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兖矿国泰新型气化炉技术有望输出海外 |
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| http://cn.newmaker.com
7/1/2008 5:26:00 PM
佳工机电网
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这几天，兖矿国泰化工有限公司（以下简称兖矿国泰）分外忙碌，他们正与美国、印尼的一些公司洽谈新型气化炉技术转让事宜。如果达成意向，这将是我国出口国外的首个自主研发的煤气化技术。
长期以来，国内煤化工企业依靠引进国外煤气化技术来进行煤炭的化工生产，引进一套技术至少要五六千万元。而近期获得我国科技进步二等奖的“多喷嘴对置式水煤浆气化技术”是我国首个拥有自主知识产权的大型煤气化技术，也是我国即将出口国外的首个煤气化技术。至此，GE（Texaco）、Shell等国外公司在我国大型煤气化技术上的垄断地位将不复存在。
煤气化技术受制于人
业内专家这样告诉中国工业报记者，我国是煤化工最活跃的市场，但长期以来，没有自主知识产权的大型煤气化技术，只能依靠从国外引进。据不完全统计，我国仅在此方面花费的专利费约为20亿~30亿元。目前，我国已引进lurgi固定床气化、U-gas流化床气化、GE（Texaco）气流床水煤浆气化技术、BGL固定床气化、Shell气流床粉煤气化、GSP气流床粉煤气化技术等。
据华东理工大学洁净煤技术研究所所长、“多喷嘴对置式水煤浆气化技术”主要发明人于遵宏教授介绍，世界上几乎所有的气化技术都已经在我国得到应用，世界上也只有我国使用种类如此众多的煤气化技术。
我国大量引进国外煤气化技术及设备，这与我国煤气化技术应用整体水平有关。我国大型煤气化技术及设备长期受制于人。每引进一套大型煤气化技术及设备，就要支付高额的专利费用。且引进的技术并不完美，其换热器容易堵塞，每次堵塞需要停工2~3天，损失数百万元。
业内专家介绍说，不仅是大型的煤气化设备，对于中小企业来说，现在90%以上的企业使用的煤气发生设备为常压固定床单段炉与两段炉。在我国，两段式煤气发生炉技术在上世纪80年代后期逐步为国内企业认同，但该炉最主要的问题是，随着我国环保要求的提高，达不到环保标准，加上近年来煤炭价格的上涨，煤气化的成本面临严峻考验，市场广泛要求出现能够使用粉煤、劣质煤的气流床气化炉替代现有的固定床造气炉，因此不得不大量购买进口设备来替换。
事实摆在眼前，我国要想扭转国外技术垄断的局面，就势必要研发拥有自主知识产权的大型煤气化技术，并达到商业化运行水平。
在未来10年里，我国要发展煤制清洁燃料、生产多种化学品，特别是发展多联产技术，仅需要的大型煤气化装置就达上百套，煤气化技术市场极其巨大。
终于有了自己的气化炉
在华东理工大学20年研究的基础上，我国首个拥有自主知识产权的煤气化技术———多喷嘴对置式水煤浆气化技术，进入了商业示范阶段。兖矿集团有限公司投资30亿元建成该技术的大型工业化示范工程，建立了日处理煤1150吨的煤气化工业装置。目前，这一商业示范工程已经成功运行了近3年时间。
兖矿国泰化工有限公司相关工作人员还可以清晰地回忆起该技术核心设备气化炉空分设备运来的情景：“那是一个下午，运河台儿庄港十电码头，只见4艘大型货轮停靠在岸边。每艘船上都装载着钢铁庞然大物，这些庞然大物光卸船就用了一天多时间。运输车队像一条钢铁长龙，在警车引导下缓缓驶出，车队由4辆大型拖车及40多台普通运输车辆组成。据不完全统计，为配合此次跨枣庄五区一市的大件设备运输，枣庄市范围内共有两条110kV高压线路和一条10kV线路停电，电力、通讯部门剪掉了数千条低压供电和通讯线路，拆除桥涵两座，临时修补、加固道路20余处……”
这个每小时制氧6万立方米的空分设备，是目前我国化工行业最大的装置，它们将为该技术核心设备新型多喷嘴对置式气化炉提供氧气。其中最大的是空分中压塔，长74米、直径5.7米、重173吨，分两段运输；两台吸附器每台重70多吨、长22米、直径5.2米。
“我国过去在气化炉上没有一项自主创新技术，这是咱们第一个拥有自主知识产权的气化炉，是国家‘十五’期间的863攻关课题，是世界上第一台千吨级多喷嘴对置式水煤浆气化炉。从中试到工业化，一下放大了50多倍，无论技术、风险都有许多不确定因素。”兖矿国泰董事长、总经理丁辉回忆道，“当指挥长发出投料的指令后，控制室里所有的人都屏住了呼吸，盯着显示屏，当大家看到炉温下降（意味着投煤浆成功）后，所有人欢呼鼓掌。我知道，我们的新型气化炉投料成功了！我从上世纪60年代所使用的第一代德国气化炉干起，一直到如今的第三代，终于可以大声说，我们有了自己的气化炉！”
