循环流化床粉煤气化技术

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　　项目负责人：
　　
　　陈汉平：华中科技大学煤燃烧国家重点实验室副主任、教授、博士生导师长期从事流化床技术的理论研究与技术开发工作，主持承担了国家自然科学基金、“973”计划、“863”计划、支撑计划(科技攻关计划)等纵向课题20多项，以及专利与专有技术应用与转让等横向课题40余项，曾获得教育部提名国家技术发明一等奖、科技进步一等奖等多项荣誉
　　华中科技大学煤燃烧国家重点实验室流化床课题组自上世纪60年代成立以来，一直致力于流化床的基础理论研究和技术开发，取得了一系列重要的研究成果和发明创造，自主开发的下排气循环流化燃烧技术被认为具有中国特色的原创性专利技术，获湖北省技术发明二等奖，教育部提名国家技术发明一等奖。
　　
　　项目介绍
　　
　　作为我国主要能源的煤炭，在直接利用过程中存在着严重的环境污染问题。为了保证国民经济的可持续发展，必须提高煤炭的利用率，减少对环境的污染，发展洁净煤技术。煤炭气化是指用煤炭作原料来生产工业燃料气、民用煤气和化工原料气，是发展洁净煤技术的重要途径，是许多能源，如燃料电池、煤气联合循环发电技术等高新技术的关键技术，属核心和先导性技术，已在许多领域得到了广泛的应用。
　　目前我国传统的固定床煤气化技术在煤气化技术中占据主导地位，技术落后，污染严重，亟待更新改造。而引进的一些先进煤气化技术，投资大、系统复杂、操作烦琐，并不适合我国大部分企业。煤气化技术的发展趋势是不断改进和完善现有工业化的气化装置，向大型化方向发展，增加气化炉的直径和容积，提高单炉生产能力，扩大煤种和粒度范围，发展粉煤气化和劣质煤气化，提高气化温度和压力，提高综合利用(包括热电联产、化工等)水平，降低污染，由此循环流化床粉煤气化技术应运而生。目前，国内多家单位正在研发先进的循环流化床粉煤气化以及气流床煤气化技术，正在经受市场的检验和选择。
　　在湖北省自然科学基金和国家“973”计划项目等的支持下，华中科技大学煤燃烧国家重点实验室流化床课题组对循环流化床粉煤气化炉开展了大量的研发工作，取得了显著的成绩。
　　首先，采取新型布风技术、合理的炉型结构及优化的出口形式，强化了床内循环：采取特殊结构的排渣管实现选择性排渣；采取特殊结构的喷嘴及底部流化床，利用风力及重力确保床料的床内循环及混合，通过强化气固的传热传质，强化气化反应。
　　其次，采取新型飞灰循环技术，改进床外循环：采取结构优化的旋风分离器以适应粉煤气化的要求，提高分离效率；采取外部流化床反应器取代传统的返料器，实现既返料又反应(燃烧和气化)的双重功效，通过外部流化床反应器，改善返料并强化气化反应，从而提高粉煤气化的吨煤产量和气化强度，提高煤的利用率。
　　此外，还采取高温空气及水蒸气气化工艺，减少污染物的排放，提高煤气的品质和热值。
　　循环流化床煤气化炉可利用小于1Omm的粉煤(包括劣质煤)，煤源丰富，单炉生产能力大，操作维修简单，环境污染低，综合经济效益好，可生产多种规格煤气，应用领域广目前，课题组已向多家煤气炉公司转让循环流化床粉煤气化技术，开发的直径为0.8～2.5m的循环流化床粉煤气化炉已投入运行使用，并取得良好效益。
　　
　　技术专家点评
　　
　　姜秀民：上海交通大学教授、博士研究生导师，热能工程研究所副所长；哈尔滨工业大学博士究生导师和兼职教授从事化石燃料清洁高效燃烧的理论与技术及其生物质能、油页岩热化学转换理论与技术的研究主持、参与的国家科技攻关项目、国家“863”计划项目、国家自然科学基金项目、省部级重点科研项目及应用研究项目有80多项，获得省部级科技成果奖等多项荣誉。
