主要完成人：许世森、刘刚、陶继业、李广宇、王恩民、任永强、夏军仓、李小宇、刘沅、徐越、王剑钊、姚国鹏、李明亮、陈智

    主要完成单位：中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司

    煤气化技术是煤化工的龙头技术。干煤粉加压气化技术以其煤种适应性好、气化效率高、环保性能优越，容易实现装置大型化、规模化，成为现代煤气化技术发展的最重要方向。在相当长一段时间内，我国大型气流床加压气化技术大量依赖进口，特别是干煤粉加压气化全废热回收技术长期被国外气化技术垄断。中国华能集团清洁能源清洁能源技术研究院有限公司煤气化技术研发团队（简称“华能清能院”），历时20余年，开发出了投煤量2000吨/天级全热回收两段式干煤粉加压气化技术，成功的应用于我国首套煤气化联合循环（IGCC）发电装置，取得了良好的运行效果，获中国石油和化学工业联合科技进步一等奖。

    上世纪90年代初，为填补大型气流床气化技术的空白，课题负责人许世森博士带领课题组开展了大量的煤气化基础研究和气流床气化关键技术研究，并对国外多种成功的水煤浆气化技术和干煤粉加压气化技术进行了充分研究。在这些前端研究工作的基础上，结合中国煤制多变的特征，许世森博士把研究方向锁定在难度系数更大，但煤种适应性更强、节能和环保性能更优越的干煤粉加压气化上，创造性的引入了化学激冷的原理，提出了两段式干煤粉加压气化技术。

    国家科技部自“九五”攻关至“十二五”863计划，对两段式干煤粉加压气化技术进行了支持。在这些科技支撑计划的资助下，华能清能院开展了煤气化机理研究、小型热态试验研究、中试研究、工业放大研究和特殊煤种的气化研究，建立了中国14种典型煤种气化动力学特征数据库，对含盖低灰量至高灰量、低灰熔点至高灰熔点多个煤种进行了中试装置的试烧，对中试规模向大型工业规模放大进行了充分研究，成功的建成了投煤量2000吨/天级两段式干煤粉加压气化工业装置。通过装置建设和长期运行，两段式干煤粉加压气化技术形成了以下特征：

    1.利用化学反应吸热的原理实现高温合成气激冷，冷煤气效率高、氧耗低、设备尺寸大幅度减小。采取两室两段粉煤分级气化工艺，通过一段气化产生的高温煤气与二段投入的煤粉和蒸汽反应，使冷煤气效率提高了1—3个百分点，比氧耗减少10%—15%。高温煤气冷却所需的激冷气循环量也大幅度降低，与采用国外同类技术的设备相比，投煤量2000吨/天级干煤粉加压气化技术，激冷气循环量减少了10—15万Nm3/h，降低了装置自身电耗。煤气冷却器尺寸减小30%以上，高温高压飞灰过滤器直径从6.55米减小的4.6米，气化装置的造价降低20%—30%。

    2.建成了我国首套2000吨/天级具有自主知识产权的全废热回收干煤粉加压气化装置，装置热效率高。该技术成功的打破了国外全废热回收干煤粉加气化技术的垄断，实现干煤粉加压气化全废热回收，热效率可达96%以上，较好的煤炭的高效转化。以投煤量2000吨/天工业装置为例，每小时可副产中压蒸汽130—140吨，可产生经济效益约1.3亿元/年。

    3.掌握干煤粉加压气化基本原理，为变参数工艺设计提供技术支撑。建立了煤粉在高温、高压和高升温速率条件下气化反应特性数据库，开发了加压气流床气化炉内流场及温度场预测模型、灰渣熔渣和流动传热模型、高温高压多组分合成气的辐射传热模型，建立了粉煤气化炉炉膛的传热计算方法。

    4.解决了大型干煤粉加压气化装置运行的关键问题。干煤粉加压气化技术最核心的问题是气化炉温度的控制，华能清能院核心问题，开发了大量关键技术。如，发明了高温高压高浓相条件下炉内间接测温装置，解决了加压气化炉高温（1400—1700℃）炉温实时监测的难题；发明了多支路上出料干煤粉加压浓相送料技术，解决了干煤粉加压输送系统对煤粉水分的适应性差、易堵塞、系统复杂等难题；开发了干煤粉加压气化装置的协调控制策略及控制系统，解决了干煤粉气化装置多变量复杂系统的协调控制及稳定运行问题。

    5.实现了大型干煤粉加压气化炉设计、制造国产化。开发了超大型锻件斜岔口空间组对、大焊深不规则焊口自动焊接、气化炉膜式水冷壁大面积镍基合金堆焊和自动焊接的水冷壁拼排等气化炉制造、安装新工艺，解决了大型气化炉制造难题。

    装置投产之后，中国石油和化学工业联合组织了鉴定委员会对该装置进行了现场考核和技术鉴定，谢克昌院士担任了鉴定委员会主任，通过鉴定，鉴定委员会一致认为：该项技术具有自主知识产权、指标先进、应用性强，与国外同类技术相比，能耗和工程造价低，达到了国际先进水平。该成果对我国清洁煤转化产业具有重要的意义。

    课题负责人许世森博士长期从事干煤粉加压气化和整体煤气化联合循环发电（IGCC）研究，是两段式干煤粉加压气化技术的主要发明人。课题组通过多年的研究开发，涵盖干煤粉加压气化全部关键技术，共取得专利30余项，或省部级奖励10余项，其中，两段式干煤粉加压气化技术获中国优秀专利奖和中国际工业博览会创新奖。（王新华）