《新民晚报》煤变气,真提气

稿件来源:党委宣传部???|作者:张炯强???|摄影:???|编辑:???|浏览量:121

什么是煤化工?众所周知,中国是产煤大国,煤炭是能源的主体。然而,如果简单燃烧煤,不仅效率低,而且污染严重。在碳达峰、碳中和国家战略面前,改变传统能源方式,势在必行。近期,中国部分地区出现限电,也对能源控耗提出了更高的要求。

气化是现代煤化工的龙头技术,黑乎乎的煤块经过高温高压气化,变成含灰渣与一氧化碳和氢气的粗合成气,再经合成气洗涤冷却、净化回收等工序,变成清洁的一氧化碳和氢气,进一步可生产合成氨、甲醇、乙烯、丙烯、清洁油品和氢气。以大型煤气化技术为核心的煤炭清洁高效利用技术,不仅能让煤得到清洁高效利用,最大程度地减少污染,而且对保障国家的能源战略安全有重大意义。但是,这一核心技术长期为国外垄断。从上世纪80年代起,华东理工大学三代科研人不懈努力,打造出世界一流的煤气化技术,同时改写中国煤化工产业历程。

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零的突破

时间回溯到2005年冬日的一天,很冷,地上还有积雪。记者在华东理工大学的一间实验室里,见到了一位老先生,年事已高,走路时已经一瘸一拐,但他神采飞扬,说起一件中国科技界的盛事——

由华东理工大学洁净煤技术研究所于遵宏教授领衔、国家科技部立项的“十五”国家高技术研究发展计划课题——“新型水煤浆气化技术”——取得重大突破,建成了我国第一套多喷嘴对置式水煤浆气化装置并一次性投料成功。这项技术用煤生产合成气,再通过液化产生清洁的液体燃料,可取代石油。这意味着,华东理工大学掌握了“煤变气”的核心技术,我国在这一领域具备了自主知识产权。

这位老先生就是于遵宏教授,他告诉记者,当时,我国企业用煤主要是直接燃烧,使用率低,而且会产生二氧化硫等污染物。把煤气化后变成合成气,可以使煤的利用率最大化,不仅可生产代替石油的液体燃料,还可广泛用于化肥等化工产品的生产、煤间接液化、氢能源、燃料电池等诸多领域。华东理工大学是国内第一个成功开发出这一技术的研发单位。

后来,这项技术设备在兖矿集团建成。于遵宏不顾中风后病弱的身躯,爬到高塔之上,专门去看自己用毕生精力开发的、中国人自己的气化装置。他曾经立下誓言:“一定要搞出中国自己的煤气化技术!”

于遵宏有一个“汗水哲学”——每一次成功后面都凝聚着汗水和付出!为了煤气化事业,他几十年如一日,清晨5点多就到实验室制订实验方案、构思创新计划,天黑了才回家。一年365天,他只休息大年初一一天;在煤气化中试基地,年逾六旬的他,曾冒着40℃酷暑高温,吃着降压药片,坚守在生产一线,确保了中试成功;2008年,在病床上生命垂危的时刻,还牵挂着技术出口的合同进程。

于遵宏过世后,为了纪念他,兖矿集团在一个厂区内,把于遵宏先生走过的路命名为“于遵宏路”。

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接力闯关

于遵宏虽然离开了,但华东理工洁净煤技术研究所科研团队却没有停止攻克煤气化难关的步伐,他们接过于老的接力棒,取得一项项骄人的成绩。

2008年,首套中国大型化工成套技术出口美国;2014年,建成国际上最大规模的水煤浆气化装置;2014年,成功开发中国第一套劣质煤清洁高效气化技术;获2015年上海市科学技术发明特等奖和上海市科技进步一等奖。

2019年10月,全世界单炉处理能力最大(日处理煤4000吨级)气化炉在内蒙古荣信一次投料成功。2020年12月,中国最大的水煤浆半废锅气化炉在兖矿榆林一次投料成功。2021年1月,国内首套焦炉煤气非催化转化制合成气配套乙二醇装置在内蒙古建元顺利投产。

2021年9月27日,由于广锁、陈雪莉、王辅臣、王亦飞等教授和山东能源集团(原兖矿集团)共同完成的“单炉日处理煤4000吨级超大型水煤浆气化技术开发及示范”项目,通过了由中国石油和化学工业联合会组织的鉴定,标志着大型煤气化技术迈上了新的台阶。

赓续“汗水哲学”,华理洁净煤技术研究所团队完成了于老的夙愿:终于有了中国人自己的煤气化技术。

先进技术支撑重大项目,重大项目造就优秀团队和创新人才。近十年,王辅臣、于广锁、刘海峰、代正华等教授先后入选国家级科技人才计划,王辅臣教授带领团队入选科技部重点领域创新团队,获国家科技进步二等奖1项,省部级技术发明特等奖1项,省部级科技进步一等奖5项,引领了国际煤气化技术的发展。

一流的研究平台,加上团队共同的努力,开发的煤气化技术已在全国遍地开花。截至2021年8月底,多喷嘴对置式水煤浆气化技术已在国内外66家企业推广和应用,运行和在建气化炉197台,日处理煤能力超过25万吨,占到国内大型煤气化装置处理能力的30%以上。3000吨级/天以上的大规模气化装置市场占有率接近百分之百。

