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《西游记》里,孙悟空在太上老君的八卦炉中被三昧真火炼出了火眼金睛,而在理想生存中,也异样存在一个雕虫小技的“炉子”:“吃”进的是劣质的黑煤,“吐”出的倒是可以用来停止油品分解、制造烯烃等化工质料的洁净气体。这个神奇的“炉子”,便是煤气化炉;这项技能,便是煤气化技能。

煤气化是煤炭干净高效转化的龙头技能,但现在普遍使用的煤气化技能,固然曾经很好地处理了优质煤的应用题目,却对我国储量丰厚的劣质煤“敬而远之”。

华东理工大学刘海峰传授领衔、依托中石化团体完成的项目“单喷嘴冷壁式粉煤加压气化要害配备开辟及使用”(以下简称“SE气扮装置”)所开辟的气化炉,不光敢“吃”劣质煤,还完成了对劣质煤的干净高效应用,进一步推进了我国“绿色煤炭”战略的财产使用,为国度动力战略平安与古代煤化工财产的可继续开展提供了要害中心配备保证。

独门“杀手锏”霸占行业困难

要完成对高灰熔点、高灰分劣质煤的干净高效转化,必需处理几个技能困难:一是“吃”得进,这就需求处理粉煤从制粉汽锅到气化炉的保送题目;二是高灰熔点,这就需求气化温度高达1400℃以上;三是“排”得出,这就需求顺畅排渣,高效除灰,不影响后续零碎。别的,还必需保证气扮装置的操纵延续波动和长周期运转。

就像武林妙手都有本人的独门绝技一样,SE气扮装置也有本人的“杀手锏”,将上述难点逐个霸占。项目组起首以“高压密向保送”化解了供料困难:在管道中参加氮气、二氧化碳等气体,再不时加压,即可让像面粉一样颗粒稀疏的粉煤“爬”过长达几十米的管道进入气化炉。而经过对喷嘴和睦化炉的流场停止共同设计,则处理了入炉煤粉灰熔点高达1400℃的困难,而且具有顺畅排渣、高效除灰以及碳转化率初等长处;创造的集点火—开工—气化功用为一体的短命命复合式粉煤气化喷嘴和高功能膜式水冷壁衬里,为气扮装置的操纵延续波动、长周期运转提供了保证。

不只云云,SE气扮装置的技能劣势还包罗:节能成熟的分解气激冷—洗濯—渣水处置零碎,先辈主动、平安牢靠的气化控制、联锁逻辑零碎,彻底消弭霎时黑区的可视化投煤火焰监测,反响室温度间接丈量技能等。

SE气扮装置敏捷成为煤化工财产的一颗新星,被行业高度存眷,与华东理工大学在煤化工范畴近30年的研讨积聚和技能储藏密不行分。华理干净煤技能研讨所自1995年由于遵宏传授等人创建后,临时努力于气流床气化进程与技能的根底研讨和使用技能开辟,在国度科技方案支持下,经过产学研联合,乐成完成了自主知识产权多喷嘴对置式水煤浆气化技能产业化树模。这些年里,在研讨所长处于广锁传授领衔下,该技能乐成完成了大型化超过,建成国际上最大范围的日处置3000吨煤产业安装,为我国古代煤化工财产开展提供了紧张技能保证。

过技能关也要过“环保坎儿”

古代煤化工财产的可继续开展,既要过技能关,也要过环保关。

据刘海峰引见,SE气化技能是在低温、强复原氛围条件下将粉煤经局部氧化反响天生分解气,由于气化温度高、反响充沛以及碳转化率高,使得酚类和焦油等在炉内就曾经裂解;其他的一些微量重金属在气渣别离时,被冷萃在废渣中,而气化炉发生的废渣和滤饼,则可以二次应用;排放的废气次要为氮气、二氧化碳,煤中的硫则被转化为硫磺副产物;排放的废水中根本不含无机物,氨氮等目标都较低,颠末废水处置后,契合排放规范。

“总体而言,SE气扮装置完成了煤气化炉环保和效益的双打破。”刘海峰说,独一有待进一步处理的题目,是废水中含有的大批氯离子。

“吃”下混配煤护航新型煤化工

能“吃”下多种煤,是SE气扮装置的最大劣势。

SE气扮装置“吃”下贵州煤(60℅)和神华煤(40℅)的混配煤,非但没有“消化不良”,反而发明了产业树模安装多个记录:出及格产物工夫最短,买通全流程工夫最短,一次投料乐成延续运转工夫最长,自投料3个月内延续运转工夫最长,烧嘴初次运用累计工夫最长。

山西晋城煤、安徽淮南煤、贵州煤……这些高灰熔点、高灰分煤,先后都被送进了SE气扮装置的气化炉里。为了避免“吃得过快引发消化不良”,项目组龚欣传授牵头,全方位动身,展开了少量使用根底研讨任务和现场样本及数据收罗后的剖析研讨任务,并不时订定和优扮装置运转方案,为整套气扮装置“顺遂吸取养分”保驾护航。

安徽是煤炭资源大省,但由于煤的灰熔点过高,绝大局部煤只能作为燃料运用,而煤化工企业却需到外省推销煤,致使本钱添加,对煤化工财产开展极为倒霉。中安结合煤化无限责任公司颠末对国际外粉煤加压气化技能的少量比拟和重复论证,终极决议接纳7套日处置煤1500吨级SE气扮装置,配套年产60万吨烯烃。

2016年,扬子石化SE粉煤气化产业树模安装乐成运转安徽高灰熔点、高灰分淮南煤。满负荷运转条件下,粗渣可燃物约0.9%,滤饼可燃物约8.9%,灰渣比3∶7,碳转化率到达99.2%,为以淮南煤为质料的SE气扮装置顺遂投运提供了紧张支持。这也是安徽淮南煤初次在产业安装上完成干净高效气化,为安徽高灰熔点、高灰分煤的干净高效转化提供了要害的技能支持。

“临时困扰淮南煤的干净高效气化技能,终于无望失掉处理了。”刘海峰笑言。关于将来,刘海峰说:“南亚、西北亚国度的煤矿大多产高灰熔点的劣质煤,SE气化技能很有盼望出口到这些国度,为‘一带一起’建议效劳。”

《中国教诲报》2018年04月09日第7版 

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