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航天炉气化方案破解褐煤利用难题
2019-09-04 17:25  · 来源:  · 作者:  · 责编:刘澄谚

  9月3日,航天炉褐煤清洁高效转化技术鉴定成果发布会暨客户大会在吉林省松原市召开,航天长征化学工程股份有限公司(简称航天工程)发布了航天炉褐煤清洁高效转化技术鉴定成果。中化吉林长山化工有限公司(简称中化长山)首次把该技术应用于其尿素改扩建项目上,经中国石油和化学工业联合会权威鉴定该技术为国内首套自主研发的适用褐煤的粉煤水冷壁加压气化技术,实现了褐煤的安全、清洁、高效转化,以及装置的长周期稳定运行,整体达到国际先进水平。该技术为清洁高效转化丰富的褐煤资源这一难题提供了“航天方案”。

  尽管我国总体富煤,但低阶煤包括褐煤、高硫原煤、高灰原煤等占全国煤炭资源总量的40%左右。其中已探明褐煤储量约1300亿吨,占我国煤炭资源储量的13%。主要分布在蒙东、黑龙江和云南等地区,资源供应丰富,开采成本低,推进褐煤在产地周边就近转化利用是落实国家能源安全战略、促进地区经济社会可持续发展的重要方向。

  褐煤作为煤化程度最低的煤,碳含量低、氢和氧含量高,具有水分及挥发分含量高、灰熔融性变化范围大、热值低、热稳定性差、反应活性高等特点,与烟煤和无烟煤相比,无论是作动力煤还是作原料煤在品质上都存在较大差距,清洁高效转化实现资源化利用的技术难度也更大。

  中国煤炭工业协会会长王显政表示,基于运输安全性和经济性,褐煤的使用与有效利用半径密切相关,就地加工转化势在必行。褐煤就地转化有两种途径:发电和煤化一体化。相对而言,煤化一体化过程借助煤气化炉这一转化载体,可实现煤炭由燃料向原料、燃料并重转变,由传统能源向洁净能源转变,生产油、气、烯烃及煤基化学品、煤基新材料,市场巨大。

  航天工程公司副总经理朱玉营指出,褐煤气化在技术上有四个主要难点:一是反应活性好,燃烧剧烈,烧嘴头部热应力大;二是火焰刚度低,容易造成“舔壁”;三是挥发分含量高,干燥和输运环节安全和环保问题突出;四是褐煤煤粉的物化性质不同,上下游工艺匹配存在问题。为了破解这些“拦路虎”问题,航天工程多年深入研究蒙东褐煤煤质特性,吃透了褐煤的气化特性、熔渣特性及煤粉的物化性质,在此基础上,针对性开发出了新型烧嘴、新型气化炉及褐煤预干燥和输送工艺路线,实现了褐煤气化装置的高效、清洁、安全、稳定运行。

  对此,王显政表示:“航天炉最大的特点是先研究透原料煤,再进行炉型设计,这是取得成功的关键。”

  中化长山尿素改扩建项目是首个采用航天炉褐煤清洁高效转化技术的项目,于2015年7月竣工,2015年10月产出合成氨产品。在中化集团“科学至上”战略指引下,中化长山不断改进创新、优化运行指标,2018年以来该项目实现了安、稳、长、满、优的运行,以及良好的经济和社会效益。

  据中化长山总工程师谢德全介绍,该项目2018年累计运行304天,气化碳转化率98.7%左右,有效气含量88.5%。2019年截至7月底共运行199天,气化碳转化率98.8%左右,有效气含量88.7%。

  2019年8月31日,航天炉褐煤清洁高效转化技术通过了中国石油和化学工业联合会组织的科技成果鉴定。鉴定委员会专家鉴定意见为:该拥有自主知识产权,自主开发了国内首套适用褐煤加工的粉煤水冷壁加压气化技术,可实现褐煤的安全、清洁、高效转化,整体达到国际先进水平,建议加快推广应用。

   据了解,目前航天工程已经推广应用航天炉百余台,适应煤种涵盖了我国典型的褐煤、烟煤和无烟煤。朱玉营表示,今后航天工程将加快我国褐煤产区的技术推广应用,积极开发印尼和澳大利亚等褐煤资源丰富的海外市场;建立褐煤预干燥、褐煤输送、褐煤气化设计和运维的企业标准体系,并进一步丰富褐煤气化特性数据库;推动更大规模褐煤气化项目实施,提升规模效益。

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