我國首次引進的德國科林CCG粉煤氣化技術在貴州開陽50萬噸/年合成氨項目獲得成功應用。該項目引進兩套日投煤量1500噸的科林CCG粉煤氣化爐，德國科林公司提供了CCG粉煤氣化技術許可、專有設備供貨和工藝包設計。項目于2010年底動工建設，2012年10月氣化爐首次點火開工， 2013年1月打通合成氨裝置流程，2013年2月轉入試生產(chǎn)階段。截至目前，氣化裝置已經(jīng)實現(xiàn)滿負荷連續(xù)運行。

    該項目煤種為貴州本地三高劣質煤（高灰、高灰熔點、高硫分），其灰熔點為1500℃，平均灰分26%，硫含量大于3%，鉀鈉氧化物平均含量超過4%。該項目采用的科林粉煤氣化爐是世界上首套完全應用三高劣質煤種的大型粉煤氣流床氣化裝置，為貴州當?shù)厣踔寥珖�三高劣質煤的綜合高效利用開創(chuàng)了先例。

    該氣化技術最大的優(yōu)點是頂置三燒嘴結構，這種結構設計能夠確保氣化室的流場分布更合理，燃燒反應更充分，具有較高的氣化效率和碳轉化率。在該項目中，氣化裝置粗合合成中有效氣成份（CO+H2）平均值為90%，碳轉化率達到98%以上。固體排渣中粗渣排放量占整個氣化裝置固體排放量的70%左右，粗渣中的殘?zhí)夹∮?%，實現(xiàn)了當?shù)亓淤|煤種的高效轉化。 　　　

    多燒嘴頂置結構設計不但流暢分布更加合理，而且單個燒嘴的設計相對簡單，每個燒嘴對應單獨的氧氣路和煤粉路，可實現(xiàn)獨立控制。除此之外，多燒嘴結構設計更有利于氣化爐的大型化。目前科林公司已經(jīng)研發(fā)完成了3000t級的高壓粉煤氣化爐，并得到了業(yè)內的廣泛關注，擬在我國大型煤制油和煤制氣項目中廣泛應用。

    在環(huán)境保護方面，由于該氣化爐流暢設計合理，氣化爐內的掛渣均勻，氣化溫度可以提高到1600℃以上，在該項目中，氣化廢水中的COD平均值小于200 mgO2/l，NH3-N平均值小于100 mg/l，灰水的平均濁度僅有15 mg/l，該廢水經(jīng)簡單處理后可實現(xiàn)完全回用。在固體廢棄物排放方面，氣化裝置產(chǎn)生的灰渣是良好的建筑材料，可以直接就地轉化。

    科林氣化技術除了以上良好的技術指標外，在運行費用和整體投資上也具有較強的優(yōu)勢�？屏謿饣癄t可以在3.8MPa壓力下實現(xiàn)50%-110%的負荷調節(jié)，原始開車時直接在3.8MPa壓力下半負荷投煤生產(chǎn)，產(chǎn)生的合成氣直接送往變換裝置，避免了低壓投料時產(chǎn)生的大量合成氣放空問題，可以大大節(jié)約開車階段的消耗成本。另外，該項目除了燒嘴等部分專利設備從德國進口外，其他設備已經(jīng)全部實現(xiàn)了國產(chǎn)化，整體投資較低。

    我國是富煤炭、缺油氣、可再生能源總量有限的國家，在我國的煤炭儲量中劣質煤占總儲量的80%以上。 科林CCG粉煤氣化技術在貴州開陽項目的成功應用，對貴州當?shù)厣踔寥珖�三高劣質煤的綜合高效利用提供了先例，并對我國引進消化吸收國外先進煤氣化技術，推動煤化工裝備自主創(chuàng)新開辟了新路。

  據(jù)貴州開陽化工有限公司副總經(jīng)理郭成太介紹，目前，在國內，除了科林CCG粉煤氣化技術已成功應用于貴州開陽化工50萬噸/年合成氨裝置外，2013年7月上旬，內蒙古康乃爾化學工業(yè)有限公司與科林公司就60萬噸/年（一期30萬噸/年）乙二醇項目簽署了科林CCG粉煤氣化技術授權與技術服務合同。該項目位于內蒙古通遼市扎魯特旗，采用兩臺科林CCG粉煤氣化爐（單臺日投煤量1200噸），計劃于2015年9月建成。

    “粉煤氣化技術可以把價格低廉、直接燃燒污染較大的煤、石油焦等原料轉化為清潔的、高附加值的有效氣，即一氧化碳與氫氣。有效氣是生產(chǎn)化工產(chǎn)品的基本原料，可用于生產(chǎn)合成氨、醇、醚、烴類、合成天然氣等高附加值化工產(chǎn)品，以及汽、柴油燃料，可有效替代傳統(tǒng)石油天然氣化工產(chǎn)品，為我國的化工生產(chǎn)和能源安全提供一種切實可行的替代選擇，為客戶打造下游產(chǎn)業(yè)鏈奠定良好基礎。”郭成太介紹說。

    山東兗礦國拓科技工程公司工總工程師許廣宇指出，與碎煤加壓、水煤漿等氣化技術相比，干煤粉氣化技術對煤種的適應性最強，可以成功轉化高灰分、灰熔點、高硫分的煤種，對新疆地區(qū)高堿金屬離子的煤種也具有較強的適應性，同時可以利用內蒙古和陜西北部等地區(qū)的劣質煙煤、褐煤實現(xiàn)本地煤炭資源的清潔、環(huán)保、高效轉化。

