1 灰熔聚流化床粉煤氣化技術(shù)的開發(fā)歷程
針對我國能源以煤為主、煤種多、煙煤多、粉煤多、煤灰分高、灰熔點高的特點,國家從“六五”開始投入大量人力、物力，研制開發(fā)先進(jìn)的煤氣化技術(shù)（包括固定床、流化床、氣流床）。中科院山西煤化所積極地進(jìn)行了灰熔聚流化床粉煤氣化技術(shù)的研發(fā)。
80年代，在中國科學(xué)院（重點科技攻關(guān)項目專項）、國家科委(75-10-05)攻關(guān)計劃支持下，山西煤化所在原有煤氣化和流化床技術(shù)的基礎(chǔ)上，先后建立了φ300mm(日處理煤1t)氣化試驗裝置、φ1000mm冷態(tài)試驗裝置、φ1000mm（0.1～0.5MPa，日處理煤24t）中間試驗裝置、φ145mm實驗室煤種評價試驗裝置。在理論研究、冷態(tài)模試、實驗室小試和中試試驗基礎(chǔ)上，系統(tǒng)地研究了灰熔聚流化床粉煤氣化過程的理論和工程放大特性；通過對氣化過程中煤化學(xué)、灰化學(xué)與氣固流體力學(xué)的研究，研制了特殊結(jié)構(gòu)的射流分布器，創(chuàng)造性地解決了強烈混合狀態(tài)下煤灰團(tuán)聚物與半焦選擇性分離等重大技術(shù)難題；設(shè)計了獨特的“飛灰”可控循環(huán)新工藝，實現(xiàn)了多種煤的高效流化床氣化。通過對工藝過程的系統(tǒng)集成和優(yōu)化，在大量的實驗驗證基礎(chǔ)上，取得了完整的工業(yè)放大數(shù)據(jù)和豐富的運行經(jīng)驗，成功開發(fā)了灰熔聚流化床粉煤氣化技術(shù)。
90年代，在中國科學(xué)院（重點科研項目）、國家計委(85-207)攻關(guān)計劃支持下，建立了φ200mm（1.0～1.5MPa）加壓試驗裝置和φ2400mm常壓工業(yè)示范裝置。氧/蒸汽鼓風(fēng)制化工合成氣的中試研究，為工業(yè)示范裝置提供了準(zhǔn)確的工程設(shè)計方法和依據(jù)；2001年單爐配套20kt/a合成氨工業(yè)示范裝置成功運行，實現(xiàn)了該技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用，為我國中小化肥廠改變原料路線提供了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的先進(jìn)煤氣化技術(shù)，現(xiàn)已能設(shè)計單臺處理煤100～300t/d的氣化爐(0.03～0.5MPa，φ2.4m，配套20～60kt/a合成氨)。加壓試驗研究獲得了煤在灰熔聚流化床中的加壓氣化特性，為大型化工程開發(fā)奠定了堅實的基礎(chǔ)，預(yù)計加壓（1.0～2.5MPa）后單臺氣化爐（φ2400mm）處理煤量可達(dá)500～1000t/d，將達(dá)到國際先進(jìn)水平，可用于大型化工合成和先進(jìn)煤基發(fā)電系統(tǒng)。
近年來，與企業(yè)結(jié)合進(jìn)行了大量的煤種試驗研究，試驗煤樣從褐煤、煙煤、無煙煤到石油焦，灰含量1%～37.88%，灰熔點在1160～1500℃以上，揮發(fā)分6.15%～32.15%，熱值15.24～36.15MJ/kg，焦渣特性2～6，取得了不同煤種的氣化特性和操作特性,以及煤質(zhì)對氣化技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的影響規(guī)律，大大拓寬了煤種適用范圍。尤其是無煙煤、石油焦氣化試驗取得了突破性的進(jìn)展，表明灰熔聚流化床粉煤氣化技術(shù)以低活性煤種為原料時，也能夠達(dá)到合理的氣化指標(biāo)。
2 灰熔聚流化床粉煤氣化技術(shù)的基本原理及工藝特點
灰熔聚流化床粉煤氣化以碎煤為原料(＜6～8mm)，以空....
