IHCG内热式煤气化与大规模氢能源生产技术及应用
煤炭资源的清洁高效利用是地方未来能源产业优化与经济可持续发展的关键，也是现有各煤炭利用企业绿色升级转型和发展的重要方向和必由之路。作为具有巨大潜力和需求的清洁能源，氢能源的大规模和低成本工业化生产，是煤炭清洁利用领域的关键着眼点之一。
相比较其他制氢技术，虽然煤炭气化制氢是现有技术中成本最低的氢能源生产技术和途径，但依然存在能源效率低、设备投资高、污染排放严重等方面的问题。IHCG内热式常压固定床煤气化与煤气化制氢工艺技术，可在常压下直接利用原煤大规模生产易于提纯和分离的高纯度含氢混合煤气，以有效解决上述问题，在显著降低煤气化制氢成本的同时，还可利用褐煤等低阶煤制氢，实现低阶煤资源的清洁利用，进一步降低制氢成本。致力于绿色转型的煤焦化企业，可通过这一技术对焦炉进行升级改造，成为氢能源生产供应商。
1.内热式煤气化与制氢技术
IHCG内热式常压固定床煤气化与煤气化制氢工艺技术，是利用高温乏氧气体加热介质作为煤气化制氢气化剂的全新和先进气化技术，其独特的常压固定床煤气化与煤气化制氢炉系统 是可由多气化室构成的大规模乃至超大规模煤气化生产系统；高温气化剂以高效的对流方式直接进入常压固定床煤气化室加热煤料，实现和完成清洁高效煤气化，大规模生产氢气和利用煤炭中各种有效成份。每个气化室在完成与炼焦炉生产相同的加煤过程后，开始煤气化生产过程，通过高温气体加热介质加热和气化气化室内的煤料。在煤气化和煤气化制氢过程中，通过分时段气化和集气控制，分别收集和处理与传统煤焦化生产相似的荒煤气，和利于提纯和分离制氢的高纯度氢气与一氧化碳的混合煤气；获得煤气、粗苯、煤焦油，及氢气等主要煤化工产品和成分。
由于其独特的炉体结构和煤热解技术与工艺过程控制，IHCG内热式常压固定床煤气化与制氢炉系统通过分时段煤热解和煤气收集的方式，而分别获得富含粗苯和煤焦油等化产品的煤气（类似于焦炉煤气），和由水煤气反应和波尔多反应产生、可用于高效氢能源生产、主要成分为氢气和一氧化碳的水煤气或混合煤气，因而更有利于氢气成分分离。配合适当配煤和煤料制备，这一新型工艺技术和专有常压固定床煤气化与制氢炉系统，不仅可以利用气煤或褐煤等低阶煤进行煤气化与煤气化制氢，大量生产可用于提纯和分离氢气、制成天然气和其他化工产品的不同组分和特质的煤气，也可生产作为清洁能源和化工原料的兰炭、粗苯和煤焦油，实现煤炭清洁高效利用。
2.技术与经济特点
IHCG内热式常压固定床煤气化与煤气化制氢工艺技术，在气化方法、气化炉与设备系统投资、气化工艺过程、气化与能源效率、气化生产规模、气化原料用煤和气化生产综合成本等方面，较现有煤炭气化制氢工艺技术及其他制氢工艺技术具有突出的优点和显著的技术与经济优势，分别罗列和对比如下：
1）其可以低成本建成大型以至超大型常压固定床煤气化系统；其设备系统投资与运行和维护成本低；可有效利用褐煤等低阶煤炭资源，大规模、清洁高效和低成本地生产氢能源，以及粗苯、煤焦油和兰炭等主要煤化工和能源产品；
2）原煤在IHCG内热式常压固定床煤气化系统内直接完成高效煤气化制氢；而现有煤气化技术需要以焦炭为原料，并采用高温高压煤气化方法制氢，其设备系统和工艺过程复杂低效、设备投资高、原料和运行维护成本高、能源效率低；
3）由于IHCG独特的水煤气气化过程和生产工艺，其通过分时段气化和集气的先进技术方法有效控制煤气的主要组分；有效提高氢（H2）和一氧化碳（CO）的纯度和相对浓度、减少煤气中硫及硫化物含量，有利于氢气分离和提纯；
4）IHCG内热式煤气化技术适用于包括褐煤等低阶煤煤炭资源的清洁高效利用；
5）IHCG内热式常压固定床煤气化炉，可利用已淘汰的焦化炉系统改造而成。
3.技术应用实施方式和内容
