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大型高效水煤漿氣化過程關(guān)鍵技術(shù)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(shù)已成為煤化工裝置氣化技術(shù)*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(guān)鍵技術(shù)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(shù)成功走出國門，實現(xiàn)了我國煤氣化技術(shù)從引進到輸出的跨越。

氣化技術(shù)是煤潔凈利用技術(shù)的重要環(huán)節(jié)，以氣化為基礎(chǔ)的煤轉(zhuǎn)化技術(shù)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(shù)一直被國外公司壟斷，開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的大型煤氣化技術(shù)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(shù)研究所成功開發(fā)出具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的多噴嘴對置式水煤漿氣化技術(shù)，打破了國外的長期壟斷。但當時開發(fā)的水煤漿氣化技術(shù)還存在單爐規(guī)模小、關(guān)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(shù)與工程難題，急需進行成套關(guān)鍵技術(shù)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(shù)方面開展了聯(lián)合攻關(guān)，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(guān)鍵技術(shù)瓶頸，形成了國際*的大型高效水煤漿氣化成套技術(shù)，打破了國際上GE、Shell等大型跨國公司對煤氣化技術(shù)的壟斷，成為我國煤氣化技術(shù)發(fā)展史上具有里程碑意義的技術(shù)。
在大型煤氣化技術(shù)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(shù)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(shù)指標達到國際*水平，保持了多噴嘴對置式水煤漿氣化技術(shù)在國際同類氣化技術(shù)中的*地位。

與單爐日處理2000噸級氣化裝置的考核結(jié)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(shù)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(shù)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(shù)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(shù)指標在世界范圍內(nèi)引起了普遍關(guān)注，成為煤化工裝置氣化技術(shù)*之一。與國際先進技術(shù)相比，該技術(shù)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(shù)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(shù)。

目前，日處理煤4000噸級水煤漿氣化技術(shù)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(shù)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(jié)構(gòu)、溫度分布及顆粒行為特性等關(guān)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(guān)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(shù)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(shù)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(guān)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(shù)已經(jīng)以技術(shù)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(shù)水平和國際競爭力。