　　煤炭气化是煤炭清洁高效转化利用的重要途径之一，是煤炭清洁高效利用的核心与关键技术。华中科技大学煤燃烧国家重点实验室经过多年的研究，成功开发出具有自身特色的循环流化床粉煤气化技术与设备。该技术采用独特的布风方式、特殊结构的喷嘴及底部流化床、新颖的炉型结构及出口形式、特殊结构的选择性排渣管、结构优化的旋风分离器、多重功能的外部流化床反应器、先进的高温空气及水蒸气气化工艺等技术。这些具有特色的技术措施的采用，强化了气化炉床内物料混合与循环、强化了气化炉内气固多相流的传热传质与气化反应过程、实现了选择性排渣、提高了气固分离效率、改进了床外物料循环、从而优化了粉煤气化过程、提高了粉煤气化的吨煤产量和气化强度、提高煤的利用率和煤种的适应性、减少污染物的排放、提高煤气的品质和热值。
　　该技术可利用小于1Omm的多种粉煤(包括劣质煤)，单炉生产能力大、环境污染低、可生产多种规格煤气、应用领域广、操作维修简单、一次性投资低、综合经济效益好。目前，采用该技术的多台循环流化床粉煤气化炉已投入运行。
　　循环流化床粉煤气化技术，有效地克服了传统固定床气化技术气化效率低，煤种、煤质及其粒度要求严格，气化强度低，环境污染严重的不足。并且，与国外引进的气流床气化技术比较具有投资低、系统简单、操作方便等特点。
　　目前，我国在役的各种类型的煤气化炉近万台，多采用传统的固定床煤气化技术，亟待更新改造。因此，华中科技大学所研究开发的具有自身特色的粉煤气化技术具有广阔的市场和应用前景。
　　
　　投资专家点评
　　
　　潘晓峰：浙江大学工程学士、南京大学法学硕士，金沙江创业投资基金董事总经理，专注于无线、互联网和半导体/新材料的投资他目前还担任晶能光电(LatticePower)、明致无限(Ping,Co)、学易科技(StudyEZ)和爱波网(SportsGG)的董事会董事在加盟金沙江前，他是亚洲无线科技的创始人之一，也曾在北电网络担任高级职务。
　　煤炭气化是洁净煤技术的基础和关键技术，而流化床煤气化替代固定煤气化则代表了技术发展的方向。本期推荐的由华中科技大学煤燃烧国家重点实验室开发的“循环流化床粉煤气化技术”在内、外循环。分离等工艺流程的各个环节均取得突破和进展。并采用了低排放的清洁技术，市场前景较为广阔。
　　从投资人角度看，除了判断技术先进性和差异性之外，建议重点关注以下几个方面：
　　首先，必须有切实可行的产业化的计划和方案，即由技术向产品转化。从产业化的角度看，目前国内的产学研不容乐观，科技成果转化率较低。从推荐的资料来看，本技术应当已过了小批量试生产的阶段，关键是中试。建议应与先期客户紧密合作，在不同的应用领域或环境下，取得尽可能多的运营数据，这将极大地利于工艺流程和参数的优化、固化，从而实现产品化、产业化。
　　其次，应关注可持续发展的潜力。核心在于弄清楚技术的发展路线和相应的产品路径图。
　　另外，应当关注商业模式。简单地说有两种：一为专利许

可模式，以收取技术许可费为主，另一为通过融资，组建团队，实施产业化生产。不同的商业模式有不同的风险。亦需要不同的团队和资源组合。前者较易实施，风险较小，但业务规模受限制。而后者则需要在目前研究开发团队之外，吸引产业界的生产、管理、营销人员加盟，组建完整的团队，对资金的需求较大，同时应关注团队融合的风险。此类项目还应注重知识产权的保护，强化进入壁垒和竞争优势。
　　由于项目实施牵涉到发明人、项目实施单位、投资方及产业化实体或被许可人等各方，因此，在台作之初，各方应当明确产权归属，对现有技术及未来改进的归属做出“合理”的安排，以避免产权不清带来的隐患。