IHCG内热式常压固定床煤气化与煤气化制氢的工艺技术设备系统构成和运行过程简单，减少了新建设备系统的工程造价，有利于技术推广应用。而且，其可以通过对现有焦炉系统中的炭化室和气体输送管线等进行结构上的修改，即可以实现IHCG内热式常压固定床煤气化与制氢技术在现有传统焦炉上应用的升级改造。因而，这一技术在现有煤焦炉系统上的应用改造方案具有方案简单易行、资金投入低、见效快、节能减排效果与经济效益显著等优点。对现有煤焦炉改造为大型至超大型褐煤等低阶煤清洁利用煤热解系统，仅需对现有焦炉系统做以下技术改造：
1)炭化室壁结构改造；使加热介质高温乏氧烟气进入炭化室，实现内热式加热；
2)改造和利用现有荒煤气集气与化产系统；提高荒煤气集气管系统效率和功能；
3)添加或调整煤料制备和加煤设备与工艺，以及推焦和推灰设备与工艺；
4)添加一个混合煤气集气与氢气提纯和分离系统；实现分时段气化和集气功能；
5)添加一个高温乏氧加热介质发生装置；产生气体高温加热介质和气化剂。
4.技术升级与效益
对于产能过剩的煤焦化产业，利用IHCG内热式常压固定床煤气化与制氢技术可将已淘汰的传统煤焦炉系统升级改造成为大型或超大型规模的常压固定床高温煤热解生产系统，充分利用已有设备，节约投资成本和宝贵的社会资源。其不仅可以充分利用低阶煤资源生产大量氢能源，并可制成天然气和其他化工产品生产所需的煤气，以及可以生产作为清洁能源和化工原料的兰炭（清洁煤）、粗苯和煤焦油等煤基产品。
IHCG内热式常压固定床煤气化与煤气化制氢工艺技术和设备系统可以有效实现煤热解工艺的大型工业化应用，低成本生产具有大量需求的氢气、煤气和其他煤化工产品，满足国内能源和煤化工市场的原料需求。通过大大降低生产成本中的能源成本与污染减排成本，和大幅度提高煤气产量，以显著提高企业的经济效益、利润率和市场竞争力。另外，无论是新建还是通过对现有焦化系统的技术改造，其项目资金投入低、实施周期短的优势十分明显，具有非常高的技术项目投资回报。
以同样年产能为100万吨焦炭项目规模为例，利用IHCG内热式常压固定床煤气化与煤气化制氢技术，可以在投资额仅相当于其他煤炭制氢技术项目几分之一的情况下，建成每天投煤量达3,836吨的超大型煤气化与煤气化制氢系统。其年产量可热解褐煤140万吨，可生产氢气11.2亿立方米、焦油98,000吨。去除原料和生产成本，按当前市场价格计算，这一项目每年可以创造氢气和煤焦油销售利润约 8.46亿元，对于焦化企业来说，这将是一项项目利润显著和投资回报高的绿色升级转型项目。
5.煤气化制氢与产业格局
长期以来，煤焦化产业对钢铁冶金行业的依赖程度过高，具有低能效和高污染的明显问题，而且其只能生产单一主要产品的焦炭，和作为副产品的焦炉煤气和煤焦油。通过对原有焦炉系统进行IHCG内热式常压固定床煤气化与制氢技术的应用改造，可以使焦化企业迅速实现技术升级和绿色转型，根据市场与生产需求安排生产焦炭、兰炭、煤焦油、煤气和氢气等多种产品。这一技术应用将使焦化企业在清洁能源和煤化工领域之间建立起新型产业关系，大幅度提高企业生产能力、利润率和未来市场竞争力；清洁高效利用地方煤炭资源，特别是褐煤等低阶煤资源，彻底摆脱煤焦化企业在市场和产业链中的被动地位。
综上所述，在当前国内能源市场氢能源兴起，天然气持续短缺与深化污染治理等形势背景下，这一技术的应用对于清洁利用丰富的煤炭资源，解决清洁能源短缺和大气污染治理等主要问题均具有重要意义。新建或通过对现有焦炉的技术改造升级，技术用户可获得显著的节能效益、减排效益和增产效益。对早已产能过剩的焦化行业，其应用既可解决产能过剩问题，又可有效利用现有设备系统，降低现有焦化企业的投资和生产成本、提高经济效益、有效实现焦化企业绿色转型。IHCG内热式常压固定床煤气化与制氢技术通过切实可行和见效迅速的技术改造方案对现有焦化产业的技术进行升级改造，既解决了煤焦化企业所面临的节能减排和绿色升级转型问题，又能够帮助企业在当地建立氢能源生产基地，同时拉动相关制造产业经济建设。从长远角度来看，IHCG内热式常压固定床煤气化与制氢技术在优化地方产业与能源结构，建立以煤炭清洁利用产业为主导的新型区域产业格局，促进当地经济的可持续发展等方面势必将带来不可估量的促进作用。