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以先进煤气化技术助力煤炭清洁高效利用

2022-03-30 15:52:001180

  日前召开的煤炭清洁高效利用工作专题座谈会指出,“要深刻认识推进煤炭清洁高效利用是实现碳达峰碳中和目标的重要途径,统筹做好煤炭清洁高效利用这篇大文章”。先进煤气化技术作为煤炭转化的核心技术,将为煤炭清洁高效利用提供坚强支撑。

  当前,我国煤气化技术在基础研究、技术开发等方面均取得了长足进步,成功开发具有完全自主知识产权的晋华炉热回收煤气化技术、四喷嘴大型水煤浆气化技术,实现了我国带废锅流程热回收及大型煤气化技术零的突破。但围绕煤炭清洁高效利用和稳妥实现“双碳”“双控”目标,煤气化技术和装备制造仍需实现新的创新突破。

  要进一步拓展煤气化装置的煤种适应性。不同的煤气化技术对煤种有不同的要求,涉及水分、灰熔点、挥发分、灰分、黏结性、化学活性、成浆性能、成渣特性等,煤炭性质会影响气化结果。目前没有能广泛适应各煤种的煤气化技术。因此,未来煤炭气化应根据周边环境和实际情况科学选择配煤技术、科学进料。在充分研究的前提下,合理改进气化炉,扩大混合煤和单一煤种在气化炉中的应用范围,在后续运行环节添加相关装置设施,为气化炉稳定运行和节能降耗奠定基础。

  要有效提升煤气化装置的能源转化效率。降低气化炉氧气、煤炭、水等相关能耗比例是有效提升煤炭气化效率的主要措施。因此,加强高温余热回收利用成为研究重点;提高输送密度,利用二氧化碳输送煤气,减少后期煤气干燥环节;采用液态方式进行碎煤渣排放,回收废水中的有机成分。目前,以晋华炉为代表的水煤浆水冷壁废锅气化炉实现了热能技术、煤化工技术和装备制造以及智能控制技术的跨学科结合,提高了煤炭原料的利用效率,经济效益明显。

  要进一步推进装置的大型化和智能化。大型化和智能化的煤气化装置占地面积较小、设施装置先进、成本低,符合化工企业未来发展方向。实现气化炉大型化的根本途径在于过程强化,提高气化炉单位体积处理能力,研究掌握煤颗粒在气化炉内的反应时间,将秒级反应时间进一步降低,同时在原料制备、输送、烧嘴喷头喷射角度等方面进行深入研究。在智能化方面,目前数值模拟在气化炉系统的设计中得到广泛应用。但煤气化过程是复杂的热化学反应,受高温、高压反应条件限制,无法完全获得真实的气化炉内部情况。因此,煤气化数值模拟仿真仍需持续发展,以适应研究和开发的需求。目前,全国单体能力最大的晋华炉已在新疆天业汇合建设的60万吨/年乙二醇项目气化装置上成功运行。

  要加快探索形成煤气化岛集约供气模式。随着煤气化技术快速发展、工业园区规模不断扩大,以专业化经营的煤气化岛为工业园来应对煤质变化、实现工业气体大量稳定供应、集中解决煤炭利用与环境影响问题已经成为趋势。气化岛以其规模化、专业化、灵活性优势,实现生产运行高效集约、生产服务统一调度,消除了企业分散建设导致的小规模装置重复建设的弊端,有利于园区统筹协调和长远发展。

  总之,煤气化技术和装备关键技术不断突破,并由此构建完整的技术装置供应链和完善的煤气化商业服务模式,最终形成高效、环保、经济和安全的国际领先煤气化系统,将为煤化工产业绿色低碳转型发展和煤炭清洁高效利用作出新示范。