同样实现大型化跨越的,还有由中石化主导、与华东理工大学共有产权的SE粉煤加压气化技术——2014年1月23日,日处理煤千吨级SE粉煤气化示范装置一次性投料成功,并创下气流床煤气化示范装置建设运行多项纪录。其后,SE粉煤气化技术又先后应用到中安联合煤化有限责任公司和中科(广东)炼化有限公司,日处理煤也从千吨级发展到1500吨级、2000吨级,为劣质原料煤清洁高效利用提供了新途径,推动传统动力煤向原料煤的转变。

团队已成为国际上唯一一家同时开发出水煤浆气化和粉煤气化技术的研究单位,开发的气化技术也已成为与SheⅡ、GE气化技术并驾齐驱的国际三大煤气化技术之一,对煤炭清洁高效转化利用,保证国家能源安全、缓解煤炭传统利用方式带来的严重环境压力具有重大意义。

2020年底,煤气化技术又添“新成员”——多喷嘴对置式半废锅水煤浆气化技术。2020年12月10日,兖矿榆林单炉日处理煤2000吨的多喷嘴对置式半废锅气化炉一次性投料试车成功,标志着世界首台多喷嘴对置式半废锅气化炉正式进入带负荷示范运行阶段,该项技术将进一步提升煤气化装置的能源利用效率。

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苦尽甘来

如今,为了国家的能源安全,为了青山绿水,也为了“双碳”目标,华理科研团队的“汗水哲学”仍在延续,他们团结一致,继续为国家和社会的需求努力拼搏。

煤化工项目有个特点,动辄就是几十、几百,甚至上千亿元的投资。对一个企业来讲,技术的可靠性和运行的稳定性非常重要,否则就可能被拖垮。所以,在工程实施的过程中,面向工厂的技术服务,是团队非常重要的任务。

为了确保自主研发的首套煤气化技术工业化成功,在装置建设及初期运行期间,团队先后派了8名成员轮流常驻山东现场。对于这类复杂的高温高压大型化工装置,任何一点施工、装配上的疏漏都可能会带来严重的后果。为了节省开支,团队教师在工厂附近租了一套简陋的房屋,每天与现场工人一起上下班,一起讨论解决问题。50多米高的气化框架,每天要多次往返爬上爬下,为的是对所有的管道、仪表、设备进行逐一盘查。白天劳累一天后,晚上还要整理进展报告,明确解决问题的方案。就这样,成员们在现场一待就是两年,亲历了研究所的技术从蓝图变成一座现代化工厂,再到一次投料运行成功的全过程。成员们说:“很辛苦,但更感到欣慰和自豪。”

为了掌握装置运行后的情况,团队教师总是会第一时间出现在现场,仔细检查设备。一次,团队一位女教师负责的设备需要进入设备内检查,那是新技术的首次使用。可要想到里面观察,必须依靠一根长10多米、悬挂在设备中间的软梯进入,再一点点地沿来回摇摆的软梯往上爬。在设备里面爬软梯,对男同志来说都不容易,既要考验胆量,也要有足够的臂力。可是团队的女教师二话没说,穿上工作服,和现场的工人一起爬进了设备,她最清楚应该检查的要点和关键,避免在细节上有疏漏。这位女教师在闷热、漆黑、糊满了煤灰的设备中获得了宝贵的一手信息资料,同时也创下了女性入炉爬软梯第一人的纪录。

数年前的冬天,正值第一套劣质煤清洁高效气化技术装置首次运行。这是一套中石化花费13亿元、专为技术示范而建造的装置,相关企业都密切关注,更有投资300多亿元的超大型项目等着使用。由于部分仪器尚未完成调试,缺少可供操作人员直接参考的数据,再加上新技术、新装置、新人员,一旦参数设置不妥,就会直接导致装置停车,工厂操作人员对如何操控没把握,心里没底、压力也很大。

经历过无数次工业装置现场开车的团队教师,十分清楚这段关键时刻的重要性,主动坚守在现场,深夜冒着严寒,每隔20分钟亲自去数百米外的装置上取出灰渣,凭着多年研究积累的工程经验,分析比较,指导操作人员调控气化炉参数,七八个小时下来,装置终于运行平稳了。直到大年三十前一天,老师们才放心离开装置现场。

这一新技术、新装置的投运,创下了国内煤气化示范装置首次开车连续运行时间最长的纪录。那一年春节,团队老师每天都收到一条来自装置现场的短信,技术成功的喜悦陪伴他们度过了一个有生以来最开心、最难忘的节日。

“汗水哲学”造就了洁净煤技术研究所团队,他们是真正把论文写在祖国大地上的那一群科研人。

在上海市2015年科技奖励大会上,团队学术带头人王辅臣写下诗句:“磨剑十年凭坚韧,汗滴泥土终不空。台下掌声成过往,明朝再登新征程。”他说,当下,我国要努力建成以清洁低碳、安全高效为要义的当代能源体系,团队仍然肩负重担。未来,团队要聚焦“碳达峰、碳中和”目标,让煤化工更“绿”。

原文来源: 新民晚报 ?|? 发表时间:2021-10-06 ?|?作者:张炯强
原文链接: https://paper.xinmin.cn/html/xmwb/2021-10-06/7/118699.html
发布时间:2021年10月12日