【壓縮機網(wǎng)】“防治霧霾，煤的清潔利用是關(guān)鍵”，“煤炭清潔利用了其實(shí)可以比天然氣更環(huán)保”，在剛剛過(guò)去的兩會(huì )期間，眾多代表和相關(guān)政府部門(mén)領(lǐng)導紛紛聚焦煤炭清潔利用發(fā)出了共同的聲音。

　　其實(shí)，通過(guò)氣化對煤進(jìn)行清潔化利用，讓煤成為像石油一樣重要的化工原料，這個(gè)科研領(lǐng)域在華東理工大學(xué)已經(jīng)有30多年的歷史。該校潔凈煤技術(shù)研究所聯(lián)合中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所，依托兗礦集團公司等大型企業(yè)完成的“大型氣流床煤氣化爐內湍流多相流動(dòng)、傳遞與反應過(guò)程基礎研究與工程應用”項目，聚焦自主知識產(chǎn)權多噴嘴対置式水煤漿氣化技術(shù)在大型化、長(cháng)周期高效穩定運行中面臨的挑戰，深入開(kāi)展基礎研究，揭示了大型氣流床煤氣化過(guò)程的“所以然”問(wèn)題，為自主知識產(chǎn)權大型煤氣化技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和應用提供了可靠支撐，取得了國內外同行公認的成果。

　　“氣流床煤氣化是煤炭高效清潔利用的核心技術(shù)。”項目負責人王輔臣一語(yǔ)道破了項目的關(guān)鍵優(yōu)勢。以這一技術(shù)為龍頭，“黑色”的煤炭原料得以轉化為清潔的合成氣（CO+H2），并進(jìn)一步加工為乙二醇、甲醇等有機化工產(chǎn)品和支持農業(yè)發(fā)展的尿素。褪去黑乎乎的“外衣”，“煤炭君”顯得更有“魅力”。

　　20多年前，在消化引進(jìn)技術(shù)的基礎上，團隊開(kāi)始開(kāi)發(fā)自主知識產(chǎn)權的大型煤氣化技術(shù)。隨著(zhù)研究的深入，團隊成員發(fā)現基礎研究越來(lái)越重要。2004年，氣流床煤氣化技術(shù)的基礎研究列入了國家“973”計劃，并于2010年繼續得到支持。深入的基礎研究，讓技術(shù)走得更遠。

　　氣化爐內高溫、高壓、湍流多相流動(dòng)的環(huán)境極其復雜。要想獲得煤氣化過(guò)程狀態(tài)，進(jìn)而建立數學(xué)模型，就必須了解不同因素影響下反應過(guò)程的基本規律。因此，團隊把研究主要方向聚焦于煤氣化反應機理、撞擊流流場(chǎng)、火焰結構和氣化爐數字模擬等關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題。

　　不同的煤種有不同的氣化特性，即使是相同的煤種，在不同的反應條件下，也會(huì )有明顯的氣化活性差異。例如，團隊經(jīng)研究發(fā)現，在氣流床條件下，煤焦與水蒸氣反應的氣化活性是與二氧化碳反應的7~10倍，而在氣化溫度到達1400℃后，不同煤種的氣化活性幾乎趨于相同。

　　“為了提高效益，降低投資，氣化爐大型化是必然趨勢，作為氣化爐的重要部件，耐火磚和噴嘴的使用壽命直接受到爐內火焰結構和溫度場(chǎng)的影響。”項目第二完成人、長(cháng)期在技術(shù)工程化一線(xiàn)的于廣鎖教授介紹說(shuō)。

　　要解決這一問(wèn)題，弄清楚爐內火焰結構、溫度分布以及多噴嘴撞擊火焰結構對氣化反應的影響，就必須有一雙“火眼金睛”。項目組通過(guò)開(kāi)發(fā)高分辨率紫外成像系統，辨識了氣化爐內三維溫度場(chǎng)及火焰結構，獲得了爐內顆粒的結構、形態(tài)、行為及轉換規律等關(guān)鍵信息。

　　項目組基于這些信息建立了氣流床煤氣化過(guò)程的數學(xué)模型，對多噴嘴對置式水煤漿氣化爐進(jìn)行了優(yōu)化模擬，并基于氣流床煤氣化過(guò)程區域模型，建立了多噴嘴對置式氣化爐降階模型，為開(kāi)展氣化爐動(dòng)態(tài)模擬奠定了基礎。

　　這些研究成果產(chǎn)生了顯著(zhù)的效果。與國內外同類(lèi)技術(shù)相比，其噴嘴壽命由平均水平的50~60天提升至平均90天以上，z*長(cháng)可達152天。耐火磚直筒段壽命更是顯著(zhù)提升，其中，上直筒段由平均1.2萬(wàn)~1.5萬(wàn)小時(shí)提升至2萬(wàn)~3萬(wàn)小時(shí)，下直筒段達到了5萬(wàn)小時(shí)。這一改善，極大地提高了氣化爐的使用效率，降低了工業(yè)成本。

　　在項目組的共同努力下，團隊已授權發(fā)明專(zhuān)利20余項（其中包括美國專(zhuān)利2項），發(fā)表SCI論文102篇、EI 論文77篇，被引用1000余次，出版專(zhuān)著(zhù)2部。

　　2014年6月，世界z*大的單爐日處理煤3000噸煤氣化裝置在內蒙古榮信化工有限公司正式投產(chǎn)，標志著(zhù)項目組自主知識產(chǎn)權多噴嘴対置式水煤漿氣化技術(shù)躍上了新的臺階。

　　近10年來(lái)，該項目的研究成果已成功應用于國內外40余家企業(yè)，為企業(yè)新增產(chǎn)值180多億元，新增利稅超過(guò)41億元，為企業(yè)節支4.3億元，節省專(zhuān)利費3.8億元，極大地促進(jìn)了我國現代煤化工行業(yè)的發(fā)展。
 

來(lái)源：中國化工機械網(wǎng)