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“产学研”成就东方炉

日期:2016-08-03    来源:《中国煤化工》杂志

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2016
08/03
09:18
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关键词: 东方炉 煤化工技术 煤气化技术 SE粉煤气化技术

2016年4月18日,上海市科学技术奖励大会在上海展览中心召开。华东理工大学的SE粉煤气化技术(也称东方炉)获上海市技术发明奖特等奖。这也是上海市首个技术发明特等奖。

然而,面对获奖,项目的核心技术研发者刘海峰却说:“其实,我最开心的还真不是拿奖,而是与大企业形成了紧密的合作伙伴关系。”这是怎样的经历,让刘海峰教授发出了这样的感慨?带着这个问题,记者对该项目相关的一些人员进行了采访。

20年耕耘,终获成果

据了解,华东理工大学从90年代开始进入煤化工技术研发领域。当时一些大企业从国外引进的煤气化技术存在诸多问题,导致工业装置难以长周期稳定运行。华东理工大学的博士生导师于遵宏常被请去参与解决这些技术难题。为此,于遵宏博士决定建立一支研发团队开展水煤浆气化技术攻关。经过20多年的持续研发,两代人的努力,取得了令人瞩目的成果,SE粉煤气化技术就是其中成果之一。而刘海峰教授正是负责SE粉煤气化技术的核心装备——气化喷嘴的开发。

刘海峰介绍说,高灰分劣质煤约占我国煤炭资源总存储量的一半,对其进行清洁高效转化利用势在必行。要实现对高灰点、高灰分劣质煤的清洁高效转化,必须要解决3个技术难题:一是解决粉煤从制粉锅炉到气化炉的输送问题;二是高灰熔点需要气化温度高达1400度以上;三是需要顺畅排渣,高效除灰,不影响后续系统。此外,还必须保障气化装置的操作连续稳定,长周期运行。

SE粉煤气化技术首先用高压密相输送化解供料难题:在管道中加入氮气、二氧化碳等气体,再不断加压,即可让像面粉一样稠密的粉煤“爬”过长达几十米的管道进入气化炉。而喷嘴和气化炉流场的独特设计,则解决了入炉煤粉灰熔点高达1400度的难题,并且具有顺畅排渣、高效除灰以及碳转化率高等优点;集点火-开工-气化功能为一体的复合粉煤气化喷嘴和高性能膜式水冷壁衬里,为气化装置的操作连续稳定、长周期运行提供了保障。

柳暗花明,牵手中石化

到2007年,SE粉煤气化技术基本完成了开发。但要进入到工业应用阶段,还要有企业投资人民币10多亿元做工业示范。一开始为这个项目与华东理工大学走到一起的是中海油。2007年12月25日,中海油与华东理工大学双方正式签署了项目合作协议,并为技术的产品命名为SE-东方炉。但因2008年金融危机,合作方资金紧缩,导致示范项目最终落马。

合作开局不利,对SE粉煤气化技术研发人员士气影响很大,但还是要往前走。这之后,他们又找了一些企业谈合作。但大多数企业听了以后都是说,只要你们炉子开好了,我们马上用。这样的回复,对华东理工大学煤气化研发团队来说,无疑空谈。

2010年上半年,华东理工大学煤气化研发团队找到了中石化。恰好当时中石化也正有意于煤化工发展,需要煤化工的龙头——煤气化技术,两家一拍即合。双方经过沟通协商,达成合作意向。中石化宁波技术研究院院长郭文元参加了整个谈判过程。他这样介绍合作模式:“双方共同拥有东方炉技术,共享该技术的知识产权,在中石化的支持下,由中石化宁波技术研究院、中石化宁波工程有限公司和华东理工大学联合进行该技术的技术改进、技术升级和推广应用。

由中石化科技开发公司主导技术实施许可,同时,技术的股权分配比例为中石化53%、华东理工大学47%,中石化拥有该技术的控股权。中石化为此投资人民币13亿元,由中石化扬子石油化工有限公司(简称扬子石化)建设1000吨/天规模的工业化示范装置实施工业示范。”

2011年8月10日,华东理工大学时任党委书记沈伟国与中石化时任副总裁戴厚良,在中石化总部签署了合作协议,“产学研”伙伴正式形成。中石化还投资2000余万元为华东理工大学充实气化技术研究中心。“比如用于实验监测的两台高速摄像机,每台都是宝马或奔驰的车价。”刘海峰说。

