煤氣化是煤炭清潔高效轉化的龍頭技術，但目前廣泛應用的煤氣化技術，雖然已經很好地解決了優(yōu)質煤的利用問題，卻對我國儲量豐富的劣質煤“敬而遠之”。華東理工大學劉海峰教授領銜、依托中石化集團完成的“單噴嘴冷壁式粉煤加壓氣化關鍵裝備開發(fā)及應用”（以下簡稱“SE氣化裝置”）項目開發(fā)的氣化爐，不但敢“吃”劣質煤，還實現(xiàn)了對劣質煤的清潔高效利用，進一步推動了我國“綠色煤炭”戰(zhàn)略的產業(yè)應用。
    正因如此，在4月18日召開的上海市科學技術獎勵大會上，該項目獲得了2015年上海市技術發(fā)明獎特等獎。這也是該市自2012年設立特等獎以來，頒發(fā)的首個技術發(fā)明特等獎。
    關鍵技術突破  解決行業(yè)難題
    要實現(xiàn)對高灰熔點、高灰分劣質煤的清潔高效轉化，必須解決幾個技術難題：一是“吃”得進，這就需要解決粉煤從制粉鍋爐到氣化爐的輸送問題；二是高灰熔點，這就需要氣化溫度高達1400℃以上；三是“排”得出，這就需要順暢排渣，高效除灰，不影響后續(xù)系統(tǒng)。此外，還必須保障氣化裝置的操作連續(xù)穩(wěn)定、長周期運行。
    項目組首先以“高壓密向輸送”化解了供料難題：在管道中加入氮氣、二氧化碳等氣體，再不斷加壓，即可使像面粉一樣顆粒稠密的粉煤“爬”過長達幾十米的管道進入氣化爐。而對噴嘴和氣化爐流場的獨特設計，則解決了入爐煤粉灰熔點高達1400℃的難題，并且具有順暢排渣、高效除灰以及碳轉化率高等優(yōu)點；發(fā)明的集點火—開工—氣化功能為一體的長壽命復合式粉煤氣化噴嘴和高性能膜式水冷壁襯里，為氣化裝置的操作連續(xù)穩(wěn)定、長周期運行提供了保障。
    據(jù)劉海峰介紹，SE氣化裝置的技術優(yōu)勢還包括：節(jié)能成熟的合成氣激冷—洗滌—渣水處理系統(tǒng)，先進自動、安全可靠的氣化控制、聯(lián)鎖邏輯系統(tǒng)，徹底消除瞬間黑區(qū)的可視化投煤火焰監(jiān)測，反應室溫度直接測量技術等。
    邁過環(huán)�？矁�  走綠色發(fā)展路
    日前發(fā)布的“十三五”發(fā)展規(guī)劃綱要中，提出將“煤炭清潔高效利用”列為100項國家重大工程項目之一，現(xiàn)代煤化工產業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，既要過技術關，更要過環(huán)保關。多個擬新建的煤化工項目和煤炭傳統(tǒng)產業(yè)改造項目鎖定了SE氣化裝置，無疑與其環(huán)境友好密切相關。
    據(jù)劉海峰介紹，SE氣化技術是在高溫、強還原氣氛條件下將粉煤經部分氧化反應生成合成氣，由于氣化溫度高、反應充分以及碳轉化率高，酚類和焦油等在爐內就已經裂解；其他的微量重金屬在氣渣分離時，被冷萃在廢渣中；而氣化爐產生的廢渣和濾餅，則可以二次利用；排放的廢氣主要為氮氣、二氧化碳，煤中的硫則被轉化為硫黃副產品；排放的廢水中基本不含有機物，氨氮等指標都較低，經過廢水處理后，符合排放標準。唯一有待解決的問題，是廢水中含有的少量氯離子。
    目前，該技術應用企業(yè)達到42家，共113臺氣化爐，為我國現(xiàn)代煤化工產業(yè)發(fā)展提供了重要技術保障。近3年已為化工企業(yè)、工程公司、裝備制造企業(yè)、研發(fā)單位等新增銷售額約30億元，直接經濟效益2.9億元。
    “吃”下多種煤  引領新型煤化工
    2014年1月，SE氣化裝置在中國石化揚子石油化工有限公司開車，“吃”下了貴州煤（60%）和神華煤（40%）的混配煤，非但沒有“消化不良”，反而創(chuàng)造了工業(yè)示范裝置多個紀錄。山西晉城煤、安徽淮南煤、貴州煤……這些高灰熔點、高灰分煤，先后都被送進了SE氣化裝置的氣化爐里。為了防止“吃得過快引發(fā)消化不良”，項目組科研人員開展了大量應用基礎研究工作和現(xiàn)場樣本及數(shù)據(jù)采集后的分析研究工作，為整套氣化裝置“順利吸收營養(yǎng)”保駕護航。
    安徽是煤炭資源大省，但由于煤的灰熔點過高，絕大部分煤只能作為燃料使用，導致省內煤化工企業(yè)需到外省采購煤。中安聯(lián)合煤化有限責任公司經過對國內外粉煤加壓氣化技術的大量比較和反復論證，最終決定采用7套日處理煤1500噸級SE氣化裝置，配套年產60萬噸烯烴。“長期困擾淮南煤的清潔高效氣化技術，終于有望得到解決了。”劉海峰說。
對于未來，劉海峰表示：“南亞、東南亞國家的煤礦大多產高灰熔點的劣質煤，SE氣化技術很有希望出口到這些國家，為‘一帶一路’戰(zhàn)略服務。”