“清华炉”书写产业传奇

  2009年4月8日，北京达立科科技有限公司(以下简称达立科公司)与上海惠生化工工程有限公司(以下简称惠生公司)正式签署了惠生内蒙煤化工项目合作协议。据悉，此次签约项目的气化技术采用的是达立科公司、清华大学、丰喜肥业集团联合研发的具有国际领先水平的“非熔渣—熔渣分级气化技术”的清华炉。该项目气化炉为6.5Mpa，φ3200mm，日单炉投煤量可达1800吨的大容量气化炉，此规格气化炉已达到国际先进的技术的大容量级别。惠生内蒙项目协议的签署对于我国煤化工产业的可持续发展意义巨大。它不但增强了我国自主知识产权大容量煤气化炉在煤化工应用领域的竞争力，为打破国外技术几乎垄断国内市场的局面提供了利器，也为我国国内数量众多中小型化工及化肥企业的技术升级与改造提供了一项低成本的技术选择。

  其实，内蒙项目并非惠生公司首次涉足煤化工领域投资。2003年9月，惠生公司便开始了投资位于江苏省南京市化学工业园区的煤化工项目建设。2007年4月，日处理煤1500吨，年产一氧化碳30万吨及甲醇20万吨的煤化工一期项目建成投产。同年8月，拟向园区内企业进一步提供一氧化碳、氢气、合成气等产品的煤化工二期合成气项目建设全面展开。2009年4月8日，惠生公司与达立科公司签署的内蒙项目是其投资于煤化工领域的第三个项目。而此前，该公司的前两期煤化工项目均引进国外先进技术。

  清华大学和达立科公司专家这样认为，通过前两期的煤化工项目建设和运营，惠生公司完成了其日后进军煤化工领域所需技术及人才的储备工作。现在，惠生公司已是一家集煤化工生产、工程设计及工程总承包为一体的石化高科技企业。达立科公司总经理顾大地认为，作为煤化工领域的专家级企业，惠生公司对煤气化技术的先进与否是有非常高的鉴别能力的。惠生公司内蒙煤化工项目可选择清华炉，主要看重的是清华炉(非熔渣-熔渣分级气化技术)技术的成熟性、先进性和此技术在山西丰喜肥业的成功产业化典范。惠生公司此举不仅支持了具有自主知识产权的国产化技术，同时也为该公司节约了大量建设投资。

  问鼎惠生内蒙煤化工项目，清华炉让几乎为国外公司垄断的国内大容量煤气化技术市场为之震动。

  参与其中的技术人员和管理人员用了短短六年多时间，就完成了由研发到中试再到产业化的先期过程。2000年，由达立科公司、清华大学和丰喜肥业集团共同开展煤气化技术专利研究并申请专利，形成产、学、研一体化的专业化队伍。2002年，得到国家863项目支持的非熔渣-熔渣分级气化技术前期研发工作宣告顺利完成。2006年1月，一套全新的国产化煤气化装置，在丰喜肥业集团临猗分公司顺利投产。投产三年多以来，设备正常运行平稳，开工率高，工艺设备国产化率达到100%。自第一次投料始，年运转达94%，年负荷率达120%，气化炉的投资比传统水煤浆气化炉低20%。

  2007年10月23日，清华炉(非熔渣—熔渣分级气化技术)顺利通过中国石油和化学工业协会组织专家为期72小时的现场考核。并于2007年12月6日顺利通过由中国石油和化学工业协会在北京组织召开的“非熔渣-溶渣分级氧化气化技术”科技成果鉴定会。这在某种程度上预示着具有我国完全自主知识产权的非熔渣-熔渣分级气化技术将郑重进入市场。该技术通过科技鉴定一年多以来，已有二十余家用户与达立科公司联系，并有四个项目已进入建设阶段。

  达立科公司的一切研发工作的出发点和立足点是“产”，要保证作为“产”方的企业不承担太大的风险，而有实实在在的收益。正是以此为企业宗旨，创业之初的产学研团队在大颗粒尿素领域小试牛刀，就取得了丰硕的技术成果并奠定了三方合作互信的坚实基础。在这个以合作互信为基础的产、学、研团队中，三方合力方向一致：让国内自主知识产权的技术从纸面上、从实验室走向企业，尽快转化成为生产力，为中国的煤化工摆脱国外技术控制，走向健康发展而努力前行。而有市场意识的丰喜肥业集团在合作中得到的是实实在在的经济效益。

