310330蒸汽 kg/h510625.85281256745550氧煤比 (Nm3/kg)0.330.530.410.510.440.63汽煤比 (kg/kg)0.480.990.681.351.021.05氧浓度 %827955757679 煤气组成 (Vol.%)COCO2CH4H2N221.9228.094.2338.657.1129.4621.591.739.737.4228.3618.381.7031.8819.6826.6720.981.9442.128.2036.988.
16、070.6729.0625.2233.9422.420.6434.968.03煤气热值 kJ/Nm3937294688318949787229000煤气产率 Nm3/kg1.192.122.242.351.952.43炭转化率 %90.4385.789.788.18486煤种：褐煤烟煤无烟煤石油焦 灰含量：1%37.88%灰熔点：1160 C1500 C +挥发份：6.15%32.15%所有试验煤种均能连续稳定操作，气化指标、消耗指标、处理能力等依煤质 优劣而不同不同气化炉工艺冷煤气效率和气化过程效率比较不同气化炉工艺冷煤气效率和气化过程效率比较 气化炉项目LurgiHTWKRWAFBShel
17、lTexaco冷煤气效率, %79.982.480.773.9（78）*80.776.8（70）过程效率, %_76.773.868（72）*71.067.2（68）备注块煤，复杂的其它净化系统褐煤无烟煤煤浆浓度66.5%(62%)干法进料气流床与流化床气化备煤能耗随煤灰分变化干法进料气流床与流化床气化备煤能耗随煤灰分变化%0*10203040Shell2.272.542.883.353.97%AFB0.080.090.10.120.14*折算基准：煤（灰分0%），热值为25.1 MJ/kg 0102030401216202428 原煤原煤 加20%的助熔剂加20%的助熔剂热 耗 热 耗 /%
18、灰含量 灰含量 /%01020304080120160200240 原煤原煤 加20% 助熔剂加20% 助熔剂煤 耗煤 耗 /%灰含量灰含量 /%010203040020406080100120 原原煤煤 加加2 20 0% % 助助熔熔剂剂灰灰渣渣量量 /%灰灰含含量量 /%水煤浆进料气流床气化水煤浆进料气流床气化煤浆水蒸发和升温热耗、实物煤耗及灰渣量随原料煤灰分的变化煤浆水蒸发和升温热耗、实物煤耗及灰渣量随原料煤灰分的变化*水煤浆浓度水煤浆浓度: 60%，煤的热值，煤的热值: 25.1 MJ/kg0102030400246 原煤原煤 加20% 助熔剂加20% 助熔剂热 耗热 耗 /%灰含量
19、灰含量 /%010203040100120140160180200 原煤原煤 加20% 助熔剂加20% 助熔剂煤 耗煤 耗 /%灰含量灰含量 /%010203040020406080100120 原原煤煤 加加2 20 0% % 助助熔熔剂剂灰灰渣渣量量 /%灰灰含含量量 /%和水煤浆进料气流床气化炉相似，但影响程度显著减小和水煤浆进料气流床气化炉相似，但影响程度显著减小高灰含量易引起耐火壁和排渣系统故障高灰含量易引起耐火壁和排渣系统故障干法进料气流床气化干法进料气流床气化升温热耗、实物煤耗及灰渣量随原料煤灰分的变化升温热耗、实物煤耗及灰渣量随原料煤灰分的变化010203040012345 原原煤煤热热 耗耗 /%灰灰含含量量 /%010203040100120140160180200 原煤原煤煤 耗煤 耗 /%灰含量灰含量 /%010203040020406080100 原原煤煤灰灰渣渣量量 /%灰灰含含量量 /%气化炉操作温度较低，热耗、煤耗及灰渣量随原料煤灰分的增加略有降低气化炉操作温度较低，热耗、煤耗及灰渣量随原料煤灰分的增加略有降低流流 化化 床床 气气 化化升温热耗、实物煤耗及灰渣量随原料煤灰分的变化升温热耗、实物煤耗及灰渣量随原料煤灰分的变化