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“国之重器”晋华炉为劣质煤洁净化找到新路径
发表于:2019-01-30
来源:能源网|作者:匿名

2018年度中国煤炭工业协会科学技术奖的评选中,山西阳煤集团联合清华大学山西清洁能源研究院等科研机构共同完成的“水煤浆水冷壁废锅气化炉”备受专家青睐,摘得特等奖。

“水煤浆水冷壁废锅气化炉”可能会让很多人觉得生僻,但如果提到它另一个名字——晋华炉,就不陌生了。从2001年开始,阳煤集团晋华炉从1.0、2.0发展到如今大规模市场化的3.0,实现了技术更新,也完成了从研发、示范到推广的“三级跳”。目前,晋华炉4.0正在紧锣密鼓地研制中。

“一路走红”为哪般

自问世以来,晋华炉就受到行业关注和市场垂青,被誉为“国之重器”,拿奖拿到“手软”。晋华炉3.0投运以来,吸引了300多家企业的关注。记者了解到,晋华炉带动阳煤化工机械公司其他非标产品产值超过20亿元。

目前,晋华炉已签约62台(套),签约气化炉产值超12亿元,预计每年能为使用企业创造效益10亿元以上。同时,晋华炉也加快了“走出去”步伐。阳煤集团与加拿大、韩国、德国、南非等国家洽谈了合作事宜。

一个炉子怎么就成了“网红”?

众所周知,煤气化在现代煤化工发展中占有重要地位,其技术水平对于煤化工项目的节能、环保、效益等有重要影响。现代煤化工必须以洁净煤气化为前提,而煤气化技术的核心就是气化炉。

多年来,由于技术落后,国内许多化工企业不得不花巨资引进国外的气化技术和装置。不过,进口设备常常“水土不服”,对于目前储量巨大的高灰、高硫、高灰熔点的“三高”劣质煤的气化更是“束手无策”。公开资料显示,仅山西省2800多亿吨的煤炭储量中,“三高”劣质煤就占1/3。

晋华炉的技术突破让这一问题迎刃而解。晋华炉让煤炭清洁高效利用实现了重要突破,并且有着两个全球第一:一是将“水煤浆+膜式壁+辐射式蒸汽发生器”进行组合,并成功实现工业化;二是将原气化炉通过改造直接升级为更高效、可靠的联产炉,开创了新型煤气化技术改造的先河。

阳煤化工机械公司董事长李广民介绍,晋华炉代表了行业技术的世界高度。该技术既有水煤浆气化炉稳定、可靠的优点,又有水冷壁气化炉煤种适应性好的优势,尤其适用于“三高”煤的气化,经济和社会效益明显。一台炉子每年可节约煤炭成本3000多万元,为劣质煤清洁利用找到了新路径。

中国工程院院士、热能工程专家岳光溪评价该技术已达到国际领先水平,为全国“三高煤”综合利用、气化煤实现本地化提供了新手段。

“三生三世”升级换代

任何一项新技术都不会生而完美,总是在不断改进中完善。晋华炉同样历经了“三生三世”般的升级换代。

2001年,阳煤集团和岳光溪团队开始合作开发气化炉。2006年,第一代晋华炉面世。它采用水煤浆耐火砖气化技术,解决了粉煤气化难题,渣中含碳量明显降低,且投资比传统水煤浆气化炉降低20%。

运行1年后,晋华炉1.0的短板逐步显现:单炉可用率低,煤种适应性差;采用耐火砖结构,运行周期短,维护时间长且成本高。技术人员回忆,一台炉子更换耐火砖需要200多万元,检修费也需要100多万元,而且停炉、烘炉又得两个月,经济损失较大。

发现问题,就要解决问题。2007年,技术团队开始晋华炉2.0的研发。2011年8月,采用水煤浆水冷壁气化技术的第二代晋华炉投用。

该技术以水冷壁代替耐火砖,成功解决了点火,火焰稳定和效率,水冷壁和壳体之间的温度控制,防腐蚀等技术难题,为气化炉运行节约了投资及维护费用,解决了高灰熔点煤气化难题,让气化炉的煤种适应性更好。

如何充分利用余热,使炉子更加节能高效?2015年,阳煤集团与清华大学、清华大学山西清洁能源研究院组成新型产学研用联盟,依托2015年度山西省科技重大专项“气化炉高温合成气热量回收技术研究及工程示范”,开始研发晋华炉3.0,优化气化炉的功能。

2016年4月,采用“水煤浆+水冷壁+辐射式蒸汽发生器”技术的第三代晋华炉一次点火、投料、并气成功,解决了高灰熔点煤气化能耗高的难题,提高了能源转化效率,同时为全国“三高”煤综合利用、气化煤实现本地化提供了路径。

李广民告诉记者:“改造后的气化炉投煤量增加了50%;燃烧室炉内操作温度由1400摄氏度提高至1600摄氏度以上,煤种适应性更好;一炉变两炉,不仅能够生产合成气,每小时还可以生产约40吨、5.4兆帕的高温高压蒸汽,用于热电联产发电,每年可实现经济效益3200万元以上。”

为加快晋华炉系列化、标准化、大型化、成套化、信息化、智能化开发,2018年,晋华炉4.0项目研发已正式启动,有望研发出国际领先超大规模水煤浆气化成套技术,率先实现供合成气、蒸汽、发电、供热等联产的产业化推广应用。

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