2011年11月,SE气化成套技术开发列入中石化科技攻关项目。2012年6月在中国石化扬子石油化工有限公司开工建设示范装置,2013年12月建成。

一键开车,5天出产品

2014年1月23日,扬子石化SE粉煤气化示范装置开车投料,以贵州煤和神华煤混配作为气化用煤,比例为3:2。1月28日成功产出合格氢气产品。连续运行3个月后,创下出合格产品时间最短(5天)、打通全流程时间最短(10天)、一次投料成功连续运行时间最长(11天)等国内煤气化技术示范装置开车运行纪录。接着,山西煤、淮南煤等高灰熔点、高灰分煤,先后被送进了气化炉。

2014年12月4日,中石化科技部组织专家委员会对扬子石化SE粉煤气化示范项目进行鉴定。鉴定委员会一致认为,该项目SE粉煤气化技术煤种适应性好,装置高效节能、环境良好、可靠性和灵活性高,各项技术经济指标达到单喷嘴粉煤气化技术的国际领先水平。

郭文元说:“尽管目前煤化工项目处于低潮,但国内外有关项目建设业主通过对项目工业化示范装置的现场考察,均对SE粉煤气化技术有浓厚兴趣。”

中海油大同煤制气项目总工程师荣用巧参观后表示,这是国内真正自主知识产权的粉煤气化炉,拥有坚实可靠的理论、设计和应用方面三大支撑体系。这也是用户最为看重的。

中石化长城能源化工有限公司的代表参观后表示,以干煤粉为原料,意味着装置能耗更低,且不受原料成浆性影响,泥煤、褐煤、烟煤、无烟煤等都可作为气化原料煤,也可以多种煤掺混使用,这是很大的优势。

亲自参与了SE粉煤气化技术工艺包审查的国家能源局现代煤炭深加工技术装备国产化小组专家、中国石化联合会煤化工专委会专家孙正泰说:“作为洁净煤气化技术的新秀,该技术具有以下几个特色:一是应用基础研究扎实,工程经验丰富,集成优化了煤气化技术。二是技术创新成果丰硕。优化改进的煤粉输送,合理的流场—温度分布,炉体与烧嘴的良好匹配,真正适应‘三高’煤的广泛应用。三是从扬子石化示范装置的考核结果看,装置运行比较理想,各项技术指标先进、安全环保水平高,可达到长周期稳定运行,具备了工程大型化的条件。四是操作和管理风险更小。该炉采用智能化气化操作控制系统和可视火焰检测装置,实现了一键式开车、运行。总体来说,该技术装备在煤化工领域应用前景广阔,市场竞争力强,值得推广。”

三角鼎力,缺一不可

据华东理工大学煤气化及能源化工教育部重点实验室资料显示,除扬子石化外,中安煤化工有限公司购买了7台东方炉,新疆能源化工有限公司购买14台。还有一些企业签约或拟签约购买。已着手预备方案的还有10多家企业,包括一些国外企业。如目前华东理工学院正配合上海华谊集团,完成其广西煤制烯烃和安徽煤制气两项目可研方案的编制。“印度已有3家企业来我院联系开展该技术的前期可研工作。”刘海峰说。

郭文元说:“目前,SE粉煤气化技术与国外同类粉煤气化技术在神化集团包头煤制烯烃二期项目、中海油鄂尔多斯煤制天然气项目、中海油大同煤制天然气项目同台竞争,已签订招标入围的合同技术附件。”

作为示范工程设计方,中石化宁波工程公司副总经理亢万忠透露说,目前有一些企业钟情于SE气化技术,主要是由于装置所处区域环境较为敏感,再加上环保要求提高,客户大多经过反复琢磨、论证、比选和实地考察后决定选用。如安徽是煤炭资源大省,但由于大部分是劣质煤,灰熔点过高,不能作煤化工用煤,煤化工企业要到外省采购优质煤,成本增加,这对煤化工发展很不利。安徽淮南市中安联合煤化工有限责任公司在经过国内外粉煤加压气化技术的大量比较和反复论证后,最终决定采用SE气化技术,并购买了7套日处理煤1500吨级的气化装置,配套年产60万吨烯烃。

谈到成功,项目示范企业扬子石化化工厂厂长丁家海认为,华东理工大学在气流床煤气化领域有近20多年的研究积累和技术储备,拥有强大的煤质分析数据库、特定的煤质与气化匹配性研究手段等;中石化宁波工程公司拥有丰富的工程设计实践经验、一体化煤化工技术系统集成能力和项目全过程优化能力以及运行装置技术改进支持优势;扬子石化一流的生产、管理理念和人员素质为东方炉平稳运行提供了保障。这3方形成了一个优势互补且十分成熟的产学研合作平台。

刘海峰深有感触地说:“‘产学研’最不容易的就是技术转移的最后一里路。这最后一里路,没有合作伙伴就无法往前走,也许意味着之前所有研发都只能停留在纸上。所以,SE气化技术项目的成功,是‘产学研’合作的成功。”
 

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