自主创新实现中国煤炭化工产业崛起
来源：中华塔器网 | 日期：
2008-8-15
２００７年１０月２３日，一套由北京达立科科技公司、清华大学和山西丰喜集团共同开展专利研究并申请专利，且得到国家８６３项目支持的全新国产化煤气化装置——非熔渣—熔渣分级气化技术通过国家７２小时连续运行考核。两年的运行实践和考核结果表明：消化吸收国外技术，自主开发创新的非熔渣—熔渣分级气化技术已经成熟，采用该技术的工业装置运行稳定，开工率高，自第一次化工投料始，年运转率达９４％，年负荷率达１２０％，气化炉的投资与能力比传统水煤浆气化炉低２０％。
为了煤炭化工产业不受制于人
国际石油市场价格一路走高，成为近年来全世界都在为之焦虑的话题，一个牵扯到我们每个人日常生活的话题。
为寻找石油的替代品，许多国家把希望盯在了煤炭上——这就是煤化工产业。
而对于中国这样一个相对而言煤多油少（在一次能源中，煤占７０％左右，而油、气只占２０％左右）的能源需求大国来说，寻找石油替代产品，解决供需矛盾，更是关乎国计民生，关乎国家能源安全，乃至未来经济发展走向的重大课题。
煤化工，具体而言，就是以煤为原料，经化学加工使煤转化为气体、液体和固体燃料以及化学品的过程。主要包括煤的气化、液化、干馏，以及焦油加工和电石乙炔化工等。新型煤化工以生产洁净能源和可替代石油化工的产品为主，如柴油、汽油、航空煤油、液化石油气、乙烯原料、聚丙烯原料、替代燃料（甲醇、二甲醚）等，它与能源、化工技术结合，可形成煤炭——能源化工一体化的新兴产业。
煤化工行业在中国面临着新的市场需求和发展机遇。随着世界石油资源不断减少，煤化工前景广阔。它将在中国能源的可持续利用中扮演重要的角色，是今后２０年的重要发展方向，这对于中国减轻燃煤造成的环境污染、降低中国对进口石油的依赖均有着重大意义。
根据２００８年４月出版的《２００８年中国煤化工产业分析及投资咨询报告》一书所提供的数字，而我国目前煤化工的现状从总量上，２００６年在建煤化工项目有３０项，总投资达８００多亿元，新增产能为甲醇８５０万吨，二甲醚９０万吨，烯烃１００万吨，煤制油１２４万吨。而已备案的甲醇项目产能３４００万吨，烯烃３００万吨，煤制油３００万吨。从技术现状上，到２００２年国内影响较大的煤气化技术只有两项——科学院山西煤化所的灰融聚技术和华东理工大学的四喷嘴技术，且两项技术在推广中都遇到困难。与此相比较，国内的煤气化技术市场几手被国外技术垄断：美国德士古气化技术在世界范围内共１０套装置，中国就建了７套；英荷壳牌在世界范围内共１４套装置，中国就建了１３套。
有识之士，夙兴夜寐之中，莫不以此为虑。
也正是看到了我国经济快速增长中能源领域的这些问题，以及不断提高能源技术水平、加强前沿能源技术开发的紧迫性，作为在中关村注册的一家高科技企业，曾经研发国产化双转鼓流化品床大颗粒造粒装置技术并达到国际先进水平和国内领先地位的北京达立科科技公司，在总经理顾大地的领导下，全力以赴开始了煤气化设备的研发工作。从非熔渣—熔渣气化炉的专利研究开始，公司与清华大学、山西丰喜肥业集团一起申请国家“８６３”项目（以清华大学为主）。经过三方共同努力，该项目于２００２年８月列入国家“８６３”发展计划（课题编号２００２ＡＡ５２９０５０），当年就得到了“８６３”的资金支持。其后该项目在清华大学完成了数学模型、冷态试验、热态试验、工艺包等多项工作。