    許廣宇說，干煤粉氣化技術可轉化劣質煤種，氣化廢水主要污染物COD和氨氮指標未經(jīng)任何處理可達到中小化肥企業(yè)二級排放標準，而經(jīng)簡單處理可實現(xiàn)完全回用。本技術將填補我國在大型粉煤氣化技術開發(fā)領域的一項產(chǎn)業(yè)空白，并使我國成為世界上唯一掌握3000噸級粉煤加壓氣化技術的國家，可全面促進我國煤炭加工利用領域的產(chǎn)業(yè)升級，帶動我國煤化工制造業(yè)的發(fā)展，并能夠充分保證我國在能源領域的安全。

    據(jù)許廣宇介紹，目前全世界的煤氣化技術多達幾十種，按照應用規(guī)模和技術特點劃分主要歸納為碎煤固定床氣化技術、流化床氣化技術、水煤漿氣流床氣化技術、粉煤氣流床氣化技術等幾種類型。

    其中，粉煤氣化技術關鍵設備氣化爐內安裝有水冷壁，氣化室反應溫度最高可達到2000℃以上。據(jù)了解，水冷壁的主要作用是阻擋高溫直接作用到氣化爐爐壁（外殼），起到隔熱作用，并可以副產(chǎn)低壓蒸汽，而爐壁（外殼）則起到承受爐內高壓的作用。位于明火一側的水冷壁覆蓋了一層SiC敷料，該設計的目的是為了保護水冷壁，并使水冷壁易于掛渣，形成渣層，從而起到以渣抗渣的作用。

    粗合成氣和渣離開氣化室后，共同形成一股向下的流體，氣化室出口的結構要保證在緊隨其后的激冷工段形成理想的流動體。激冷室裝有激冷環(huán)、導氣管及破沫板，起到對粗合成氣的激冷作用。該氣化技術最大的優(yōu)點是頂置三燒嘴結構，多燒嘴結構設計，更有利于氣化爐的大型化。

    產(chǎn)業(yè)前景遠大從國際和國內市場來看，粉煤氣化技術面臨廣闊的應用前景。

    從國際市場看，世界常規(guī)石油可采資源量為4138億噸，石油探明總儲量為1567億噸。

    一些專業(yè)機構預計，以目前的開采速度計算，全球石油儲量可開采30~40年。隨著石油資源的日漸枯竭，在新能源普遍應用之前，煤炭資源的能源轉化將是世界能源發(fā)展的重要一環(huán)。

    全世界擁有煤炭資源的國家超過80個，主要分布在亞太地區(qū)、北美洲、歐洲及歐亞大陸，這些地區(qū)恰恰是資源消耗較大的地區(qū)。據(jù)了解，由于國際油價長期高位運行，車用石油燃料替代一直是世界各國十分關注的課題，但目前都面臨著諸多問題。如，甲醇和乙醇燃料在儲運、分配、使用上都與傳統(tǒng)的汽油相近，二甲醚與液化石油氣相近，燃燒性能較好、清潔，因而受到國際重視。但由于種種非技術原因，一直沒有能在西方大量推廣使用。

    在國內市場方面，為適應我國缺少石油、天然氣而富煤炭的國情，從能源和燃料的整體結構上來看，利用煤炭高效轉化清潔能源的技術將具有較好的發(fā)展前景。為了減少環(huán)境污染，提高煤炭的利用率，降低氧耗和煤耗，拓寬原料煤種的使用范圍，國家已把煤的高效潔凈利用技術列入21世紀的發(fā)展計劃。

    《國家中長期科學技術發(fā)展規(guī)劃綱要（2006～2020年）》鼓勵開發(fā)IGCC聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術，促進煤炭的清潔高效利用，降低環(huán)境污染。

    最近，國務院發(fā)布了《中國的能源狀況與政策》明確提出，推進關鍵設備技術創(chuàng)新，鼓勵發(fā)展?jié)崈裘杭夹g，推進煤炭氣化及加工轉化等先進技術的研究開發(fā)，發(fā)展以煤氣化為基礎的多聯(lián)產(chǎn)技術，提升裝備制造水平，鼓勵發(fā)展大型煤化工成套設備，研制煤炭液化和氣化、煤制烯烴等成套設備，發(fā)展3000噸級大型粉煤加壓氣化爐是當前的重要課題。

    據(jù)了解，在我國煤炭資源儲量分布中，劣質煤占煤炭儲量80%以上，粉煤氣化技術可轉化項目本地劣質煤種，每年可以節(jié)約原料成本60億元。

    許多業(yè)內人士認為，粉煤氣化技術屬于清潔、環(huán)保、高效氣化技術，環(huán)保優(yōu)勢明顯，不僅可以高效轉化當?shù)亓淤|煤種，大量節(jié)約原料成本，而且煤炭的碳轉化率可達99%以上，固體廢渣中的殘?zhí)剂啃∮?%，可以作為優(yōu)良的水泥原材料。同時，由于粉煤氣化技術在中國已經(jīng)發(fā)展了十幾年，有成熟的工程化隊伍和技術儲備，對于裝置放大過程中的技術風險完全可控。該類技術的成功應用，可以實現(xiàn)劣質煤的高效能效轉化，對保障我國技術、經(jīng)濟、能源、社會等領域的效益和安全具有重要的現(xiàn)實意義。
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