航天爐攻克無煙煤氣化難關

如何“推動煤炭清潔高效利用”，如今，無煙煤清潔高效利用有了生動註腳和案例。9月10日，航天長征化學工程股份有限公司（以下簡稱：航天工程公司）在山西省晉城市發佈“航天爐無煙粉煤清潔高效轉化技術”科技鑑定成果。

經中國石油和化學工業聯合會組織專家鑑定：該技術開發了國內首套自主研發的適用無煙粉煤的大型化粉煤水冷壁加壓氣化爐，並在晉煤集團華昱高硫煤潔淨利用化電熱一體化示範項目一期年產百萬噸甲醇工程中成功應用，單臺日處理幹煤粉1500噸，自2018年8月打通全流程以來，實現了無煙粉煤的安全、清潔、高效轉化和長週期穩定運行。該技術在無煙粉煤氣化領域達到國際領先水平，建議加快推廣應用。

無煙煤是煤化程度最高的煤，具有固定碳含量高、揮發分產率低、密度大、硬度大、燃點高、燃燒時不冒煙的特點。在國內現有探明儲量中，無煙煤類約佔煤炭總量的11.5%，主要分佈在山西和貴州，其次是河南和四川。

無煙塊煤曾經是優質的化工原料煤，是固定牀造氣工藝的最優原料。但由於固定牀單爐處理能力小、有效氣含量低、污染物環保處理難度大，因此《產業結構調整指導目錄(2019年本)》中將採用固定牀間歇氣化技術的項目列爲限制類。今年《危險化學品安全生產淘汰落後技術裝備目錄(2020年第一批)》（徵求意見稿）也提出常壓固定牀間歇煤氣化工藝限制兩年內改造完成。不難看出，無煙煤清潔利用亟需尋找新的出路。

由於灰分高、灰熔融溫度高、反應活性低、可磨指數低等因素，無煙煤清潔高效轉化是一塊“難啃的骨頭”。問題擺在眼前，如何解決？

“航天方案”有高招。成立於2007年6月的航天工程公司，運用自身優勢，在煤炭潔淨高效利用領域苦心研發並應用。航天工程公司總經理姜從斌說：“航天工程公司成立十餘年來，一直致力於開發自主知識產權、適應我國煤炭資源特點的先進煤氣化技術。技術創新是公司發展的源泉，是參與市場競爭的根本。我們針對無煙煤氣化特性進行了大量研究工作，充分掌握了煤灰灰熔融、灰粘度數據、可磨指數、熱解特性數據、燃燒實驗數據以及反應動力學等參數，開發出了一套用於粉煤氣化的煤質解決方案。在無煙煤氣化特性的基礎上，成功開發無煙煤氣化爐和燒嘴及其配套工藝技術，並在晉煤華昱甲醇項目得到應用。”

對於無煙粉煤的清潔高效大規模工業化應用，山西晉煤華昱煤化工有限責任公司是第一個“吃螃蟹”的。該公司是晉煤集團的控股子公司，成立於2011年10月，負責晉煤集團“高硫無煙煤潔淨利用循環經濟工業園”項目的籌備、建設和運營。園區一期工程概算投資86億元，技術路線是高硫無煙煤制甲醇，產品規模爲120萬噸/年甲醇，50萬噸/年清潔燃料。其高硫煤潔淨利用化電熱一體化示範項目一期年產百萬噸甲醇工程項目於2012年7月9日取得發改委備案，2014年7月破土動工，採用四臺φ3800/3800型航天爐。 2018年7月15日首臺航天爐點火投煤成功，2018年8月18日系統打通流程，產出合格甲醇。

晉煤華昱董事長、總經理牛宏寬說：“在晉煤集團和社會各界的大力支持下，特別是得益於航天煤氣化技術的支撐，公司項目建設、投產非常順利。2018年8月18日打通流程一次投料試車成功，到年底近4個月時間生產甲醇26.2萬噸，實現銷售收入6.6億元，創造了當時國內單系列百萬噸級大化工項目‘安全試車、最快投產、當年見效’的好成績。2019年項目實現了達產達效。2020年剔除2月份疫情導致負荷降低的影響，3-6月份公司噸甲醇成本降至1118元，甲醇製造成本、完全成本均達到了晉煤集團化工板塊最好水平。”

經鑑定專家組考覈，航天爐在晉煤集團華昱高硫煤潔淨利用化電熱一體化示範項目一期百萬噸/年甲醇工程中成功應用，單臺日處理幹煤粉1500噸，實現長週期穩定運行。考覈結果表明：氣化裝置單爐有效氣（CO+H2）產量≥96159 Nm3/h ，比氧耗<339 Nm3/k Nm3（CO+H2），入爐煤比煤耗<614kg/k Nm3（CO+H2），碳轉化率≥98.5%，冷煤氣效率>80.6%，有效氣（CO+H2）含量達到91.7%，粗細渣比例8:2，考覈數據優於設計指標。

鑑定委員會認爲：航天爐無煙粉煤清潔高效轉化技術擁有自主知識產權，可實現無煙粉煤的安全、清潔、高效轉化，該技術在無煙粉煤氣化領域達到國際領先水平，可加快該技術的推廣應用。

鑑定組組長、中國氮肥工業協會理事長顧宗勤說：“無煙煤的利用一直是個難題，在全燒無煙粉煤方面，航天爐是第一個吃螃蟹的，幾大難點都得以突破，形成了諸多創新點。同時用戶單位晉煤華昱公司的運行指標優異，這對整個行業來說是很大的突破。”

原化工部副部長、中國石油和化學工業聯合會原黨委書記、會長李勇武說：“航天工程公司能氣化無煙煤，這樣做不簡單，啃了硬骨頭。正所謂藝高人膽大，如果沒有豐富的實幹經驗和紮實的技術功底，就不能創新性地解決實際問題。他們能幫企業解決實際問題，特別有生命力。 ”

李勇武評價說：“這次通過鑑定達到國際領先水平的科技成果，是航天工程公司與晉煤華昱公司共同研發推進的結果，這是一個合作的典範。”

晉煤華昱公司董事長、總經理牛宏寬表示：“我們和航天工程一起攻克了晉城無煙煤用於氣流牀氣化的系列技術性難題，爲晉城礦區無煙煤的清潔高效轉化，走出了一條可靠路徑。下一步，將與航天工程一道進一步改進和優化氣化裝置，致力於高硫無煙煤的高效轉化利用，以期爲晉城無煙煤、高硫煤的高效綜合利用作出新貢獻。”

航天工程公司總經理姜從斌也講到，未來航天工程公司還將充分總結在煙煤、褐煤、無煙煤氣化技術開發過程中形成的氣化解決方案和技術經驗，繼續深入研究反應活性低、可磨指數低等相似特性的含碳物質氣化處理技術，爲我國煤炭資源、危廢資源的清潔高效利用貢獻“航天方案”。