6月20日,科技日报记者从清华大学山西清洁能源研究院了解到,“晋华炉3.0”在新疆天业汇合新材料有限公司累计满负荷连续运行超过100天,刷新了连续运行时长的新纪录。这是世界大型水煤浆气化技术应用领域的重要里程碑,标志着“晋华炉3.0”气化技术在国际领先新征程上又迈出了一大步。

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“晋华炉3.0”涉及的水煤浆水冷壁气化炉系列技术,由清华大学山西清洁能源研究院自主研发,首次将水煤浆+水冷壁+辐射式蒸汽发生器进行了组合,并成功实现工业化;首次将原气化炉水煤浆+耐火砖+激冷流程通过改造直接升级为更高效、可靠的联产炉水煤浆+水冷壁+辐射式蒸汽发生器+激冷流程,开创了新型煤气化技术改造先河。

清华大学山西清洁能源研究院常务副院长张建胜介绍,“晋华炉3.0”技术创新提出水冷壁气化室和辐射废锅一体化的气化炉结构,解决了高温(1400℃以上)高压设备直连和密封难题;发明了环形单筒体和径向双面膜式水冷壁辐射受热面、合成气与黑水共出口等关键部件的专利结构,解决了辐射废锅稳定传热与灰渣堵塞的矛盾,形成了具有自主知识产权的水煤浆水冷壁废锅气化炉技术,打破了国外在水煤浆气化炉合成气余热回收技术上的垄断。与国内外同类技术相比,晋华炉在提高系统热效率的同时扩大了煤种适应性,为包括“三高”煤在内的多种含碳固体的高效清洁利用提供了技术方案。按照单台气化炉副产蒸汽60吨/时计算,“晋华炉3.0”每年可节省标煤4.32万吨,减少二氧化碳排放10.76万吨。

张建胜表示,新疆天业汇合新材料有限公司晋华炉辐射废锅气化炉实现了连续100天的稳定运行,并且辐射废锅蒸汽产量一直保持在设计值,实现了合成气、蒸汽产量两个指标的满负荷长期稳定运行,对辐射废锅气化炉的推广具有重大意义,是世界气化炉技术发展的一个重要里程碑。

记者了解到,清华大学山西清洁能源研究院正在已有的“晋华炉3.0”水煤浆+水冷壁+辐射式蒸汽发生器+激冷流程气化技术基础上,进一步开发“晋华炉4.0”水煤浆+水冷壁+辐射式蒸汽发生器+对流式蒸汽发生器流程技术,实现气化炉热量的“全热回收”,采用全热回收流程,蒸汽产量在半热回收流程基础上能够再增加20-30%,可以进一步提高气化系统的热效率,推动煤化工行业的碳达峰、碳中和进程。

晋华炉系列技术先后荣获2017年“十三五”先进技术奖和全国发明展览会发明创业奖金奖,2018年中国氮肥工业协会技术进步特等奖和中国煤炭工业协会科技进步特等奖,2019年第四十七届日内瓦国际发明展金奖和第十届中国技术市场协会金桥奖项目一等奖,2020年发明协会发明创业奖成果奖和第十六届首尔国际发明展览会金奖,2021年第二十二届中国专利奖金奖,多次被评为煤化工行业的“国之重器”。该技术的产业化推广应用推动了我国煤化工产业升级和煤气化装备技术进步,其成果已在30多家企业成功实现商业化应用,截至目前,共签订气化炉合同71台/套,应用范围涵盖甲醇、合成氨、煤制乙二醇、氢气等煤化工产业。