昨日，華東理工大學(xué)與中國(guó)石化在第21屆中國(guó)國(guó)際工業(yè)博覽會(huì)現(xiàn)場(chǎng)再次簽訂了SE水煤（焦）漿氣化技術(shù)的合作協(xié)議。這一次，即將有3臺(tái)2500噸級(jí)水煤（焦）漿氣化裝置在鎮(zhèn)海煉化展開(kāi)工程設(shè)計(jì)。我國(guó)煤化工和制氫技術(shù)的發(fā)展，也將翻開(kāi)新的一頁(yè)。

作為一種潔凈、高效可存儲(chǔ)、可再生的能源，氫氣是目前石油化工領(lǐng)域中用量最大的一種化工原料，廣泛用于生產(chǎn)合成氨、油品、甲醇以及石油煉制過(guò)程的加氫反應(yīng)。傳統(tǒng)煉廠制氫方法成本高，水煤漿氣化制氫是目前煉廠成本最低的大規(guī)模制氫方式之一。然而，煤制氫卻面臨氣化運(yùn)行周期短、噴嘴易燒蝕、細(xì)灰量大等重大挑戰(zhàn)。

有沒(méi)有一種更高效、高可靠性的大型煤氣化技術(shù)？

剛剛開(kāi)幕的第21屆中國(guó)國(guó)際工業(yè)博覽會(huì)上，由華東理工大學(xué)潔凈煤技術(shù)研究所代正華教授領(lǐng)銜的“SE水煤（焦）漿氣化成套技術(shù)”項(xiàng)目，以雙漿雙氧噴嘴、平推流氣化爐、煤漿自動(dòng)分配三大創(chuàng)新點(diǎn)，攻克了噴嘴易燒蝕的難題，噴嘴使用壽命可達(dá)一年以上，碳轉(zhuǎn)化率大于99%，能協(xié)同處理液固廢棄物，且工藝流程簡(jiǎn)單、投資低。

工業(yè)化應(yīng)用展現(xiàn)技術(shù)優(yōu)勢(shì)

2019年1月30日，中國(guó)石化鎮(zhèn)海煉化公司煤焦制氫裝置（POX項(xiàng)目）全流程一次打通，并成功產(chǎn)出合格產(chǎn)品，標(biāo)志著采用國(guó)產(chǎn)化自主攻關(guān)高壓水煤（焦）漿氣化技術(shù)的煤焦制氫裝置開(kāi)車(chē)成功。

這是SE水煤（焦）漿氣化成套技術(shù)的首次工業(yè)化應(yīng)用。

2012年，中國(guó)石化與華東理工大學(xué)合作建設(shè)中國(guó)石化—華東理工大學(xué)氣化技術(shù)研究中心，通過(guò)產(chǎn)學(xué)研合作開(kāi)發(fā)高效煤氣化技術(shù)，SE水煤（焦）漿氣化技術(shù)即為其中之一，被列入中國(guó)石化“十條龍”科技攻關(guān)項(xiàng)目。

作為鎮(zhèn)海煉化POX項(xiàng)目的關(guān)鍵裝置，SE水煤（焦）漿氣化裝置采用了SE水煤（焦）漿氣化技術(shù)，該裝置建設(shè)了3臺(tái)日處理煤千噸級(jí)氣化爐，二開(kāi)一備，采用激冷流程，操作壓力6.5MPa。3臺(tái)氣化爐分別于2019年1月30日、2月20日和4月22日一次開(kāi)車(chē)成功，目前進(jìn)入穩(wěn)定生產(chǎn)階段。

在煉化企業(yè)，會(huì)產(chǎn)生許多種危險(xiǎn)廢物，例如含油污泥、廢催化劑、廢油漿等，交給環(huán)保企業(yè)處理成本較高。如果企業(yè)能夠回收利用，豈不是具有經(jīng)濟(jì)、環(huán)保雙重價(jià)值？

SE水煤（焦）漿氣化技術(shù)的另一技術(shù)優(yōu)勢(shì)再次凸顯——變廢為寶，即協(xié)同處理煉化企業(yè)的液固廢棄物?！拔覀兺ㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)出含油污泥的熱值有時(shí)跟煤差不多，具有氣化價(jià)值?！贝A教授告訴記者。

代正華教授仍然記得鎮(zhèn)海煉化POX項(xiàng)目首臺(tái)氣化爐開(kāi)車(chē)時(shí)的緊張。當(dāng)時(shí)臨近新春，雖然學(xué)校已經(jīng)放假，但作為SE水煤（焦）漿氣化技術(shù)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，他們與企業(yè)方、設(shè)計(jì)方、施工方一起，都在鎮(zhèn)海煉化的現(xiàn)場(chǎng)見(jiàn)證了氣化爐的一次開(kāi)車(chē)成功。

短暫的興奮后，團(tuán)隊(duì)依然“隨時(shí)候命”。“畢竟是首套示范裝置，還有些實(shí)驗(yàn)性質(zhì)。”據(jù)代正華教授介紹，首臺(tái)氣化爐運(yùn)行60余天后監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，噴嘴沒(méi)有明顯的損傷，“對(duì)我們來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)新的起點(diǎn)?！?/p>

三大創(chuàng)新破解核心難題

作為煤氣化裝置的核心設(shè)備，噴嘴的使用壽命短一直是制約氣化爐長(zhǎng)周期運(yùn)行的難題——噴嘴到使用后期燒蝕嚴(yán)重、磨損大、霧化效果差等，為了安全生產(chǎn)必須停車(chē)更換噴嘴，這樣難以為煉廠的后續(xù)系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定供氫。

因此，延長(zhǎng)噴嘴使用壽命是提高氣化爐運(yùn)行周期、增加效益的有效途徑之一，對(duì)煉廠而言顯得尤為重要。

瞄準(zhǔn)這一業(yè)界難題，從2009年起，華東理工大學(xué)潔凈煤技術(shù)研究所就開(kāi)始了歷經(jīng)10年的技術(shù)攻關(guān)。

噴嘴是將煤漿和氧氣輸送至氣化爐的關(guān)鍵設(shè)備，氣化爐內(nèi)溫度高達(dá)1300攝氏度，如果能有效降低噴嘴端部燃燒強(qiáng)度，則可大幅延長(zhǎng)噴嘴壽命。為此，研發(fā)團(tuán)隊(duì)基于氣化爐內(nèi)氧化反應(yīng)路徑的研究，發(fā)明了雙煤（焦）漿通道氣化噴嘴——噴嘴四通道走的原料由內(nèi)至外分別為氧、漿、氧、漿，這種排列最大的好處就是，最外側(cè)通道的水煤漿作為冷卻介質(zhì)強(qiáng)化了噴嘴自冷卻保護(hù)，使得噴嘴使用壽命得以大幅延長(zhǎng)。

煉廠對(duì)氫氣純度的要求非常高，為了降低凈化工藝的負(fù)擔(dān)，這就要求煤氣化過(guò)程中產(chǎn)生的細(xì)灰越少越好。所謂“細(xì)渣”，是一種會(huì)隨著氣體進(jìn)入到后續(xù)工藝的雜質(zhì)；相對(duì)應(yīng)的大塊“粗渣”，則是像巖漿一樣的液態(tài)排渣，遇水激冷，碳反應(yīng)更充分。