非熔渣—熔渣分級氣化技術(shù)屬于煤的清潔利用范疇,實(shí)現(xiàn)了對硫的回收再利用,灰渣可以回收做建筑材料,實(shí)現(xiàn)了對資源的循環(huán)利用,使我國政府提倡的循環(huán)經(jīng)濟(jì)落到實(shí)處。作為清潔能源利用技術(shù)的以煤粉和煤漿為原料的熔渣氣化技術(shù),解決了煤化工和IGCC清潔煤燃燒技術(shù)中煤氣化這一必須解決的技術(shù)瓶頸問題,解決了千百年來煤炭利用過程中的環(huán)境污染問題和多煤種的選用問題,由此邁出了中國自主知識產(chǎn)權(quán)的煤化工技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室走向生產(chǎn)的歷史性一大步,從而為后石油時(shí)代的來臨做了相當(dāng)實(shí)際的技術(shù)準(zhǔn)備。
非熔渣—熔渣分級氣化技術(shù)是在消化吸收國外傳統(tǒng)水煤漿氣化技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展的創(chuàng)新技術(shù),具有傳統(tǒng)水煤漿氣化技術(shù)的主要優(yōu)勢:水煤漿給料方式簡潔、穩(wěn)定;系統(tǒng)壓力易于提高;配套技術(shù)成熟。正因?yàn)橛羞@些優(yōu)勢,非熔渣—熔渣分級氣化技術(shù)的第一個(gè)工程項(xiàng)目投產(chǎn)兩年來就取得了年運(yùn)轉(zhuǎn)率94%、年負(fù)荷率120%的好成績。這個(gè)業(yè)績表明,傳統(tǒng)水煤漿氣化技術(shù)的工業(yè)實(shí)踐已經(jīng)為非熔渣—熔渣分級氣化技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用開辟了低風(fēng)險(xiǎn)的坦途。
通過國家級鑒定后,非熔渣—熔渣分級氣化技術(shù)得到廣大用戶的關(guān)注,通過鑒定后,已有20余家用戶與達(dá)立科公司聯(lián)系,有的已經(jīng)簽約進(jìn)入建設(shè)階段,有的已經(jīng)完成技術(shù)談判,還有多家已完成技術(shù)選擇,正在進(jìn)行技術(shù)談判的準(zhǔn)備工作。
與現(xiàn)有的粉煤氣化技術(shù)相比較而言,由達(dá)立科公司、清華大學(xué)、豐喜集團(tuán)共同擁有,由達(dá)立科公司經(jīng)營的非熔渣—熔渣分級氣化技術(shù)兩年的運(yùn)行實(shí)踐和考核結(jié)果表明:消化吸收國外技術(shù),自主開發(fā)創(chuàng)新的非熔渣—熔渣分級氣化技術(shù)已經(jīng)成熟,采用該技術(shù)的工業(yè)裝置運(yùn)行穩(wěn)定,開工率高。這項(xiàng)新技術(shù)的創(chuàng)造性、先進(jìn)性,與國內(nèi)外同類的技術(shù)比較,是顯而易見的。
原料(水煤漿、干煤粉或者其它含碳物質(zhì))通過給料機(jī)構(gòu)和燃料噴嘴進(jìn)入氣化爐的第一段,采用純氧作為氣化劑,采用其它氣體,如O2或與O2以任意比例相混合的CO2、N2、水蒸汽等作為預(yù)混氣體調(diào)節(jié)控制第一段氧氣的加入比例,使第一段的溫度保持在灰熔點(diǎn)以下;在第二段再補(bǔ)充部分氧氣,使第二段的溫度達(dá)到煤的灰熔點(diǎn)以上并完成全部的氣化過程。另外,清華大學(xué)在實(shí)驗(yàn)中測得分級給氧與不分級給氧的碳轉(zhuǎn)化率曲線表明,在分級給氧狀態(tài)下,完成80%碳轉(zhuǎn)化的時(shí)間向后推移,碳的轉(zhuǎn)化過程更加均衡,也有利于發(fā)揮氣化爐有限空間的燃燒和氣化功能。