中国煤化工事业的新起点
从２００１年开始，到２００６年１月，一套由达立科公司、清华大学和丰喜集团共同开展专利研究并申请专利，且得到国家８６３项目支持的全新的国产化煤气化装置——非熔渣－熔渣分级气化技术在丰喜集团临猗分公司顺利投产（建设过程以丰喜集团为主）。２００７年１０月２３日，该项目通过中国石油和化学工业协会组织专家为期７２小时的现场考核。考核期间，专家们详细地考察了非熔渣－熔渣分级气化技术项目的煤场、磨煤制浆、煤气化、粗煤气净化及渣水处理等工序现场运行情况，并且对控制室、分析室、现场取样等岗位进行了全程监控。２００７年１２月６日，中国石油和化学工业协会在北京组织召开了非熔渣—熔渣分级氧化气化技术科技成果鉴定会。鉴定委员会听取了成果完成单位北京达立科科技有限公司、清华大学和山西丰喜肥业（集团）股份有限公司所作的工作报告、研究报告、工业运行报告及现场考核专家组的考核报告等，审查了有关技术资料，经过认真讨论，鉴定意见如下：
提供的技术资料齐全，实验及工业数据可靠，符合鉴定要求。
该技术经过数学模型化、冷模实验、热模实验、工艺包编制、工程设计、工程建设和生产运行等阶段，建成两台单炉日处理煤５００吨、操作压力４．０ＭＰａ的工业级气化装置，开发过程科学合理。
该技术采用氧气分级加入气化炉内，改善了气化炉烧嘴的运行环境和优化气化炉的轴向温度分布，使主烧嘴附近温度降低，有助于延长烧嘴寿命；气化炉内的温度分布更加均匀，有利于碳的转化，具有创新性。
该气化装置分级进氧连续运行４８天后，经７２小时连续考核运行表明：该气化装置运行平稳，自动化程度高，安全可靠，操控性能良好；技术指标先进比氧耗３６７．６Ｎｍ３Ｏ２／１０００Ｎｍ３ＣＯ＋Ｈ２，比煤耗５５３．５ｋｇ煤／１０００Ｎｍ３ＣＯ＋Ｈ２，合成气有效成分ＣＯ＋Ｈ２８３．０６％，碳转化率９８．２％。与本装置采用不分级气化运行结果相比，合成气中有效气成分提高１～２个百分点，碳转化率、比氧耗、比煤耗均有所改善，处于水煤浆气化技术的国际先进水平。
该装置全部采用国内技术和国产设备，满足了１０万吨／年甲醇项目需求，节约了建设投资，将为推动我国煤化工产业的发展和能源结构调整提供技术支撑，具有良好的经济、社会效益和推广价值。
据此，鉴定委员会一致同意通过该技术鉴定，并建议加快大型化开发和推广应用。这意味着具有我国完全自主知识产权的非熔渣—熔渣分级气化技术将正式进入市场，它将有利于改变我国在煤化工核心技术领域长期以来主要依靠国外公司技术的局面，我们从此可以骄傲地向世人宣布，中国人的煤化工事业已经完成了不再受制于人的历史性跨越。长期以来，由于我国在煤化工领域缺乏核心技术，国内企业只能通过支付巨额专利费来获得发展的历史由此被改写。国内煤气化技术的迅速发展，不仅可以使国内企业的技术专利费用大幅降低，更重要的是保证了国家的能源安全。
非熔渣—熔渣分级气化技术属于煤的清洁利用范畴，实现了对硫的回收再利用，灰渣可以回收做建筑材料，实现了对资源的循环利用，使我国政府提倡的循环经济落到实处。作为清洁能源利用技术的以煤粉和煤浆为原料的熔渣气化技术，解决了煤化工和ＩＧＣＣ清洁煤燃烧技术中煤气化这一必须解决的技术瓶颈问题，解决了千百年来煤炭利用过程中的环境污染问题和多煤种的选用问题，由此迈出了中国自主知识产权的煤化工技术从实验室走向生产的历史性一大步，从而为后石油时代的来临做了相当实际的技术准备。
