航天爐氣化方案破解褐煤利用難題

9月3日，航天爐褐煤清潔高效轉化技術鑒定成果發布會暨客戶大會在吉林省鬆原市召開，航天長征化學工程股份有限公司（簡稱航天工程）發布了航天爐褐煤清潔高效轉化技術鑒定成果。中化吉林長山化工有限公司（簡稱中化長山）首次把該技術應用於其尿素改擴建項目上，經中國石油和化學工業聯合會權威鑒定該技術為國內首套自主研發的適用褐煤的粉煤水冷壁加壓氣化技術，實現了褐煤的安全、清潔、高效轉化，以及裝置的長周期穩定運行，整體達到國際先進水平。該技術為清潔高效轉化豐富的褐煤資源這一難題提供了“航天方案”。

盡管我國總體富煤，但低階煤包括褐煤、高硫原煤、高灰原煤等佔全國煤炭資源總量的40%左右。其中已探明褐煤儲量約1300億噸，佔我國煤炭資源儲量的13%。主要分布在蒙東、黑龍江和雲南等地區，資源供應豐富，開採成本低，推進褐煤在產地周邊就近轉化利用是落實國家能源安全戰略、促進地區經濟社會可持續發展的重要方向。

褐煤作為煤化程度最低的煤，碳含量低、氫和氧含量高，具有水分及揮發分含量高、灰熔融性變化范圍大、熱值低、熱穩定性差、反應活性高等特點，與煙煤和無煙煤相比，無論是作動力煤還是作原料煤在品質上都存在較大差距，清潔高效轉化實現資源化利用的技術難度也更大。

中國煤炭工業協會會長王顯政表示，基於運輸安全性和經濟性，褐煤的使用與有效利用半徑密切相關，就地加工轉化勢在必行。褐煤就地轉化有兩種途徑：發電和煤化一體化。相對而言，煤化一體化過程借助煤氣化爐這一轉化載體，可實現煤炭由燃料向原料、燃料並重轉變，由傳統能源向潔淨能源轉變，生產油、氣、烯烴及煤基化學品、煤基新材料，市場巨大。

據了解，航天工程公司成立於2007年，隸屬中國航天科技集團中國運載火箭技術研究院，依托中國航天50多年在運載火箭、液體火箭發動機研制、生產試驗、系統工程等方面的技術積累，形成了擁有自主知識產權的航天粉煤加壓氣化技術，是國內首個集粉煤加壓氣化技術研發、工程設計、專業設備生產、項目總承包於一體的上市公司，積極踐行軍民融合戰略。

航天工程公司副總經理朱玉營指出，褐煤氣化在技術上有四個主要難點：一是反應活性好，燃燒劇烈，燒嘴頭部熱應力大﹔二是火焰剛度低，容易造成“舔壁”﹔三是揮發分含量高，干燥和輸運環節安全和環保問題突出﹔四是褐煤煤粉的物化性質不同，上下游工藝匹配存在問題。為了破解這些“攔路虎”問題，航天工程多年深入研究蒙東褐煤煤質特性，吃透了褐煤的氣化特性、熔渣特性及煤粉的物化性質，在此基礎上，針對性開發出了新型燒嘴、新型氣化爐及褐煤預干燥和輸送工藝路線，實現了褐煤氣化裝置的高效、清潔、安全、穩定運行。

對此，王顯政表示：“航天爐最大的特點是先研究透原料煤，再進行爐型設計，這是取得成功的關鍵。”

中化長山尿素改擴建項目是首個採用航天爐褐煤清潔高效轉化技術的項目，於2015年7月竣工，2015年10月產出合成氨產品。在中化集團“科學至上”戰略指引下，中化長山不斷改進創新、優化運行指標，2018年以來該項目實現了安、穩、長、滿、優的運行，以及良好的經濟和社會效益。

據中化長山總工程師謝德全介紹，該項目2018年累計運行304天，氣化碳轉化率98.7%左右，有效氣含量88.5%。2019年截至7月底共運行199天，氣化碳轉化率98.8%左右，有效氣含量88.7%。

2019年8月31日，航天爐褐煤清潔高效轉化技術通過了中國石油和化學工業聯合會組織的科技成果鑒定。鑒定委員會專家鑒定意見為：該擁有自主知識產權，自主開發了國內首套適用褐煤加工的粉煤水冷壁加壓氣化技術，可實現褐煤的安全、清潔、高效轉化，整體達到國際先進水平，建議加快推廣應用。

據了解，目前航天工程已經推廣應用航天爐百余台，適應煤種涵蓋了我國典型的褐煤、煙煤和無煙煤。朱玉營表示，今后航天工程將加快我國褐煤產區的技術推廣應用，積極開發印尼和澳大利亞等褐煤資源豐富的海外市場﹔建立褐煤預干燥、褐煤輸送、褐煤氣化設計和運維的企業標准體系，並進一步豐富褐煤氣化特性數據庫﹔推動更大規模褐煤氣化項目實施，提升規模效益。

參加發布會的客戶代表還對中化長山的航天氣化裝置進行了實地考察觀摩交流。