（中科合肥煤气化技术有限公司）

    摘  要：循环流化床煤制工业燃气/合成气技术已经逐步显现出节能、环保、清洁高效的优势，形成了空气气化、富氧气化、纯氧气化等工艺解决方案，在氧化铝焙烧、金属镁还原、替代焦炉煤气制LNG、精密铸造和锻压、轧钢生产等工业燃气领域，以及在面向中小合成氨固定床改造、固定床煤气净化冷却工艺开发、气化飞灰残碳利用等领域取得了显著成效。公司已签署17台套大规模煤气化炉项目，承建国内单台规模最大的富氧气化炉（8万方/小时）、全球钢铁行业最大煤制工业燃气中心（64万方/小时），成功出口印度尼西亚。承建年产30万吨、38万吨合成氨的固定床造气工段改造项目。承建固定床煤气净化冷却工艺开发、残碳利用等改造项目。煤种适用性广、工程创新能力强、建设周期短、节能环保等优势正逐渐显现。

1 中科合肥煤气化技术有限公司简介

中科合肥煤气化技术有限公司（以下简称“公司”）是中国科学院工程热物理研究所控股的国家级高新技术企业。公司专业从事煤及生物质制清洁工业燃气/合成气领域相关技术开发、技术推广、技术服务、成套装备、EPC总包、运营管理等业务。公司注册地为安徽合肥巢湖经济开发区。

公司设有北京分公司，驻地为中关村世纪科贸大厦，主要职责为引进高端工程设计、项目管理人员，组建技术研发中心；构建中科院工程热物理研究所高效对接机制，为项目落地、运营提供技术研发、工程设计等技术服务支撑；针对项目实施过程中出现的工程设计与技术难点，获取研究所技术支持。

公司具有化工石化医药行业设计与机电工程施工总承包资质，取得安全生产许可证，通过了质量、环境、职业健康安全三体系认证。运用110余件循环流化床技术核心专利，已完成40余台套大型循环流化床煤制气工程业绩。公司是中国科学院弘光专项项目（全院仅十项）“循环流化床煤气化技术产业化”的产业化平台，获2019年度中国科学院科技促进发展奖（全院仅九项）且排名第一。

目前，公司已全面建设了江苏德龙煤制清洁燃气、厦门象盛循环流化床煤气化、贵州宏盛合成氨固定床造气工段改造、新疆宜化煤气化装置四个 EPC工程项目。

公司现有职员工近百人，包括教授级高级工程师7人，高级工程师9人，博士/硕士40余人，人员覆盖产品研发、工程设计（包含工艺、设备、管道、电气、仪表、结构等工程全专业）、项目管理等各个方面，其中北京分公司员工40余人。

2 循环流化床技术简介

常压循环流化床煤气化工艺，采用合理的炉型结构，强化床内循环；采用旋风分离器和返料器，实现床外循环；通过返料器将分离的物料重新返回炉内进行二次气化，从而提高粉煤气化的吨煤产气量和气化强度，提高煤的利用率；采用高温空气预热和蒸汽余热回收工艺，提高煤气的品质和煤气效率。

原煤经破碎筛分后（粒度＜10mm）由上煤系统输送至气化炉储煤仓，煤从气化炉炉膛中下部加入，与空气和蒸汽组成的气化剂在气化炉底部发生气化反应。从气化炉炉膛顶部排出的煤气与半焦的气固混合物经高温旋风分离器分离后，高温煤气依次经过空气预热器和余热锅炉回收余热，空气预热器将常温空气、饱和蒸汽预热至650℃，余热锅炉副产一定规格的饱和蒸汽，除部分作为气化剂外，剩余富裕蒸汽外供。高温煤气再经旋风除尘器、水冷器及布袋除尘器降温除尘，得到的燃气或清洁合成气送至用户。气化系统产生的飞灰经气力输送系统进入中间灰仓储存。

3 循环流化床技术的应用实例

3.1 面向中小合成氨改造—循环流化床富氧气化制合成气

2019年，生态环保部组织起草《重点行业挥发性有机物综合治理方案（征求意见稿）》 ，加快推进氮肥等行业固定床间歇式煤气化炉煤气冷却由直接水洗改为间接冷却，吹风气、弛放气应收集利用，重点区域2020年年底前基本完成。目前采用以无烟块煤为原料的间歇式固定床气化技术，面对越来越严格的环保形势，已经很难生存。循环流化床气化炉，针对中小型合成氨用户，可量身定制不同的炉型，匹配现有生产装置，减少下游工段改造，以最小的投资及最合适的合成气配比，实现中小型合成氨的气头升级改造，完成环保过渡。

（1）采用40%左右的富氧+水蒸汽为气化剂，直接产生（CO+H₂）/N₂ ≥ 3的合成气，有效气体积大于70%；与间歇式半水煤气炉相比，连续鼓风生产，负荷调节率高，煤气品质稳定可靠；

