破解“三高”煤氣化難題

破解“三高”(高硫、高灰、高灰熔點)煤氣化難題是晉華爐的“首創(chuàng)”。

過去，由于缺乏以“三高”煤為原料的高效清潔大型氣化技術(shù)和裝備，大量的煤炭資源長期受煤氣化市場冷落或被用于燃燒、煉焦，造成了極大的資源浪費與環(huán)境污染。

晉華爐創(chuàng)新性地將水煤漿+水冷壁+輻射式蒸汽發(fā)生器進行組合，解決了傳統(tǒng)水煤漿氣化爐系統(tǒng)熱效率低的瓶頸問題，賦予了“三高”煤新的使命。

晉華爐之所以能夠突破高灰熔點原料的限制，是因為水煤漿氣化爐燃燒室采用了膜式水冷壁。熔融灰渣顆粒運動到水冷壁上冷卻凝固后形成固態(tài)渣層，當其超過煤灰熔點時，固態(tài)渣層表面發(fā)生液化形成液態(tài)渣層。高熱阻的渣層對水冷壁起到保護作用，使氣化溫度達到1700℃，從而一舉拓寬了氣化爐的原料范圍，也掃除了“三高”煤清潔利用的一大障礙。

煤種適應(yīng)性的拓寬，也讓晉華爐的工業(yè)化應(yīng)用案例逐年增多。在3年時間內(nèi)，國內(nèi)外20家煤化工企業(yè)已簽約晉華爐49套，應(yīng)用范圍涵蓋合成氨、煤制甲醇、煤制乙二醇、煤制氫等煤化工領(lǐng)域，其中10臺套氣化爐已投運。

環(huán)境友好經(jīng)濟高效

晉華爐水煤漿氣化技術(shù)利用“三高”煤作為原料時，可通過燃燒室下部的輻射廢鍋回收高溫合成氣顯熱，同時副產(chǎn)高品位飽和蒸汽，每1000標準立方米有效氣可副產(chǎn)10兆帕飽和蒸汽0.65噸~1.1噸。以60萬噸/年合成氨裝置氣化系統(tǒng)為例，在不增加其他消耗的情況下，副產(chǎn)高壓蒸汽每年可節(jié)約標煤約9.5萬噸，按目前市場價格，年經(jīng)濟效益增加約4750萬元。如河南金山集團金大地化工有限公司晉華爐水煤漿氣化裝置，1噸氨可副產(chǎn)高壓飽和蒸汽1.4噸，折合每噸氨節(jié)省標煤0.128噸、減少二氧化碳排放0.36噸。同時，晉華爐可利用高濃度有機廢水和有機固體廢物制備氣化原料，經(jīng)濟而高效地協(xié)同處置有機廢物。

晉華爐還具有環(huán)境友好的特性。由于燃燒室氣化溫度可達1700℃，原料煤氣化效率高，爐內(nèi)排出的固體粗渣殘?zhí)己康停欧诺膹U水中也不存在六價鉻、焦油和酚類物質(zhì)，廢棄物污染小易于處理。與干粉氣化廢鍋和耐火磚氣化爐相比，晉華爐減少了烘爐時間，去除了煤烘干過程，減少了廢氣排放量。

晉華爐4.0研發(fā)在途

“十三五”期間，晉華爐相繼獲得2017年全國發(fā)明展覽會“發(fā)明創(chuàng)業(yè)獎·項目獎”金獎、2018年中國煤炭工業(yè)協(xié)會科學技術(shù)特等獎、2019年第47屆日內(nèi)瓦國際發(fā)明展金獎等。

這一切都離不開“產(chǎn)學研制用”聯(lián)盟的協(xié)同研發(fā)。北京清創(chuàng)晉華科技有限公司是晉華爐“產(chǎn)學研制用”聯(lián)盟的組織者，也是晉華爐技術(shù)工藝包軟件的編制方，承擔了技術(shù)方案對比、論證工作，聯(lián)合相關(guān)單位和制造企業(yè)研究開發(fā)了新一代的組合式工藝燒嘴、新型膜式水冷壁、獨特環(huán)形單筒體和徑向雙面膜式水冷壁等核心設(shè)備;在設(shè)備監(jiān)造、安裝，以及裝置運行人員培訓(xùn)、試車、投料運行等工程建設(shè)、試生產(chǎn)的過程中解決了大量技術(shù)問題，推動了晉華爐技術(shù)的發(fā)展。

“十四五”期間，晉華科技將繼續(xù)推廣應(yīng)用晉華爐3.0、研發(fā)晉華爐4.0，目標是日投煤量3000噸級的全熱回收大型氣化爐。