非熔渣—熔渣分级气化技术是在消化吸收国外传统水煤浆气化技术的基础上发展的创新技术，具有传统水煤浆气化技术的主要优势：水煤浆给料方式简洁、稳定；系统压力易于提高；配套技术成熟。正因为有这些优势，非熔渣—熔渣分级气化技术的第一个工程项目投产两年来就取得了年运转率９４％、年负荷率１２０％的好成绩。这个业绩表明，传统水煤浆气化技术的工业实践已经为非熔渣—熔渣分级气化技术的工业应用开辟了低风险的坦途。
通过国家级鉴定后，非熔渣—熔渣分级气化技术得到广大用户的关注，通过鉴定后，已有２０余家用户与达立科公司联系，有的已经签约进入建设阶段，有的已经完成技术谈判，还有多家已完成技术选择，正在进行技术谈判的准备工作。
发展前景无比广阔
与现有的粉煤气化技术相比较而言，由达立科公司、清华大学、丰喜集团共同拥有，由达立科公司经营的非熔渣—熔渣分级气化技术两年的运行实践和考核结果表明：消化吸收国外技术，自主开发创新的非熔渣—熔渣分级气化技术已经成熟，采用该技术的工业装置运行稳定，开工率高。这项新技术的创造性、先进性，与国内外同类的技术比较，是显而易见的。
原料（水煤浆、干煤粉或者其它含碳物质）通过给料机构和燃料喷嘴进入气化炉的第一段，采用纯氧作为气化剂，采用其它气体，如Ｏ２或与Ｏ２以任意比例相混合的ＣＯ２、Ｎ２、水蒸汽等作为预混气体调节控制第一段氧气的加入比例，使第一段的温度保持在灰熔点以下；在第二段再补充部分氧气，使第二段的温度达到煤的灰熔点以上并完成全部的气化过程。另外，清华大学在实验中测得分级给氧与不分级给氧的碳转化率曲线表明，在分级给氧状态下，完成８０％碳转化的时间向后推移，碳的转化过程更加均衡，也有利于发挥气化炉有限空间的燃烧和气化功能。
非熔渣—熔渣分级气流床煤气化工艺从化学反应过程上与现有气流床煤气化技术有着本质的区别，而不单单是气化炉的物理特征上的差别，因此是具有独立知识产权的新型专利技术。现有的气流床煤气化工艺，气化炉内原料的反应过程都是一样的，即经历了脱水分和挥发份→燃烧→气化三个阶段。而非熔渣－熔渣分级气流床气化工艺通过氧气的分级加入，将煤的气化反应过程从三个阶段变为五个阶段，即脱水分和挥发份→燃烧→气化→再燃烧→再气化，在化学反应过程上有着本质的区别。
在国内，国际工程咨询公司对该技术进行了评估，评估认为非熔渣—熔渣分级气化技术“具有自主知识产权，能与当今世界先进的壳牌（Ｓｈｅｌｌ）、德士古（Ｔｅｘａｃｏ）、ＧＳＰ等气化技术竞争；从小试到工业化生产，在参与各方的共同努力下，各项工作进展都很顺利，已经具备了高技术产业化的条件……在当前国内大搞煤化工，各企业纷纷引进国外技术的形势下，急需开发具有自主知识产权的新技术，以打破外国公司的技术垄断……评估建议，企业加强合作，尽快完成工业化规模的实验，及时总结经验进入鉴定推广阶段。”
在国际上，达立科公司与国际知名的ＧＥ、ＩＨＩ等公司在非熔渣—熔渣分级煤气化技术上一直保持着密切的技术交流，并且得到这些公司对该技术的认可。此外ＢＰ公司也意识到本技术的专利独特性，已经和达立科公司签订了技术评估协议（ＢＰ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ＢＰＩ／ＰＡＴ／ＥＤＫ／５０４８７）。