（2）工艺煤种适应性广，可以使用褐煤、长焰煤、不粘性烟煤、弱粘性烟煤等；

（3）制氧浓度低、氧耗低，节省氧气成本；同时水蒸汽分解率40~60%，产生H₂并替代部分氧气产生CO，进一步降低氧耗；

（4）可以配用10~50%的焦粉焦丁，使焦粉和焦丁经预热后，直接进入氧化区产生热值，从而节省煤耗，降低成本；

（5）在成熟技术基础上研发，产品气不含焦油、酚类等，干式除尘无废水产生，煤气净化费用低，连续运转周期长。

3.1.1 新疆宜化3×60000Nm³/h循环流化床富氧气化EPC项目

新疆宜化化工有限公司地处新疆吉木萨尔县准东五彩湾，当地煤质资源丰富 ，公司主要产品为合成氨、尿素、PVC、烧碱、水泥等 ，合成氨装置已形成30万吨/年生产能力。其造气单元采用20台常压固定床富氧连续气化炉，合成氨单元存在的问题主要有以下几点：（1）三废排放及环保问题：由于反应温度低，气化过程产生的焦油和酚类物质在洗气单元、除焦单元变成难处理的废水和焦油，并且造气车间气味和环境都达不到要求；（2）各项消耗指标高：采用连续上吹的气化工艺，入炉气化剂无法得到预热，蒸汽分解率低，煤气温度高，限制气化负荷，显热损失大，使得煤耗、氧耗、蒸汽耗增加，相应地带来煤气中CO₂含量高，有效气成分不理想。（3）单炉负荷低，不利于集中控制和管理。

经我司改造后，无烟块煤常压固定床富氧连续造气工段改造为高碱煤的循环流化床富氧气化。新疆的高碱煤特低灰分，灰熔点波动较大，新建3台气化炉替代原有的20台固定床，互为备用， 有效气3×40000 Nm³/h (CO+H₂)，有效气CO+H₂含量66%~70%，满足配套年产38万吨合成氨要求。副产4.0 MPa、380℃的高温蒸汽用于发电，吨氨成本降低约200元，无酚水、焦油污染。

3.1.2 安顺宏盛2×60000Nm³/h循环流化床富氧气化EPC项目

安顺市宏盛化工有限公司合成氨改造项目采用2台我司循环流化床富氧气化炉，替代现有24台碳化煤球间歇式固定床造气炉，满足配套年产30万吨合成氨原料气的要求。以本地无烟煤粉的连续式循环流化床煤气化工艺替代原有的碳化煤球及间歇式固定床气化技术，本地无烟煤资源得以综合利用，在降低企业生产运行成本，增加企业经济效益的同时，创造了更高的环境效益和社会效益。

经改造后，使得贵州低活性、高灰分的无烟煤得以充分利用，有效气CO+H₂的含量约66%~70%，氧耗低，约200 Nm³O₂/kNm³(CO+H₂)，空分投资小，电耗低；吨氨造气成本降低443元，吨氨能耗降低480kg标煤 ，节水效果明显，无废水外排，无酚水、焦油污染，无造气放空气排放，造气工段环境大幅改善。

3.2 循环流化床煤制清洁工业燃气

循环流化床煤制清洁工业燃气主要为铝、镁、钢铁、机械、化工、建材、玻璃、陶瓷等应用领域提供低成本工业燃气 。其采用的气化剂为空气或富氧空气加水蒸汽，规模15k~80km³/h台 ，煤种适应性广泛，工业燃气成本折合天然气同热值小于1元/Nm³，连续运转率95%以上，无焦油酚水、化工废水排放 。

3.2.1 江苏德龙4×80000 Nm³/h循环流化床富氧气化装置

该项目为国内单台规模最大的气化炉，优化了炉膛设计，变截面炉膛可实现40%超低负荷运行；采用中压烟道式余热锅炉，副产3.8 MPa、450℃的中压蒸汽，1万方煤气副产蒸汽可发电650 kW·h；首次在热煤气工程上采用350℃含尘热煤气阀门，实现集中管网控制；热煤气自动放散除尘及点火系统，结束启炉、工况切换黑烟时代。

3.2.2 印尼象盛8×80000 Nm³/h循环流化床富氧气化装置

厦门象盛8×80000 Nm³/h循环流化床富氧煤气化项目为全球钢铁行业最大煤制工业燃气中心，原煤含水高达40%，仍可实现稳定运行；低热值煤（3200 kcal/kg）可稳定产高热值煤气（1300 kcal/Nm³），工业废水零排放，工业燃气成本低，可低至1元/Nm³以下（折为天然气同热值）。

3.3 循环流化床技术在固定床后端煤气净化方面的应用

针对固定床气化炉常规煤气冷却净化系统存在的焦油、粉尘及酚水等环保问题，利用中合气化研发的以水冷旋风除尘器、管壳式换热器、布袋除尘器及管壳式冷凝器等干式冷却净化装置替换现有的喷淋水洗冷却净化系统，实现油尘协同脱除、煤气间接冷却污水收集处理，解决了焦油酚水处理、湿灰运输及利用、VOCs超标排放等多方面的问题。

3.4 残碳利用

中国科学院工程热物理研究所研发的气化飞灰燃烧技术，是在中国科学院战略性先导科技专项课题“气化灰渣和细粉灰CFB再燃技术以及高温水蒸气制备技术”的支持下，以实现煤的清洁高效梯级利用为目标，以煤气化过程产生的气化飞灰为研究对象，在中国科学院工程热物理研究所三十多年循环流化床燃煤技术基础上，着力突破气化飞灰粒径细、挥发分低、着火温度高、燃烧组织困难、燃尽率低、综合利用难度大的技术难题，开发成功的气化飞灰流态化燃烧-产高温蒸汽技术。

4 小节

依托中国科学院工程热物理研究所的核心技术，经过10余年的开发和推广，循环流化床煤制工业燃气/合成气技术已经逐步显现出节能、环保、清洁高效的优势，中科合肥煤气化技术有限公司作为中科院工程热物理研究所常压循环流化床气化技术的唯一产业化平台，希望与广大同仁共同努力，为行业发展增彩助力。