1、课题来源与背景 煤气化技术作为煤炭高效清洁利用的重要途径之一，近年来得到快速发展。综合国内外煤气化技术状况，结合对煤种的适应性、气化技术指标、运行可靠性、投资、消耗及运行费用的分析比较，开发煤种适应性更广、低投资、高可靠性的粉煤加压气化技术是适合我国国情的煤气化技术首选能源替代路线。为满足我国现代煤化工产业发展需要，尤其是高灰熔点煤的高效气化需要，华东理工大学开发了“单喷嘴冷壁式粉煤加压气化技术”。 单喷嘴冷壁式粉煤加压气化技术针对化工合成气的工艺需求，采用干煤粉加压气化加激冷流程，核心装备为复合式烧嘴与水冷壁气化炉。基于在煤气化技术开发领域三十年的原始积累，华东理工大学通过实验室冷模和热模研究，创新性地提出了复合式气化烧嘴与水冷壁气化炉的新型结构形式及匹配工艺。研究结果表明，该单喷嘴冷壁式粉煤气化炉具有运行可靠性高、连续运行周期长、煤种适应性广（尤其适用于高灰熔点煤）、气化技术指标先进、运行成本低的特点，市场前景广阔。 

2、技术原理及性能指标 复合式烧嘴与水冷壁气化炉是单喷嘴冷壁式粉煤加压气化技术的关键装备。复合式烧嘴不仅承担着气化炉点火、开工和操作运行的多重功能，而且与气化炉相匹配，构造炉内直流式受限射流流场，在高温高压条件下实现煤粉向合成气的转化。在该过程中，气化炉内部的水冷壁衬里通过“以渣抗渣”的方式实现隔热功能，从而保护气化炉的耐压外壳不被高温烧损。 SE粉煤气化工业示范装置满负荷考核结果表明，采用60%贵州煤和40%神华煤的混配煤为原料，气化压力4.0MPa，该关键装备运行效果优良。

主要技术指标如下： 

（1） 单炉有效气（H2+CO）产量72000Nm3/h； 

（2） 比煤耗569kg/1000Nm3（H2+CO）； 

（3） 比氧耗331Nm3/1000Nm3（H2+CO）； 

（4） 气化碳转化率98.3%； 

（5） 烧嘴连续运行寿命不低于200天。 

3. 技术的创造性和先进性 

（1） 复合式烧嘴 复合式粉煤气化烧嘴集点火、开工升温、操作运行功能于一体。通过优化设置各物流流道、结构形式与工艺条件匹配、冷却结构等，实现了烧嘴在点火、开工、运行各阶段不同功能的作用，并确保气化炉与烧嘴安全和长寿命。该烧嘴在工业示范装置运行中，首次使用累计时间达181天，创下国内外同类技术示范运行纪录。 

（2）水冷壁气化炉 通过气化炉结构与烧嘴以及工艺参数的优化匹配，形成了直流式受限射流流场，实现了近壁面温度均匀、渣口温度略高的合理温度场。气化炉水冷壁开创性地采用了“抽拉式”结构，不仅大大简化了结构，而且取消了水冷壁限流孔板，水动力分布性能优良。 工业示范装置运行结果表明，气化过程中生成的细灰少、熔渣多（灰渣比合理，为3:7～4:6），水冷壁挂渣均匀，碳转化率高（98%以上），有效气体（H2+CO）成份高（～89%）；验证了该气化炉具有煤种适应性好（可气化高灰熔点、高灰分、反应活性较差的无烟煤）、工艺性能与指标先进、结构简单、操作方便、安全可靠等显著优势与特点，气化炉运行创下多项同类装置运行记录。 

4、技术成熟度 单喷嘴冷壁式粉煤气化关键装备—复合式烧嘴及水冷壁气化炉自2014年1月23日首次开车即连续运行达11天。随后稳定运行，截至目前未出现过跳车或被迫停车情况。 长周期运行表明，气化装置运行可靠性好，气化炉可操作性强，不易堵渣，水冷壁挂渣均匀，气化炉液位平稳，激冷水干净且流量稳定；气化炉煤种适应性强，装置曾因煤质变化，灰熔点由1290℃上升到1400℃，气化炉可迅速适应；装置操作灵活，负荷可按需求量及时调整，操作弹性60%-110%之间；装置环保合格率100%。