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大型高效水煤漿氣化過程關鍵技術創(chuàng)新及應用：從引進到輸出的跨越

我國自主開發(fā)的多噴嘴對置式水煤漿氣化技術已成為煤化工裝置氣化技術*之一。由華東理工大學與兗礦集團合作完成的大型高效水煤漿氣化過程關鍵技術創(chuàng)新及應用項目獲得2016年國家科技進步二等獎。朝陽旭日重工目前，這一自主技術成功走出國門，實現(xiàn)了我國煤氣化技術從引進到輸出的跨越。

氣化技術是煤潔凈利用技術的重要環(huán)節(jié)，以氣化為基礎的煤轉(zhuǎn)化技術把煤轉(zhuǎn)化成燃料和化學品，能夠降低煤炭常規(guī)排放量和對于進口石油和天然氣的依賴度。然而，在20多年前，大型煤氣化技術一直被國外公司壟斷，開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權的大型煤氣化技術是中國煤化工界幾代人的愿望。

2005年，華東理工大學潔凈煤技術研究所成功開發(fā)出具有我國自主知識產(chǎn)權的多噴嘴對置式水煤漿氣化技術，打破了國外的長期壟斷。但當時開發(fā)的水煤漿氣化技術還存在單爐規(guī)模小、關鍵設備壽命短、運行穩(wěn)定性差以及氣化效率有待提高等技術與工程難題，急需進行成套關鍵技術的升級與創(chuàng)新。

在國家“973”“863”等科技計劃的支持下，華東理工大學與兗礦國泰化工有限公司、兗礦魯南化肥廠在多噴嘴對置式水煤漿氣化技術方面開展了聯(lián)合攻關，歷經(jīng)10余年，突破了水煤漿氣化大型化、高效率、長周期穩(wěn)定運行等關鍵技術瓶頸，形成了國際*的大型高效水煤漿氣化成套技術，打破了國際上GE、Shell等大型跨國公司對煤氣化技術的壟斷，成為我國煤氣化技術發(fā)展史上具有里程碑意義的技術。
在大型煤氣化技術開發(fā)的同時，示范裝置的建設也在緊鑼密鼓的進行中。2014年6月24日，當時世界*大的單爐日處理煤3000噸級煤氣化裝置在內(nèi)蒙古榮信化工有限公司正式投產(chǎn)，裝置合成氣有效氣成分優(yōu)于考核指標1.2%，比氧耗和比煤耗分別優(yōu)于考核指標2.9%和6.8%，碳轉(zhuǎn)化率達到99%以上。該項目的成功投產(chǎn)標志著多噴嘴對置式水煤漿氣化技術躍上了新的臺階。

該示范裝置于2016年12月通過了中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會組織的科技成果鑒定。包括2位院士在內(nèi)的13位*組成的鑒定委員會認為，該成果總體技術指標達到國際*水平，保持了多噴嘴對置式水煤漿氣化技術在國際同類氣化技術中的*地位。

與單爐日處理2000噸級氣化裝置的考核結果相比，3000噸級裝置碳轉(zhuǎn)化率由99.2%提高到99.63%，冷煤氣效率由74.5%提高到75.2%。在高負荷操作條件下，與同類技術相比氣化工藝指標先進，氣化裝置安全可靠、自動化程度高、操作控制靈活，大型化優(yōu)勢也更加突出。
從起步開發(fā)自主技術到大型工業(yè)裝置示范運行，多噴嘴對置式水煤漿氣化技術歷經(jīng)了20余年的開發(fā)完善、工程應用及工程放大，*終以其優(yōu)異的技術指標在世界范圍內(nèi)引起了普遍關注，成為煤化工裝置氣化技術*之一。與國際先進技術相比，該技術有效氣成分提高3個百分點，碳轉(zhuǎn)化率提高約4個百分點，比氧耗降低10.2%，比煤耗降低2.1%，技術指標國際*。目前國內(nèi)單爐處理能力2000噸/日以上的水煤漿氣化裝置全部采用該技術。

目前，日處理煤4000噸級水煤漿氣化技術示范裝置也正在建設當中。2019年4月24日，國家科技部高技術研究發(fā)展中心組織*組對示范裝置進行了中期檢查。作為建設單位，榮信化工在項目實施過程中，重點對氣化爐內(nèi)火焰結構、溫度分布及顆粒行為特性等關鍵指標進行了研究，完成了日處理煤4000噸級多噴嘴對置式水煤漿氣化爐及相關系統(tǒng)主要設備的安裝。

項目牽頭單位兗礦集團負責人總工程師孟祥軍表示，該項目目前已取得7項階段性成果。一是開發(fā)了氣化爐的新型耐火材料;二是進行了飛灰輻射特性研究;三是搭建了高溫水蒸氣條件下煤灰熔渣黏溫特性試驗平臺;四是初步建立了基于煤質(zhì)的氣化過程耦合反應網(wǎng)絡模型;五是完成了日處理煤4000噸級多噴嘴對置式水煤漿氣化技術工業(yè)示范裝置工藝包;六是編制了日處理煤2000噸級廢鍋激冷型水煤漿氣化技術工業(yè)示范裝置工藝包;七是完成了日處理煤4000噸級多噴嘴對置式水煤漿氣化爐及相關系統(tǒng)主要設備的安裝。
截至目前，由兗礦集團、華東理工大學共同開發(fā)的多噴嘴氣化技術已經(jīng)以技術許可的方式向國內(nèi)外57家用戶實施了轉(zhuǎn)讓，共計158臺(套)氣化爐，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟、環(huán)保和社會效益，提升了我國現(xiàn)代煤化工行業(yè)的技術水平和國際競爭力。