煤氣化是煤炭清潔高效轉(zhuǎn)化的龍頭技術(shù)，但目前廣泛應(yīng)用的煤氣化技術(shù)，雖然已經(jīng)很好地解決了優(yōu)質(zhì)煤的利用問題，卻對我國儲量豐富的劣質(zhì)煤“敬而遠 之”。華東理工大學(xué)劉海峰教授領(lǐng)銜、依托中石化集團完成的“單噴嘴冷壁式粉煤加壓氣化關(guān)鍵裝備開發(fā)及應(yīng)用”(以下簡稱“SE氣化裝置”)項目開發(fā)的氣化 爐，不但敢“吃”劣質(zhì)煤，還實現(xiàn)了對劣質(zhì)煤的清潔高效利用，進一步推動了我國“綠色煤炭”戰(zhàn)略的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。
正因如此，在4月18日召開的上海市科學(xué)技術(shù)獎勵大會上，該項目獲得了2015年上海市技術(shù)發(fā)明獎特等獎。這也是該市自2012年設(shè)立特等獎以來，頒發(fā)的首個技術(shù)發(fā)明特等獎
關(guān)鍵技術(shù)突破 解決行業(yè)難題
要實現(xiàn)對高灰熔點、高灰分劣質(zhì)煤的清潔高效轉(zhuǎn)化，必須解決幾個技術(shù)難題：一是“吃”得進，這就需要解決粉煤從制粉鍋爐到氣化爐的輸送問題;二是高灰 熔點，這就需要氣化溫度高達1400℃以上;三是“排”得出，這就需要順暢排渣，高效除灰，不影響后續(xù)系統(tǒng)。此外，還必須保障氣化裝置的操作連續(xù)穩(wěn)定、長 周期運行。
項目組首先以“高壓密向輸送”化解了供料難題：在管道中加入氮氣、二氧化碳等氣體，再不斷加壓，即可使像面粉一樣顆粒稠密的粉煤“爬”過長達幾十米 的管道進入氣化爐。而對噴嘴和氣化爐流場的獨特設(shè)計，則解決了入爐煤粉灰熔點高達1400℃的難題，并且具有順暢排渣、高效除灰以及碳轉(zhuǎn)化率高等優(yōu)點;發(fā) 明的集點火—開工—氣化功能為一體的長壽命復(fù)合式粉煤氣化噴嘴和高性能膜式水冷壁襯里，為氣化裝置的操作連續(xù)穩(wěn)定、長周期運行提供了保障。
據(jù)劉海峰介紹，SE氣化裝置的技術(shù)優(yōu)勢還包括：節(jié)能成熟的合成氣激冷—洗滌—渣水處理系統(tǒng)，先進自動、安全可靠的氣化控制、聯(lián)鎖邏輯系統(tǒng)，徹底消除瞬間黑區(qū)的可視化投煤火焰監(jiān)測，反應(yīng)室溫度直接測量技術(shù)等。
邁過環(huán)?？矁?走綠色發(fā)展路
日前發(fā)布的“十三五”發(fā)展規(guī)劃綱要中，提出將“煤炭清潔高效利用”列為100項國家重大工程項目之一，現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，既要過技術(shù)關(guān)，更要過環(huán)保關(guān)。多個擬新建的煤化工項目和煤炭傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造項目鎖定了SE氣化裝置，無疑與其環(huán)境友好密切相關(guān)。
據(jù)劉海峰介紹，SE氣化技術(shù)是在高溫、強還原氣氛條件下將粉煤經(jīng)部分氧化反應(yīng)生成合成氣，由于氣化溫度高、反應(yīng)充分以及碳轉(zhuǎn)化率高，酚類和焦油等在 爐內(nèi)就已經(jīng)裂解;其他的微量重金屬在氣渣分離時，被冷萃在廢渣中;而氣化爐產(chǎn)生的廢渣和濾餅，則可以二次利用;排放的廢氣主要為氮氣、二氧化碳，煤中的硫 則被轉(zhuǎn)化為硫黃副產(chǎn)品;排放的廢水中基本不含有機物，氨氮等指標都較低，經(jīng)過廢水處理后，符合排放標準。唯一有待解決的問題，是廢水中含有的少量氯離子。
目前，該技術(shù)應(yīng)用企業(yè)達到42家，共113臺氣化爐，為我國現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了重要技術(shù)保障。近3年已為化工企業(yè)、工程公司、裝備制造企業(yè)、研發(fā)單位等新增銷售額約30億元，直接經(jīng)濟效益2.9億元。
“吃”下多種煤 引領(lǐng)新型煤化工
2014年1月，SE氣化裝置在中國石化揚子石油化工有限公司開車，“吃”下了貴州煤(60%)和神華煤(40%)的混配煤，非但沒有“消化不 良”，反而創(chuàng)造了工業(yè)示范裝置多個紀錄。山西晉城煤、安徽淮南煤、貴州煤……這些高灰熔點、高灰分煤，先后都被送進了SE氣化裝置的氣化爐里。為了防止 “吃得過快引發(fā)消化不良”，項目組科研人員開展了大量應(yīng)用基礎(chǔ)研究工作和現(xiàn)場樣本及數(shù)據(jù)采集后的分析研究工作，為整套氣化裝置“順利吸收營養(yǎng)”保駕護航。
安徽是煤炭資源大省，但由于煤的灰熔點過高，絕大部分煤只能作為燃料使用，導(dǎo)致省內(nèi)煤化工企業(yè)需到外省采購煤。中安聯(lián)合煤化有限責(zé)任公司經(jīng)過對國內(nèi) 外粉煤加壓氣化技術(shù)的大量比較和反復(fù)論證，最終決定采用7套日處理煤1500噸級SE氣化裝置，配套年產(chǎn)60萬噸烯烴。“長期困擾淮南煤的清潔高效氣化技 術(shù)，終于有望得到解決了。”劉海峰說。
對于未來，劉海峰表示：“南亞、東南亞國家的煤礦大多產(chǎn)高灰熔點的劣質(zhì)煤，SE氣化技術(shù)很有希望出口到這些國家，為‘一帶一路’戰(zhàn)略服務(wù)。”