　　
　　市场专家点评
　　
　　张绍强：高级工程师／博士研究生，中国煤炭加工利用协会专职副会长兼秘书长，低热值燃料发电分会会长。长期从事洁净煤技术方面的科研管理和煤炭加工利用、节能环保方面的产业归口工作。曾参加国家“九五”、“十五”科技攻关项目，发表相关论文数篇。
　　煤炭是我国的主要能源，在国民经济发展中具有举足轻重的地位。煤炭直接燃烧，存在严重的污染。由于气态燃料既容易深度净化，又使用方便，而且燃烧稳定、便于调节，在很多场合都需要把固态的煤转化为煤气。煤炭气化是洁净煤技术的重要形式，是许多高新技术如煤基燃料电池、IGCC发电、煤炭间接液化和煤制醇醚代用液体燃料等产业的核心配套技术，已在许多领域得到了广泛的应用。
　　煤气化技术已有上百年的发展历史，据统计，我国目前有上万台各种类型的煤气化炉在运行，其中生产燃气的有近5000台，生产合成气的有4000余台，所采用的气化炉型绝大多数为固定床气化炉。固定床气化炉必须使用块煤为原料，尤其是无烟块煤，不能使用粉煤和劣质煤，而随着机械化采煤的发展，煤的含粉率越来越高，块煤率不到40％，块煤不但短缺，而且价格高，发展粉煤气化技术势在必行。随着我国经济的进一步发展，今后我国需要煤气化的领域和场所越来越多，煤制代用液体燃料、化肥、陶瓷、食品、医药和其他工业用气和中小城市民用煤制燃气，都大量需要煤气化装备。粉煤气化技术在我国具有广阔的市场和应用背景。
　　华中科技大学煤燃烧国家重点实验室开发的“循环流化床粉煤气化技术”是煤炭气化的一项实用技术，对已有的流化床气化炉进行了较大的改进和提高。其采用新型布风形式、合理的炉型结构及优化的出口形式，较大的强化了气化床内循环；采取新型飞灰循环技术，改善了床外循环。尤其是采用选择性排渣技术和外部流化床反应器取代传统的返料器，实现既返料又反应(燃烧和气化)的双重功效。提高了气化强度和吨煤产气量，煤的转化利用率可以提高10％以上。此外，还可以采取高温空气及水蒸气联合气化工艺，减少NOx的生成，提高煤气的品质和热值。该技术具有煤种适应性广，单炉生产能力大。装置简单紧凑，投资较省，操作维修简单，环境污染低，可生产多种规格煤气。应用领域广。该技术的推广应用，对扩大用煤制气范围，丰富我国煤气化装备和工艺，发展具有自主知识产权的煤炭气化技术，推动我国洁净煤技术的进一步发展具有重要作用。
　　
　　编辑札记
　　
　　随着可持续发展观念的深入人心和清洁能源生产技术的不断发展。近几年以生产洁净煤和可替代石油化工产品的新型煤化工项目成为国内各地的投资热点。煤气化技术是洁净煤技术领域的关键性共性技术，直接决定煤化工项目的成败。据统计，在煤化工项目投资中，煤的气化(包括空分制氧及气体净化)约占工厂总投资的50％以上。要想提高产品的竞争力，必须采用效率高、投资少、适应性强、污染低、易于在国内制造设备的煤气化技术。
　　由华中科技大学煤燃烧国家重点实验室开发的具有自身特色的循环流化床粉煤气化技术与设备，在内、外循环，气固分离、排渣等工艺流程的各个环节均取得突破和进展，提高了粉煤气化的吨煤产量和气化强度，提高了煤的利用率和煤种的适应性，减少了污染物的排放，提升了煤气的品质和热值。在煤化工项目投资中，采用具有自主知识产权的循环流化床粉煤气化技术，不仅可以提高企业的现代化水平。提高企业的经济效益和市场竞争力，而且可以大大减少NOX和SOX等污染物以及有害废水的排放，从而实现煤炭的清洁利用，实现经济和环境的协调发展，具有良好的经济效益和社会效益。

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