专吃高硫煤
兖矿国泰副总经理兼总工程师祝庆瑞说，“多喷嘴对置式水煤浆气化技术”拥有发明专利16项、实用新型专利11项，各项经济技术指标均优于目前世界广泛采用的同类引进气化技术，达到国际领先水平。
该项技术与引进的国外同类技术相比，比煤耗降低了3个百分点；煤气化后产生的有效气成分提高了2~3个百分点，达到85%以上；装置连续运转时间加长；换热器也基本不被堵塞；降低了原料煤和氧气的消耗；适合大型化生产。该技术特别对高硫煤具有很好的适用性，基本上可以实现零排放，能较好地解决我国高硫煤的出路问题。
国泰工作人员告诉中国工业报记者：“气化炉可以专吃高硫煤。高硫煤污染大，工业、民用都不行，没有市场，兖矿有几个这样的煤矿面临关闭。这个单台炉日处理1000多吨高硫煤的气化炉，一下解决了这个问题，现在几个矿又活了过来。这种新型气化炉不仅用这种成本低的高硫煤，其净化装置还可分离出煤炭中的硫，做成硫磺销售，一点都没有浪费。”
煤化工专家谢克昌院士评价说，兖矿国泰的煤气化及燃气发电示范装置创造了煤、电、化多联产架构，实现了煤炭的洁净循环利用。
市场前景广阔
祝庆瑞告诉记者，美国最大的炼油企业VALERO公司近日要再次与兖矿集团和华东理工大学洽谈购买该项技术及核心设备的相关事宜。该公司需要每日处理石油焦8000~10000吨，该项技术在示范项目的基础上，已经可以日处理2000吨了，巨大的日处理量非常适合该公司的需要。
目前该技术在国内成功实现技术转让20多台套，已有2~3家国外企业与兖矿集团和华东理工大学进行了洽谈，准备购进该项技术及核心设备。
“多喷嘴对置式水煤浆气化技术”产业化的成功标志着我国打破了国外公司在大型煤气化技术上的垄断，迫使国外技术大幅降低专利费。1990年鲁化引进许可费单价约为2.1美元/Nm3（CO+H2）（即按每天每生产1立方米成分为一氧化碳和氢气的有效气体需要付的许可费）,2004年国宏引进许可费单价约为1.5美元/Nm3（CO+H2）,14年仅降低约30%。2006年国内引进许可费单价1.1美元/Nm3（CO+H2）,2年骤降约28%。祝庆瑞分析，煤气化技术是煤化工中的源头技术，基本上所有的煤化工项目都需要先把煤转化为煤气，再进行转化，也有将煤直接液化的技术，但是这样其中的无效成分较难分离。预计每年仅我国新增的煤炭气化量就在几千万吨以上，该技术的市场前景非常广阔。
点评
兖矿国泰化工有限公司现两台多喷嘴对置式水煤浆气化炉运行稳定，运行实践证明，多喷嘴对置式水煤浆气化技术具有以下优点：
第一，合成气中有效气成分（CO+H2）高。多喷嘴对置式水煤浆气化炉的有效气成分达到84.9%，比单喷嘴水煤浆气化炉高2~3个百分点，掺烧40%的内蒙古煤有效气成分超过83%。
第二，碳转化率高。多喷嘴对置式水煤浆气化炉碳转化率达到98%~99%。从渣中可燃物得到验证，单喷嘴水煤浆气化炉的渣中可燃物一般在25%~40%，而多喷嘴对置式水煤浆气化炉的渣中可燃物平均低于10%。
第三，消耗低。使用多喷嘴对置式水煤浆气化技术的兖矿国泰吨甲醇耗煤1.30吨，而使用单喷嘴水煤浆气化炉的兖矿鲁南化肥厂吨甲醇耗煤1.45吨，生产每吨甲醇可节约0.15吨煤，比氧耗降低约7.9%。
第四，技术更适合大型化。该技术由于有4只喷嘴，即使单炉日处理煤量达到2000吨的规模，每只烧嘴的负荷也只有500吨煤/天，不会影响雾化效果。
第五，带压连投。多喷嘴对置式水煤浆气化炉一对烧嘴跳车（非烧嘴自身因素跳车），另外一对烧嘴维持后系统生产，跳车烧嘴可进行带压连投。而单喷嘴水煤浆气化炉因为只有一只工艺喷嘴，当出现跳车时该台气化炉需从系统中退出，若系统只有一台气化炉运行时，还会造成整个系统的停车，开停车损失较大。据测算年产20万吨甲醇的装置，一次开停车费用超过50万元。
第六，长寿命的高温热偶。热偶平均寿命一般大于两个月，可以保障每个生产运行周期内气化炉均有温度指示，对于生产运行意义重大。
第七，环保性能优。由于多喷嘴气化炉碳转化率高，渣中含碳量低，气化渣和滤饼黏度低，更容易进行渣、水分离，利于现场管理，可有效减轻环保压力。
第八，气体净化处理工艺先进，带灰带水现象明显改善。
气化炉出来的合成气先进入混合器与洗涤水混合，再进入旋风分离器分离，最后进入水洗塔洗涤，三单元组合，先粗分再精分，混合器后设置分离器，除去从气化炉出来的合成气带出的80%~90%的细灰，使进入水洗塔的合成气较为洁净，保证了合成气的洗涤效果。同时水洗塔的水质较好，气化炉洗涤冷却环不易堵塞，洗涤冷却水未出现过在运行中降低的现象，有利于单台气化炉运转率的提高。
第九，含渣水处理工序采用直接换热流程，热回收效率高，不易堵塞。
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