1 灰熔聚流化床粉煤氣化技術的開發(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)先進的煤氣化技術（包括固定床、流化床、氣流床）。中科院山西煤化所積極地進行了灰熔聚流化床粉煤氣化技術的研發(fā)。
80年代，在中國科學院（重點科技攻關項目專項）、國家科委(75-10-05)攻關計劃支持下，山西煤化所在原有煤氣化和流化床技術的基礎上，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、灰化學與氣固流體力學的研究，研制了特殊結構的射流分布器，創(chuàng)造性地解決了強烈混合狀態(tài)下煤灰團聚物與半焦選擇性分離等重大技術難題；設計了獨特的“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上，取得了完整的工業(yè)放大數(shù)據(jù)和豐富的運行經驗，成功開發(fā)了灰熔聚流化床粉煤氣化技術。
90年代，在中國科學院（重點科研項目）、國家計委(85-207)攻關計劃支持下，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/蒸汽鼓風制化工合成氣的中試研究，為工業(yè)示范裝置提供了準確的工程設計方法和依據(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)了該技術的工業(yè)化應用，為我國中小化肥廠改變原料路線提供了具有自主知識產權的先進煤氣化技術，現(xiàn)已能設計單臺處理煤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，預計加壓（1.0～2.5MPa）后單臺氣化爐（φ2400mm）處理煤量可達500～1000t/d，將達到國際先進水平，可用于大型化工合成和先進煤基發(fā)電系統(tǒng)。
近年來，與企業(yè)結合進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,以及煤質對氣化技術經濟指標的影響規(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展，表明灰熔聚流化床粉煤氣化技術以低活性煤種為原料時，也能夠達到合理的氣化指標。
2 灰熔聚流化床粉煤氣化技術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....
