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上海市技术发明特等奖项目“单喷嘴冷壁式粉煤加压气化关键装备开发及应用”——

“吃”进劣质黑煤“吐”出绿色能源

2016年04月19日   04 :专题   稿件来源:解放日报  


    张 婷
  
  煤气化是煤炭清洁高效转化的龙头技术,但目前广泛应用的煤气化技术,虽然已经很好地解决了优质煤的利用问题,却对我国储量丰富的劣质煤“敬而远之”。
  华东理工大学刘海峰教授领衔依托中石化集团完成的项目“单喷嘴冷壁式粉煤加压气化关键装备开发及应用”(以下简称“SE  气化装置”)所开发的气化炉,不但敢“吃”劣质煤,还实现了对其的清洁高效利用,进一步推动了我国“绿色煤炭”战略的产业应用,为国家能源战略安全与现代煤化工产业的可持续发展提供了关键核心装备保障。

  关键技术突破 解决行业难题

  高灰熔点、高灰分劣质煤约占我国煤炭资源总存储量的一半左右,对其进行清洁高效转化利用势在必行。
  就像武林高手都有自己的独门绝技一样,SE气化装置也有攻克劣质煤的“杀手锏”:通过对喷嘴和气化炉的流场进行独特设计,发明的适用于高灰熔点、高灰分劣质煤的气化炉,解决了入炉煤粉灰熔点高达1400℃的难题,并且具有顺畅排渣、高效除灰以及碳转化率高等优点; 发明的集点火-开工-气化功能为一体的长寿命复合式粉煤气化喷嘴和高性能膜式水冷壁衬里,则保证了气化装置的操作连续稳定、长周期运行。
  不仅如此,SE气化装置的技术优势还包括:稳定可靠的煤粉供料与输送单元,节能成熟的合成气激冷-洗涤-渣水处理系统,先进自动、安全可靠的气化控制、联锁逻辑系统,彻底消除瞬间黑区的可视化投煤火焰监测,反应室温度直接测量技术等。
  经十余年科研攻关,2014年初,SE气化装置作为新型煤气化技术成功产业应用,并迅速成为煤化工产业的一颗新星,被行业高度关注。

  迈过环保坎儿 走绿色发展路

  现代煤化工产业的可持续发展,既要过技术关,更要过环保关。此时,多个拟新建的煤化工项目和煤炭传统产业改造项目锁定了SE气化装置,无疑与其环境友好密切相关。
  据刘海峰介绍,SE气化技术是在高温、强还原气氛条件下将粉煤经部分氧化反应生成合成气,由于气化温度高、反应充分以及碳转化率高,使得酚类和焦油等在炉内就已经裂解; 其他的一些微量重金属在气渣分离时,被冷萃在废渣中,而气化炉产生的废渣和滤饼,则可以二次利用; 排放的废气主要为氮气、二氧化碳及粉尘,浓度较低,煤中的硫则绝大部分被收集; 排放的废水中基本不含有机物,氨氮等指标都较低,经过废水处理后,符合排放标准。
  “总体而言,SE气化装置实现了煤气化炉环保和效益的双突破。”刘海峰说,唯一有待进一步解决的问题,是废水中含有的少量氯离子。

  “吃”下多种煤 引领新型煤化工

  能“吃”多种煤,是SE气化装置的最大优势。晋煤、淮南煤、贵州煤……这些高灰熔点、高灰分煤,先后都被送进了SE气化装置的气化炉里。
  2014年1月,SE气化装置在中国石化扬子石油化工有限公司开车,“吃”下了贵州煤(60℅)和神华煤(40℅)的混配煤,非但没有“消化不良”,反而创造了工业示范装置多个纪录:出合格产品时间最短(5天),打通全流程时间最短(10天),一次投料成功连续运行时间最长(11天11小时),自投料3个月内连续运行时间最长(53天),烧嘴首次使用累计时间最长(183天)。
  据悉,由华东理工大学、中石化宁波工程有限公司等5家单位依托“产学研”联合攻关、共同完成的“单喷嘴冷壁式粉煤加压气化关键装备开发及应用”项目已申请发明专利43项,其中授权19项,发表SCI/EI收录论文100余篇。它的工业应用,近3年已为化工企业、工程公司、装备制造企业、研发单位等新增销售额约30亿元,直接经济效益2.9亿元。
  中安联合煤化有限公司、扬子石化煤制氢二期和中石化新疆能化……国内已有大批企业拟签约使用SE气化装置。对于未来,刘海峰希望:“南亚、东南亚国家的煤矿大多产高灰熔点的劣质煤,SE气化技术很有希望出口到这些国家,为 ‘一带一路’ 战略服务。”

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