晋华炉”：突破“三高”煤利用世界性难题

4月1日，名为“晋华炉”的合成气、蒸汽联产气化炉在阳煤丰喜临猗分公司一次点火、投料、并气成功，这个省级煤基低碳重大科技攻关项目解决了煤化工领域“三高”煤利用的技术难题，如今“晋华炉”运转两月有余，效果究竟如何——

气化是煤化工领域的最关键技术节点，目前国内在建、拟建及建成的大型现代煤化工项目的核心装置基本都是气化部分，以致于在国内煤气化技术形成了十余种“流派”。然而，无论哪种“流派”，其使用的原料均为优质煤，“三高”(高硫、高灰、高灰熔点)劣质煤的使用一直以来都是大家想攻克又难以突破的技术。如今，这一突破在我省得以实现，4月1日，合成气、蒸汽联产气化炉在阳煤丰喜肥业(集团)有限责任公司临猗分公司一次点火、投料、并气成功。那么运行两月有余效果如何呢?6月16日，记者走进阳煤丰喜临猗分公司一探究竟。

30余米的混凝土框架中，并排着4台气化炉，最靠外侧的3号炉炉顶上新增加了10米高的钢结构，使其看上去格外地“魁梧”，围绕3号炉的混凝土框架外部新增的不锈钢蒸汽管道在太阳光的照耀下很是“闪眼”，这就是已经运行70余天的合成气、蒸汽联产气化炉，又称“晋华炉”。

“截至目前，‘晋华炉’各项设计均达产达标。气化炉的有效气体成分、氧耗、煤耗等工艺指标均优于设计，特别是煤种适应性好，能消化高硫、高灰、高灰熔点煤，实现了原料煤本地化。”阳煤丰喜临猗分公司总经理原中秋对记者说，之前公司使用的是神木煤，现在使用当地煤即可。

“依靠科技创新，实现煤的高效节能利用，是我们阳煤丰喜一直追求的目标，因为实践证明，像我们这样的煤化工企业，如果不发展、不创新，不超过5年就会面临技术淘汰、企业可能生存难继。”原中秋说。阳煤丰喜临猗分公司主要产品是尿素、甲醇，2015年产值16亿元。近年来受市场因素影响，利润持续下滑。2015年，企业与清华大学合作，投入2400万元进行气化炉改造。

“‘晋华炉’是产学研紧密高效合作结出的硕果。”项目负责人、清华大学山西清洁能源研究院常务副院长张建胜教授介绍，新式气化炉的研制是本着立足山西，解决本地“三高”煤不能高效清洁气化的难题。

2015年7月，在阳煤集团主持下，清华大学山西清洁能源研究院牵头，联合山西阳煤丰喜肥业(集团)有限责任公司和山西阳煤化工机械(集团)有限公司组成紧密型产学研用联盟;10月，阳煤丰喜临猗分公司开始进行耐火砖气化炉拆除;12月，临猗分公司晋华炉设备安装完工。2016年1月，现场配管完成;2至3月，进行吹除、试压、试漏、单体试车、联动试车、烘炉等试验;4月1日，世界首台采用“水煤浆+水冷壁+辐射式蒸汽发生器”的“晋华炉”问世。

在临猗分公司，记者了解到，“晋华炉”运行2个多月来，性能可靠稳定，没有发生堵渣现象;运行过程中积灰少，热效率高。原中秋做了一个对比，原来的炉子检修需停炉半个月，现在只需2天;原来的炉子80个小时才能产生烟气，现在2-3小时就可出气。

“现在的技术和以前比起来，优势明显，实现了多个突破。”张建胜说，“晋华炉”的科技创新点在于：核心部件辐射式蒸汽发生器借鉴了液态排渣旋风锅炉的进口和结构设计理念，能有效避免国外同类技术存在的堵渣和积灰问题;独特的结构设计减少了双面受热面的布置比例，设备体积和投资减少;通过回收高温合成气热量、副产高温高压蒸汽等方式，提高了能源转换效率;运行成本降低，减少了昂贵的耐火砖采购、筑炉费用;比起耐火砖每次开车前升温至少需要72小时，“晋华炉”升温只需1小时，节约了燃料气消耗;节水且废水无难处理污染物，制浆过程还可处理污水。

据了解，正在运行的“晋华炉”每吨合成氨可副产1.8吨高温高压蒸汽(相当于每小时可产生约40吨5.4MPa高温高压蒸汽)，用于热电联产发电，能量利用高，年可实现经济效益3000万元以上，一年就可收回改造投资。其诞生标志着我省煤气化技术装备取得里程碑式重大突破，并实现了两个全球第一：一是首次将“水煤浆+水冷壁+辐射式蒸汽发生器”进行了组合，成功实现工业化。二是首次将原气化炉(水煤浆+耐火砖+激冷流程)通过改造直接升级为更高效、可靠的联产炉(水煤浆+水冷壁+辐射式蒸汽发生器+激冷流程)，开创了新型煤气化技术改造先河。

中国工程院院士、热能工程专家岳光溪评价称，该技术已达到国际领先水平，燃烧室炉内操作温度可由1400℃提高至1600℃以上，解决了山西“三高”煤的气化难题，也为全国“三高”煤综合利用、气化提供了新方法、新手段。“晋华炉”项目对山西省改造传统煤化工和发展煤制天然气、煤制油、煤制烯烃、煤制乙二醇等新型煤化工产业具有重要意义。