非熔渣—熔渣分级气化技术是在消化吸收国外水煤浆气化技术的基础上自主创新，具有国外成熟技术运行稳定的基本性能，又有自己独特的创新点。采用该技术的丰喜肥业集团气化装置（２０万吨／年甲醇气头）自２００６年１月２３日首次化工投料至今，运转率达到９４％，年负荷率达到１２０％，创造了国内水煤浆气化装置运行的好成绩。
由于氧气分级供给，气化炉主烧嘴给氧量与反应需氧化学当量脱离约束，减少了主烧嘴的氧化负荷，改善了主烧嘴的工作环境，延长了其运行周期；由于氧气分级供给，比不分级气化炉轴向温度均衡，长径比可加大，同样直径气化炉的生产能力大于国内外其它水煤浆气化技术的气化炉；由于氧气分级供给，改善了炉内的温度场，提高了炉内的平均气化温度，使有效气体成份提高１％至２％；由于炉内高温区在二次进氧的范围内，平均炉温高，出渣区域接近高温区域，使非熔渣—熔渣分级气化炉的温度可低于灰熔点。在丰喜肥业的气化装置上已达到的指标是：出渣区温度低于进料煤灰熔点１００℃，这一点十分重要：以耐火材料为防护的气化炉一般耐受温度可达到１３５０℃，非熔渣—熔渣分级气化炉就可以使用灰熔点为１４５０℃的煤作为气化原料，此特点使国内大部分煤均可作为原料煤用于这项气化技术。
除气化炉的专利技术外，达立科公司还提供一些专有技术，有利于进一步改善装置的清洁生产状况，并降低投资，这些可供甲方选用。例如气化炉灰渣水带压排放，在煤场区设渣池，取消框架内捞渣机（丰喜肥业集团提出，并在其气化装置采用此项技术，效果良好）。氧气控制系统设在氧气总管上，分级给氧支管上只设流量计和切断阀，同压力、同炉直径的气化岛，非熔渣—熔渣分级气化技术与传统水煤浆气化的硬件投资基本相同。
由于理论上的创新，工程实践中的改进；由于没有增加水煤浆泵，没有增加主烧嘴，没有增加控制回路，因此非熔渣—熔渣分级气化技术在投资方面与传统水煤浆气化相近，但在气化炉生产能力上有２０％左右的提高，相当于相同产气能力，投资下降２０％，使得投入产出的性价比方面明显优于传统水煤浆技术。
中国将成为全球煤化工产业发展重点地区，煤化工产业将成为我国许多省市未来新的投资热点、经济增长点和经济发展新亮点，同样毋庸置疑。
我国改革开放的实践证明：在经济全球化的进程中，作为科技竞争力支撑的高科技产业的发展已经成为世界经济发展的动力和衡量国家综合国力的重要指标。而众多高科技企业技术创新的效率、活力和适应市场的能力，已经成为我国科技成果转化、实现技术创新的重要载体，成为促进我国经济可持续发展的重要基础。
北京达立科科技公司总经理顾大地在回顾企业创业时指出：企业做强做大的本质就是创新精神和创新机制的建立，但这远远不够，创新成果的背后还意味着企业家的社会责任、敬业精神和合作精神后者在特定时期甚至比前者更为重要。
在成功站稳了以水煤浆为原料，采用耐火砖炉型的非熔渣—熔渣分级气化技术的技术开发第一高度后，为了改善煤种的适应性，扩宽气化煤在灰熔点方面的要求，目前达立科公司正与热工行业的专家紧密联手，向非熔渣—熔渣分级气化技术新的高度迈进，以适应不同煤种，供不同用户选择，在自主创新的基础上，全力以赴为我国煤化工产业的发展开创出一个新的局面。