  煤气化技术已有悠久的历史，尤其自20世纪70年代石油危机的出现，世界各国广泛开展了煤气化技术的研究。作为洁净、高效利用煤炭的主要途径之一，煤气化不仅是煤炭深度加工、转化的先导技术，而且还是“绿色煤电”、煤化工、煤制油过程中，实现煤炭综合利用和无污染排放的关键技术。随着目前国际石油价格的上涨，气流床煤气化技术的优势更加显现。然而，长期以来由于相关先进的技术被国外少数公司所垄断，我国国内企业在引进煤气化技术时不得不向这一些企业支付高额的专利费用。让我们深感欣慰的是国内相关煤气化技术已成熟，清华炉(非熔渣—熔渣分级气化技术)不但实现了同国外公司的同台竞技，并且在生产安全稳定、投资、能耗方面已显优势，开始赢得了客户的信赖。

  清华炉(非熔渣—熔渣分级气化技术)主要技术原理是将煤炭加工成粉状(水煤浆或干粉)，加压送入部分氧化气化炉中生产合成气。其原料(水煤浆、干煤粉或者其它含炭物质)通过给料机构和燃料喷嘴进入气化炉的第一段，采用纯氧作为气化剂，采用其它气体，如氧气或与氧气以任意比例相混合的二氧化碳、氮气、水蒸气等作为预混气体调节控制第一段氧气的加入比例，使第一段的温度保持在灰熔点以下；在第二段再补充部分氧气，使第二段的温度达到煤的灰熔点以上并完成气化过程。该技术主要创新点是：氧化分级供给使气化炉主烧嘴的氧气量可脱离炉内部分氧化反应所需的炭与氧的化学当量比约束，使炉内温度更加均匀，平均温度提高，有利于煤的转化；由于氧的分级供给，为主烧嘴降低炭氧比创造了条件，采用特有的预混程度控制技术调整火焰中心的温度，降低主烧嘴附近的温度，延长烧嘴使用寿命。

  据了解，清华炉(非熔渣-熔渣分级气化技术)的独特性和先进性已得到国内外专家的认可。专家评估认为：该技术具有自主知识产权，能与当今世界先进气化技术相媲美；从小试到工业化生产，在参与各方的共同努力下，各项工作进展都很顺利，已经具备了高技术产业化的条件。清华炉(非熔渣—熔渣分级气化技术)是在消化吸收国外水煤浆气化技术的基础上自主创新，具有国外成熟技术运行稳定的基本性能，又有自己独特的创新点。作为一项重要技术创新成果，它可以大范围的应用于国家重点新能源领域，煤炭的清洁利用和石油替代项目。

  相对于石油和天然气而言，我国煤炭资源较为丰富。煤炭不但在我国一次能源消费比重中高达75%，而且作为化工原材料来说煤炭的地位亦可谓举足轻重。众所周知，煤化工是资源消耗型产业，而作为煤化工必须的原材料是宝贵且不可再生的煤炭资源，因此，坚持可持续发展战略就将成为中国煤化工产业未来发展的重要基石。在新形势下，我国煤化工产业能否实现可持续发展，这将取决于煤气化技术的领先水平及其成熟程度，进而使该产业的节能减排以及经济效益等都能通得过市场检验。

  清华炉(非熔渣-熔渣分级气化技术)在产、学、研三结合团队的共同努力下得以问世，这个团队的优势使得清华炉不仅有一台创新的气化炉，还包括全流程的优化，配套技术的创新，全部工艺设备合理的国产化，科学的建设组织体系，综合形成了一个以创新的分级气化炉为核心的经济型气流床气化技术体系。在这个科学技术体系支持下，气流床气化技术改造现有的采用固定床气化炉的小氮肥企业，改造费用可节约30%以上，给备受环境和经济双重束缚的500余家小氮肥公司可以提供了一个全新的技术选择；在这个科学技术体系支持下，建设新的煤气化装置不仅生产安全稳定，装置能耗低、环境友好，而且也可节约投资15%以上。

  从煤化工行业健康可持续发展的角度，专业的人建议，国家今后在出台产业规划时，对于化工行业的老厂的气化装置技术更新、节约能源改造应适当予以重视，还可以通过一定的财政及税收等政策扶持，鼓励其采用相关国内成熟技术。

  当谈到下一步的发展趋势时，达立科公司和清华大学的专家这样认为，在清华炉(非熔渣—熔渣分级气化技术)领域中他们正在开展水冷壁气化炉、干粉泵、新废热锅炉流程以及系统优化的研究，以保持技术的持续创新。