經(jīng)中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)組織專家鑒定：該技術(shù)系國內(nèi)首套自主研發(fā)的適用無煙粉煤的大型化粉煤水冷壁加壓氣化技術(shù)，并在晉煤集團(tuán)華昱高硫煤潔凈利用化電熱一體化示范項(xiàng)目一期年產(chǎn)百萬噸甲醇工程中成功應(yīng)用，單臺(tái)日處理干煤粉1500噸，自2018年8月打通全流程以來，實(shí)現(xiàn)了無煙粉煤的安全、清潔、高效轉(zhuǎn)化和長周期穩(wěn)定運(yùn)行。該技術(shù)在無煙粉煤氣化領(lǐng)域達(dá)到國際領(lǐng)先水平，建議加快推廣應(yīng)用。
無煙煤是煤化程度最高的煤，具有固定碳含量高，揮發(fā)分低，密度大，硬度大，燃點(diǎn)高，燃燒時(shí)不冒煙的特點(diǎn)。在中國現(xiàn)有探明儲(chǔ)量中，無煙煤類約占煤炭總量的11.5%，主要分布在山西和貴州兩省，其后是河南和四川省。
無煙塊煤曾經(jīng)是優(yōu)質(zhì)的化工原料煤，是固定床造氣工藝的最優(yōu)原料。但由于固定床單爐處理能力小、有效氣含量低、污染物環(huán)保處理難度大，因此《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄(2019年本)》將采用固定床間歇?dú)饣夹g(shù)的項(xiàng)目列為限制類。今年《危險(xiǎn)化學(xué)品安全生產(chǎn)淘汰落后技術(shù)裝備目錄(2020年第一批)》(征求意見稿)也提出常壓固定床間歇煤氣化工藝限制兩年內(nèi)改造完成。因此無煙煤清潔利用亟需尋找新的出路。
由于灰分高、灰熔融溫度高、反應(yīng)活性低、可磨指數(shù)低等因素，無煙煤清潔高效轉(zhuǎn)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。航天工程公司成立于2007年6月，隸屬于中國航天科技集團(tuán)公司中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院，將中國航天在運(yùn)載火箭和液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)研制、生產(chǎn)和試驗(yàn)方面積累的優(yōu)勢，應(yīng)用于煤炭潔凈高效利用領(lǐng)域。
“技術(shù)創(chuàng)新是公司發(fā)展的動(dòng)力源泉，是參與市場競爭的根本。”航天工程公司總經(jīng)理姜從斌說：“航天工程公司成立十余年來，一直致力于開發(fā)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、適應(yīng)我國煤炭資源特點(diǎn)的先進(jìn)煤氣化技術(shù)。我們針對(duì)無煙煤氣化特性進(jìn)行了大量研究工作，充分掌握了煤灰灰熔融、灰黏度數(shù)據(jù)、可磨指數(shù)、熱解特性數(shù)據(jù)、燃燒實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以及反應(yīng)動(dòng)力學(xué)等參數(shù)，開發(fā)出一套用于粉煤氣化的解決方案。同時(shí)根據(jù)無煙煤氣化特性，成功開發(fā)無煙煤氣化爐和燒嘴及其配套工藝技術(shù)，并在晉煤華昱甲醇項(xiàng)目得到應(yīng)用。”
對(duì)于無煙粉煤的清潔高效大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用，山西晉煤華昱煤化工有限責(zé)任公司是第一個(gè)吃螃蟹的。該公司是晉煤集團(tuán)的控股子公司，成立于2011年10月，負(fù)責(zé)晉煤集團(tuán)“高硫無煙煤潔凈利用循環(huán)經(jīng)濟(jì)工業(yè)園”項(xiàng)目的籌備、建設(shè)和運(yùn)營。園區(qū)一期工程概算投資86億元，技術(shù)路線是高硫無煙煤制甲醇，產(chǎn)品規(guī)模為120萬噸/年甲醇，50萬噸/年清潔燃料。 其高硫煤潔凈利用化電熱一體化示范項(xiàng)目一期年產(chǎn)百萬噸甲醇工程項(xiàng)目于2012年7月9日取得發(fā)改委備案，2014年7月破土動(dòng)工，采用四臺(tái)φ3800/3800型航天爐。 2018年7月15日首臺(tái)航天爐點(diǎn)火投煤成功，2018年8月18日系統(tǒng)打通流程，產(chǎn)出合格甲醇。