非熔渣—熔渣分級氣流床煤氣化工藝從化學(xué)反應(yīng)過程上與現(xiàn)有氣流床煤氣化技術(shù)有著本質(zhì)的區(qū)別,而不單單是氣化爐的物理特征上的差別,因此是具有獨(dú)立知識產(chǎn)權(quán)的新型專利技術(shù)。現(xiàn)有的氣流床煤氣化工藝,氣化爐內(nèi)原料的反應(yīng)過程都是一樣的,即經(jīng)歷了脫水分和揮發(fā)份→燃燒→氣化三個(gè)階段。而非熔渣-熔渣分級氣流床氣化工藝通過氧氣的分級加入,將煤的氣化反應(yīng)過程從三個(gè)階段變?yōu)槲鍌(gè)階段,即脫水分和揮發(fā)份→燃燒→氣化→再燃燒→再氣化,在化學(xué)反應(yīng)過程上有著本質(zhì)的區(qū)別。
在國內(nèi),國際工程咨詢公司對該技術(shù)進(jìn)行了評估,評估認(rèn)為非熔渣—熔渣分級氣化技術(shù)“具有自主知識產(chǎn)權(quán),能與當(dāng)今世界先進(jìn)的殼牌(Shell)、德士古(Texaco)、GSP等氣化技術(shù)競爭;從小試到工業(yè)化生產(chǎn),在參與各方的共同努力下,各項(xiàng)工作進(jìn)展都很順利,已經(jīng)具備了高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的條件……在當(dāng)前國內(nèi)大搞煤化工,各企業(yè)紛紛引進(jìn)國外技術(shù)的形勢下,急需開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新技術(shù),以打破外國公司的技術(shù)壟斷……評估建議,企業(yè)加強(qiáng)合作,盡快完成工業(yè)化規(guī)模的實(shí)驗(yàn),及時(shí)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)入鑒定推廣階段。”
在國際上,達(dá)立科公司與國際知名的GE、IHI等公司在非熔渣—熔渣分級煤氣化技術(shù)上一直保持著密切的技術(shù)交流,并且得到這些公司對該技術(shù)的認(rèn)可。此外BP公司也意識到本技術(shù)的專利獨(dú)特性,已經(jīng)和達(dá)立科公司簽訂了技術(shù)評估協(xié)議(BP Reference BPI/PAT/EDK/50487)。
非熔渣—熔渣分級氣化技術(shù)是在消化吸收國外水煤漿氣化技術(shù)的基礎(chǔ)上自主創(chuàng)新,具有國外成熟技術(shù)運(yùn)行穩(wěn)定的基本性能,又有自己獨(dú)特的創(chuàng)新點(diǎn)。采用該技術(shù)的豐喜肥業(yè)集團(tuán)氣化裝置(20萬噸/年甲醇?xì)忸^)自2006年1月23日首次化工投料至今,運(yùn)轉(zhuǎn)率達(dá)到94%,年負(fù)荷率達(dá)到120%,創(chuàng)造了國內(nèi)水煤漿氣化裝置運(yùn)行的好成績。
由于氧氣分級供給,氣化爐主燒嘴給氧量與反應(yīng)需氧化學(xué)當(dāng)量脫離約束,減少了主燒嘴的氧化負(fù)荷,改善了主燒嘴的工作環(huán)境,延長了其運(yùn)行周期;由于氧氣分級供給,比不分級氣化爐軸向溫度均衡,長徑比可加大,同樣直徑氣化爐的生產(chǎn)能力大于國內(nèi)外其它水煤漿氣化技術(shù)的氣化爐;由于氧氣分級供給,改善了爐內(nèi)的溫度場,提高了爐內(nèi)的平均氣化溫度,使有效氣體成份提高1%至2%;由于爐內(nèi)高溫區(qū)在二次進(jìn)氧的范圍內(nèi),平均爐溫高,出渣區(qū)域接近高溫區(qū)域,使非熔渣—熔渣分級氣化爐的溫度可低于灰熔點(diǎn)。在豐喜肥業(yè)的氣化裝置上已達(dá)到的指標(biāo)是:出渣區(qū)溫度低于進(jìn)料煤灰熔點(diǎn)100℃,這一點(diǎn)十分重要:以耐火材料為防護(hù)的氣化爐一般耐受溫度可達(dá)到1350℃,非熔渣—熔渣分級氣化爐就可以使用灰熔點(diǎn)為1450℃的煤作為氣化原料,此特點(diǎn)使國內(nèi)大部分煤均可作為原料煤用于這項(xiàng)氣化技術(shù)。