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中国煤气化技术的发展历程及前瞻
中国煤气化技术的发展历程及前瞻
国家化工行业生产力促进中心 方德巍 教授
一、时代的变迁与煤气化的发展有着极密切 的关系
1900~1960年传统煤基能源化工时代。以焦化、直 接液化、间接液化、电石乙炔化、煤制合成氨(H· B 方法)。煤气化以固定床及流化床为基础(鲁奇、 UGI及温克勒为配套)。 1960~2000年石油基(包括天然气)能源化工时代 或称石油化工时代。七十年代出现了两次石油危机! 如何替代石油总量后大的能源化工的原燃料,客观上 动员了世界的专家学者、权威人士,在学术、专业极 其活跃的时期,对如何替代石油总结了三条历史性重 大原则:
四、创新实践锤炼了人才团队,带动工艺、 材料、装备、控制的综合能力技术水平的提 高和发展。以化工系统为例:
上海院——化肥所——鲁化——华东理工大学以至十 一所及金重、南化机、哈锅、大庆等制造单位的发展 和成套装备国产化的能力。
五、“转变发展方式、调整能源结构”实际 上是化学工业整个改革开放时期的战略目标 ,也是可持续发展经济与环境生态两项理论 的精髓,也是煤基能源化工前瞻发展的方向 。根本上要解决PM2.5污染源及高效利用煤 炭的“能和物”的问题? 下为煤炭的原始结构图:
3、大型化、超大型化是方向。故必须提高压
力节约能耗,转化压力为产能,缩小体积以 适宜西部的发展; 4、加强热回收并要实现高能效的梯级利用。 充分体现物质及能量综合优势的发挥,以总 能系统来实施物、能综合效益! 5、尊重科学、尊重首创、尊重知识产权,坚 决反对学术及知识上不道德行为和不良风气。
1、石油是世界的主体能源,总量及需求巨大能否实 施多元化的替代; 2、从世界的角度看实行多元化的替代,必须有主有 从。经过数年的算账及分析认为:任何非化石能源从 总量及条件(包括技术)论,即使在较长时期内均无 法替代石油,只能实施化石能源本身的替代,即以煤 及天然气替代,故必须走合成气及甲醇的道路。实施 甲醇化工及合成气“能源化工”战略路线。走先进的 煤气化及天然气转化的技术路线。在常压K-T的基础 上,集中重点大力开发加压气流床技术。中国自解放 以来一直未放弃煤基能源化工路线。特别是经历了小 平同志复出,结合中国国情,中央第二代领导集体如 方毅等领导同志的支撑下,坚持了新一代煤基能源化 工的研发及创新发展。
3、多元化的发展,必须与地缘特点相结合,突出自 身条件及特色,走符合国情或地区优势而发展(即新 体系能源化工时代)之路。如巴西地处亚马逊流域、 热带雨林气候等特点,甘蔗一年收获三季半,坚持走 制糖副产、糖蜜制酒精,解决自身发动机燃料的需求 ,走了一条正确的方向。 中国缺油少气煤资及相对丰富是以“煤为主多发 展的战略方向”是十分正确的。为此借鉴了七十年代 两次石油危机世界性经验教训的总结,确在以气流床技术为主体 ,目标是实现能量的高效及物质的高效。特别是: 1、科学合理的高压气化(充分体现提高压力与能力提高 0.7次方,成正比的机理关系)以及压力对体积缩小产物 化学反应的转化意义。 2、在符合最佳化热力学、动力学及化学反应条件下进行 气化反应,应是水煤浆气化。该工艺充分体现物质及能量 高效的过程,打破排渣方式的机理局限。 3、炉体结构简化易行,操作方便、控制有效,既能适应 有效能[火用]的高效热回收又能体现易维修、炉龄长等优 势(如水冷加热壁与辐射废锅相结合的结构)。 4、能灵活地实现多元、多能(即气、流、固等单一或共 相及煤、油、气、生、废等单一及共同气化)气化的条件 。同样均属部分氧化范畴。
二、中国煤气化前景的发展历程
1、传统的固定床经历了从专用焦一—鞍山小块焦一 —无烟煤(晋城、阳泉、焦作试烧而取得的结果)直 至当前用于中小化肥厂。 2、上世纪五十年代购买了捷克的二手设备第一代鲁 奇装备了云南解化。 八十年代又引进了第三代鲁奇炉年产三十万吨合成氨 成套设备建设山西潞城化工硝酸磷肥厂。 流化床(156项吉化、兰化苏联氮肥设计院)实际上 是温克勒炉与恩德炉同根生的兄弟。 气流床从日本考察带回了发展的思路,自我发展了 KT粉煤气化炉并实现了产业化。
三、七十年代两次石油危机的总结及石油化 工和新一代煤化工并驾发展的启示
在中央第二代领导集体的重视及关怀下, 吸取了能源化工世界最活跃时期系统的经验 和我国自身发展的实践相结合。 1、煤气化液化专业组成立和国家的大力推动; 2、重视评价正确发展路线; 3、采取自主开发和引进技术相结合的措施, 发展水煤浆加压气化技术; 4、实践原始创新、集成创新、引进消化再创 新的成功道路。
下为煤炭的原始结构图:
1、系统的科学及产业化实践,导
致了理论创新,打破了气流床液态 排渣及高灰熔点煤不能适用的界限, 加压水煤浆气化技术发展进入世界 前列。 2、唯有气流床气化技术可以使煤 炭彻底转化为不含PM2.5合成气, 作为能量及物质高效利用之源!
六、关于发展的前景和方向
继续走不断创新和自主知识产权大发展之路。唯物辩 证法认识论的精髓,往往指导人们把复杂的事物导入 简单的处理方法才是符合逻辑的,如果倒过来只能为 繁琐哲学的思路。为此: 1、气流床技术走加压水煤浆为主的道路应是十分正 确的选择,特别[火用](即有效能)的应用和发展。 2、能用热壁技术尽可能用热壁技术。
化工的第二位泰斗级人士陈冠荣资深院士(老学部委员) 结合国情他在第二个能源化工的发展时代,确立自第三代 的战略发展。高瞻远瞩,奠定了以煤为主、多元化发展能 源化工的新方向。他曾经不只一次地告诫大家煤气化是化 学工业时代发展的产物,必须要认识随着时代的发展紧密 地结合产业而发展,集中智慧及知识看准方向开发先进技 术。不要轻易开题,它是“开发难度大,周期长,花钱多 的项目”。原国家科委煤气化液化专业组验证,及在七十 年代末八十年代初选择了水煤浆加气化是经过较长期科学 实践,国内外调研,并建立在科学化分析(原理)、计算 (产量),科学论证及前瞻的方向发展的基础上确定的煤 气化主题发展重点气化技术路线(仅我个人是三下德国七 八次前往美国三番五次地科学验证才确定的)。在化工部 时正确地坚持技术路线把关,化工部撤销后以为国家负责 的态度对某些不正确技术决策及重大问题,不厌其烦以历 史与现实相结合的方式,阐述原由及理据,谆谆相告。俱 往矣,也确实存在某些反其道而行之及损财乱势之举!
在新疆万吨级已运转了多年,后又在黄县化肥厂建设 了1000吨/年小化肥炉(这实际是煤及油母页岩的混 烧,且为冷壁挂渣技术)。各地研发了多种炉型,如: 广西的单筒鲁麦乐、北锅的双筒鲁麦乐等,熔渣床与 气流床的混合型。 4、65~67年上海院在衢州搞了日处理煤26吨加压水 煤浆气化中试,由于文化大革命原因而中断。以上是 中国煤气化摇篮的缩影。