晉煤華昱董事長、總經(jīng)理牛宏寬說：“在晉煤集團(tuán)和社會(huì)各界的大力支持下，特別是得益于航天煤氣化技術(shù)的支撐，公司項(xiàng)目建設(shè)、試車投產(chǎn)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(gè)月時(shí)間生產(chǎn)甲醇26.2萬噸，實(shí)現(xiàn)銷售收入6.6億元，創(chuàng)造了當(dāng)時(shí)國內(nèi)單系列百萬噸級(jí)大化工項(xiàng)目‘安全試車、最快投產(chǎn)、當(dāng)年見效’的好成績。2019年項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了達(dá)產(chǎn)達(dá)效。2020年剔除2月份疫情導(dǎo)致負(fù)荷降低的影響，3-6月份公司噸甲醇成本降至1118元，甲醇制造成本、完全成本均達(dá)到了晉煤集團(tuán)化工板塊最好水平。”
經(jīng)鑒定專家組考核，航天爐在晉煤集團(tuán)華昱高硫煤潔凈利用化電熱一體化示范項(xiàng)目一期百萬噸/年甲醇工程中成功應(yīng)用，單臺(tái)日處理干煤粉1500噸，實(shí)現(xiàn)長周期穩(wěn)定運(yùn)行。考核結(jié)果表明：氣化裝置單爐有效氣(CO+H2)產(chǎn)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(zhuǎn)化率≥98.5%，冷煤氣效率>80.6%，有效氣(CO+H2)含量達(dá)到91.7%，粗細(xì)渣比例8：2，考核數(shù)據(jù)優(yōu)于設(shè)計(jì)指標(biāo)。
鑒定專家組認(rèn)為：航天爐無煙粉煤清潔高效轉(zhuǎn)化技術(shù)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，可實(shí)現(xiàn)無煙粉煤的安全、清潔、高效轉(zhuǎn)化，該技術(shù)在無煙粉煤氣化領(lǐng)域達(dá)到國際領(lǐng)先水平。建議加快該技術(shù)的推廣應(yīng)用。
鑒定組組長、中國氮肥工業(yè)協(xié)會(huì)理事長顧宗勤說：“無煙煤的利用一直是個(gè)難題，在大規(guī)模全燒無煙粉煤方面，航天爐是第一個(gè)吃螃蟹的，幾大難點(diǎn)都得以突破，形成了諸多創(chuàng)新點(diǎn)。同時(shí)用戶單位晉煤華昱公司的運(yùn)行指標(biāo)優(yōu)異，這對(duì)整個(gè)行業(yè)來說是很大的突破。”
原化工部副部長、中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)原會(huì)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(shí)干經(jīng)驗(yàn)和扎實(shí)的技術(shù)功底，就不能創(chuàng)新性地解決實(shí)際問題。他們能幫企業(yè)解決實(shí)際問題，所以特別有生命力。 ”
李勇武評(píng)價(jià)說：“這次通過鑒定達(dá)到國際領(lǐng)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(fā)推進(jìn)的結(jié)果，這是一個(gè)合作的典范。”
晉煤華昱公司董事長、總經(jīng)理牛宏寬表示：“我們和航天工程一起攻克了晉城無煙煤用于氣流床氣化的系列技術(shù)性難題，為晉城礦區(qū)無煙煤的清潔高效轉(zhuǎn)化，走出了一條可靠路徑。下一步，將與航天工程一道，進(jìn)一步改進(jìn)和優(yōu)化氣化裝置，致力于高硫無煙煤的高效轉(zhuǎn)化利用，以期為晉城無煙煤、高硫煤乃至全國劣質(zhì)煤的高效綜合利用作出新貢獻(xiàn)!
航天工程公司總經(jīng)理姜從斌表示，未來航天工程公司還將充分總結(jié)在煙煤、褐煤、無煙煤氣化技術(shù)開發(fā)過程中形成的氣化解決方案和技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，繼續(xù)深入研究反應(yīng)活性低、可磨指數(shù)低等相似特性的含碳物質(zhì)氣化處理技術(shù)，為我國煤炭資源、危廢資源的清潔高效利用貢獻(xiàn)“航天方案”。
