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以先進煤氣化技術助力煤炭清潔高效利用

貴州省能源局 2022-04-01 15:04:41

日前召開的煤炭清潔高效利用工作專題座談會指出,“要深刻認識推進煤炭清潔高效利用是實現碳達峰碳中和目標的重要途徑,統籌做好煤炭清潔高效利用這篇大文章”。先進煤氣化技術作為煤炭轉化的核心技術,將為煤炭清潔高效利用提供堅強支撐。

當前,我國煤氣化技術在基礎研究、技術開發等方麵均取得了長足進步,成功開發具有完全自主知識產權的晉華爐熱回收煤氣化技術、四噴嘴大型水煤漿氣化技術,實現了我國帶廢鍋流程熱回收及大型煤氣化技術零的突破。但圍繞煤炭清潔高效利用和穩妥實現“雙碳”“雙控”目標,煤氣化技術和裝備製造仍需實現新的創新突破。

要進一步拓展煤氣化裝置的煤種適應性。不同的煤氣化技術對煤種有不同的要求,涉及水分、灰熔點、揮發分、灰分、黏結性、化學活性、成漿性能、成渣特性等,煤炭性質會影響氣化結果。目前沒有能廣泛適應各煤種的煤氣化技術。因此,未來煤炭氣化應根據周邊環境和實際情況科學選擇配煤技術、科學進料。在充分研究的前提下,合理改進氣化爐,擴大混合煤和單一煤種在氣化爐中的應用範圍,在後續運行環節添加相關裝置設施,為氣化爐穩定運行和節能降耗奠定基礎。

要有效提升煤氣化裝置的能源轉化效率。降低氣化爐氧氣、煤炭、水等相關能耗比例是有效提升煤炭氣化效率的主要措施。因此,加強高溫餘熱回收利用成為研究重點;提高輸送密度,利用二氧化碳輸送煤氣,減少後期煤氣幹燥環節;采用液態方式進行碎煤渣排放,回收廢水中的有機成分。目前,以晉華爐為代表的水煤漿水冷壁廢鍋氣化爐實現了熱能技術、煤化工技術和裝備製造以及智能控製技術的跨學科結合,提高了煤炭原料的利用效率,經濟效益明顯。

要進一步推進裝置的大型化和智能化。大型化和智能化的煤氣化裝置占地麵積較小、設施裝置先進、成本低,符合化工企業未來發展方向。實現氣化爐大型化的根本途徑在於過程強化,提高氣化爐單位體積處理能力,研究掌握煤顆粒在氣化爐內的反應時間,將秒級反應時間進一步降低,同時在原料製備、輸送、燒嘴噴頭噴射角度等方麵進行深入研究。在智能化方麵,目前數值模擬在氣化爐係統的設計中得到廣泛應用。但煤氣化過程是複雜的熱化學反應,受高溫、高壓反應條件限製,無法完全獲得真實的氣化爐內部情況。因此,煤氣化數值模擬仿真仍需持續發展,以適應研究和開發的需求。目前,全國單體能力最大的晉華爐已在新疆天業彙合建設的60萬噸/年乙二醇項目氣化裝置上成功運行。

要加快探索形成煤氣化島集約供氣模式。隨著煤氣化技術快速發展、工業園區規模不斷擴大,以專業化經營的煤氣化島為工業園來應對煤質變化、實現工業氣體大量穩定供應、集中解決煤炭利用與環境影響問題已經成為趨勢。氣化島以其規模化、專業化、靈活性優勢,實現生產運行高效集約、生產服務統一調度,消除了企業分散建設導致的小規模裝置重複建設的弊端,有利於園區統籌協調和長遠發展。

總之,煤氣化技術和裝備關鍵技術不斷突破,並由此構建完整的技術裝置供應鏈和完善的煤氣化商業服務模式,最終形成高效、環保、經濟和安全的國際領先煤氣化係統,將為煤化工產業綠色低碳轉型發展和煤炭清潔高效利用作出新示範。

(作者為煤化工壓力容器山西省重點實驗室高級專家、潞安化機集團董事長)

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