以先進煤氣化技術
助力煤炭清潔高效利用
李廣民
日前召開的煤炭清潔高效利用工作專題座談會指出，“要深刻認識推進煤炭清潔高效利用是實現碳達峰碳中和目標的重要途徑，統(tǒng)籌做好煤炭清潔高效利用這篇大文章”。先進煤氣化技術作為煤炭轉化的核心技術，將為煤炭清潔高效利用提供堅強支撐。
當前，我國煤氣化技術在基礎研究、技術開發(fā)等方面均取得了長足進步，成功開發(fā)具有完全自主知識產權的晉華爐熱回收煤氣化技術、四噴嘴大型水煤漿氣化技術，實現了我國帶廢鍋流程熱回收及大型煤氣化技術零的突破。但圍繞煤炭清潔高效利用和穩(wěn)妥實現“雙碳”“雙控”目標，煤氣化技術和裝備制造仍需實現新的創(chuàng)新突破。
要進一步拓展煤氣化裝置的煤種適應性。不同的煤氣化技術對煤種有不同的要求，涉及水分、灰熔點、揮發(fā)分、灰分、黏結性、化學活性、成漿性能、成渣特性等，煤炭性質會影響氣化結果。目前沒有能廣泛適應各煤種的煤氣化技術。因此，未來煤炭氣化應根據周邊環(huán)境和實際情況科學選擇配煤技術、科學進料。在充分研究的前提下，合理改進氣化爐，擴大混合煤和單一煤種在氣化爐中的應用范圍，在后續(xù)運行環(huán)節(jié)添加相關裝置設施，為氣化爐穩(wěn)定運行和節(jié)能降耗奠定基礎。
要有效提升煤氣化裝置的能源轉化效率。降低氣化爐氧氣、煤炭、水等相關能耗比例是有效提升煤炭氣化效率的主要措施。因此，加強高溫余熱回收利用成為研究重點；提高輸送密度，利用二氧化碳輸送煤氣，減少后期煤氣干燥環(huán)節(jié)；采用液態(tài)方式進行碎煤渣排放，回收廢水中的有機成分。目前，以晉華爐為代表的水煤漿水冷壁廢鍋氣化爐實現了熱能技術、煤化工技術和裝備制造以及智能控制技術的跨學科結合，提高了煤炭原料的利用效率，經濟效益明顯。
要進一步推進裝置的大型化和智能化。大型化和智能化的煤氣化裝置占地面積較小、設施裝置先進、成本低，符合化工企業(yè)未來發(fā)展方向。實現氣化爐大型化的根本途徑在于過程強化，提高氣化爐單位體積處理能力，研究掌握煤顆粒在氣化爐內的反應時間，將秒級反應時間進一步降低，同時在原料制備、輸送、燒嘴噴頭噴射角度等方面進行深入研究。在智能化方面，目前數值模擬在氣化爐系統(tǒng)的設計中得到廣泛應用。但煤氣化過程是復雜的熱化學反應，受高溫、高壓反應條件限制，無法完全獲得真實的氣化爐內部情況。因此，煤氣化數值模擬仿真仍需持續(xù)發(fā)展，以適應研究和開發(fā)的需求。目前，全國單體能力最大的晉華爐已在新疆天業(yè)匯合建設的60萬噸/年乙二醇項目氣化裝置上成功運行。
要加快探索形成煤氣化島集約供氣模式。隨著煤氣化技術快速發(fā)展、工業(yè)園區(qū)規(guī)模不斷擴大，以專業(yè)化經營的煤氣化島為工業(yè)園來應對煤質變化、實現工業(yè)氣體大量穩(wěn)定供應、集中解決煤炭利用與環(huán)境影響問題已經成為趨勢。氣化島以其規(guī)模化、專業(yè)化、靈活性優(yōu)勢，實現生產運行高效集約、生產服務統(tǒng)一調度，消除了企業(yè)分散建設導致的小規(guī)模裝置重復建設的弊端，有利于園區(qū)統(tǒng)籌協(xié)調和長遠發(fā)展。
總之，煤氣化技術和裝備關鍵技術不斷突破，并由此構建完整的技術裝置供應鏈和完善的煤氣化商業(yè)服務模式，最終形成高效、環(huán)保、經濟和安全的國際領先煤氣化系統(tǒng)，將為煤化工產業(yè)綠色低碳轉型發(fā)展和煤炭清潔高效利用作出新示范。
(作者為煤化工壓力容器山西省重點實驗室高級專家、潞安化機集團董事長)
（文章來源：中國煤炭報）
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