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山西阳煤:突破“三高”煤利用世界性难题

  [导读] 张建胜说,清华山西研究院将与阳煤集团合作开发并示范全热回收(辐射式蒸汽发生器+对流式蒸汽发生器)的晋华炉,进一步回收热量,蒸汽产量将再增加30%―40%,单台气化炉每年再增效益1000万元以上,并努力在整体煤气化联合循环发电系统(IGCC)领域进行深入研究与市场开拓。

  “截至目前,晋华炉已连续稳定运行超过70天,各项设计均达产达标。气化炉的有效气体成分、比氧气、比煤耗等工艺指标均优于设计,特别是煤种适应性好,能消化高硫、高灰、高灰熔点煤(简称“三高”煤),实现了原料煤的本地化。”近日,山西阳煤丰喜肥业临猗分公司总经理原中秋,说起“晋华炉”赞许连连。

  今年4月,世界首台采用“水煤浆+水冷壁+辐射式蒸汽发生器”的“晋华炉”在阳煤丰喜临猗分公司一次点火、投料、并气成功,车载无线充电器可为手机充电 明年将量!标志着“气化炉高温合成气热量回收技术研究及工程示范”省级煤基低碳重大科技攻关项目取得实质性突破。

  “晋华炉是产学研紧密高效合作结出的硕果。”项目负责人、清华山西院常务副院长张建胜教授介绍,本着立足山西,解决本地“三高”煤不能高效清洁气化的难题,2015年7月,在阳煤集团主持下,清华大学山西清洁能源研究院牵头,联合山西阳煤丰喜肥业(集团)有限责任公司和山西阳煤化工机械(集团)有限公司组成紧密型产学研用联盟。

  在临猗分公司,记者了解到,晋华炉运行2个月以来,性能可靠稳定,没有发生堵渣现象;运行过程中积灰少,热效率高。原中秋做了一个对比,原来的炉子运行半个月就会发生堵渣问题,必须停炉进行处理,而且积灰会影响换热效果。

  张建胜介绍,晋华炉的科技创新点在于:核心部件辐射式蒸汽发生器借鉴了液态排渣旋风锅炉的进口和结构设计理念,能有效避免国外同类技术存在的堵渣和积灰问题;独特的结构设计减少了双面受热面的布置比例,设备体积和投资减少;通过回收高温合成气热量、副产高温高压蒸汽等方式,提高了能源转换效率;运行成本降低,减少了昂贵的耐火砖采购、筑炉费用;比起耐火砖每次开车前升温至少需要72小时,晋华炉升温只需1小时,节约了燃料气消耗;节水且废水无难处理污染物,制浆过程还可处理污水。

  正在运行的晋华炉每吨合成氨可副产1.8吨高温高压蒸汽,用于热电联产发电,能量利用高,年实现经济效益3000万元以上,一年就可回收改造投资。其诞生标志着山西煤气化技术装备取得里程碑式重大突破,并实现了两个全球第一:一是首次将“水煤浆+水冷壁+辐射式蒸汽发生器”进行了组合,成功实现工业化;二是首次将原气化炉(水煤浆+耐火砖+激冷流程)通过改造直接升级为更高效、可靠的联产炉(水煤浆+水冷壁+辐射式蒸汽发生器+激冷流程),开创了新型煤气化技术改造先河。

  中国工程院院士、热能工程专家岳光溪评价称,该技术已达到国际领先水平,燃烧室炉内操作温度可由1400℃提高至1600℃以上,解决了山西“三高”煤的气化难题,也为全国“三高”煤综合利用、气化提供了新方法、新手段。

  “晋华炉项目对改造传统煤化工和发展煤制天然气、煤制油、煤制烯烃、煤制乙二醇等新型煤化工产业具有重要意义。”马建峰说。改造后的气化炉投煤量增加了50%,从500吨/天提高到750吨/天;一炉变两炉,不仅能生产合成气,每小时还可以生产约40吨5.4MPa的高温高压蒸汽,用于热电联产发电,能量利用高。

  “改造自己企业的气化炉只是好的开端,不是最终目的。”5月14日,丰喜执行董事、阳煤化机董事长李广民在阳煤化机生产经营研发专题会上说,传统煤化工的升级改造势在必行,公司将按照“打造全球最强气化炉供应商”的要求,实行专业化管理、高端化制造,积极推广,形成新的经济增长点。

  截至目前, 清华山西研究院、阳煤化机已与2家化工企业达成合作协议并签约。4月19日,与山西南耀6.5MPa合成气/蒸汽联产气化炉(晋华炉)设备制造签约仪式在太原举行,项目采用长治当地“三高”煤,气化压力6.5MPa,产气量71000Nm3/h(CO+H2),气化温度1580℃,副产蒸汽用于发电。5月10日,与河南金大地化工有限责任公司签约仪式在郑州举行。

  张建胜说,清华山西研究院将与阳煤集团合作开发并示范全热回收(辐射式蒸汽发生器+对流式蒸汽发生器)的晋华炉,进一步回收热量,蒸汽产量将再增加30%―40%,单台气化炉每年再增效益1000万元以上,并努力在整体煤气化联合循环发电系统(IGCC)领域进行深入研究与市场开拓。