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中国利用火箭“心脏”制造技术清洁高效使用煤炭资源
来源于:新华社   发表于:2018-7-20

为摆脱地心引力、征战星辰大海而研发的火箭技术,在地球上也有用武之地。中国这个煤炭消费大国正利用制造火箭“心脏”的技术更清洁高效地使用煤炭,减少对环境的污染。

“在中国,你每天吃的粮食所使用的化肥、穿的衣服、开的汽车上的许多非金属部件,以及衣食住行的许多方面都与煤化工息息相关。”航天长征化学工程股份有限公司副总经理朱玉营说。

中国缺油、少气,煤炭资源相对丰富。清洁高效地利用煤炭资源对于保障国家能源安全、经济和社会可持续发展意义重大。

专家介绍,中国目前煤炭利用方式主要有直接燃烧、炼焦和气化三种,其中煤炭的气化最为清洁,过程也最为复杂。然而,煤炭气化目前仅占中国煤炭消费总量的7%左右。煤气化是煤炭清洁高效转化的核心,可用于生产多种化工原料和清洁燃料。

朱玉营解释说,煤气化就是把煤炭中的碳和氢转化为一氧化碳气体和氢气,然后再合成为化工产品。而煤气化过程是在高温、高压下进行的,温度在1400摄氏度以上,产生的一氧化碳和氢气易燃易爆,要让整个转化过程安全、连续、稳定进行,就需要很多技术和装备做保障。

21世纪初,中国的煤气化技术还十分落后,成为制约整个煤化工行业健康发展、困扰中国产能升级的一大因素。当时中国主要依靠进口国外的煤气化技术,很多企业虽然实现了技术升级,但却因为投资成本高而赚不到钱。

2003年前后,中国航天科技集团有限公司所属中国运载火箭技术研究院已经将国外煤气化技术的很多配套装备实现了国产化,只差关键的气化炉还未掌握。

研究院的科研人员发现,煤气化所使用的气化炉跟液体火箭发动机研制所使用的技术及装备在原理上是相通的。他们便萌生了想法——依托液体火箭发动机的技术研制粉煤气化炉。

朱玉营回忆说,在研发过程中,资金和技术都曾遇到过瓶颈。

“我们第一台炉子就出过很严重的故障,一开始点不着火,后来点着了,运行一两个小时就停,最严重的一次故障还把炉子烧坏了。当时非常危险,一旦爆炸后果不堪设想。”朱玉营至今仍心有余悸。

经过约五年的努力,航天煤气化炉终于研制成功。“由于我们的技术是高温气化工艺,煤炭转化过程中产生的有害气体、气化的污水和灰渣等固体排放物,都能得到很好的转化与回收,实现了煤炭清洁高效利用。”朱玉营说。

例如,煤炭在燃烧利用过程中,会产生大量的大气污染物二氧化硫。“我们的技术可以把硫转化为硫化氢,并有硫化氢回收装置,99.5%以上的硫污染物都可以回收,并且粉尘排放也很少。”朱玉营说。

他说,由于气化的温度在1400摄氏度以上,煤中的成分基本上都转化为小分子,长链烃类和芳香烃类的污染物几乎没有,气化过程中产生的污水处理起来工艺简单,容易达标排放或实现污水零排放,不会对环境产生大的负面影响。而在这样的高温下,煤里的灰渣烧成熔融状态,经水激冷后成为玻璃态,不会对环境产生有害影响。

据介绍,目前航天长征化学工程股份有限公司已生产87台(套)气化炉,航天粉煤气化技术占据中国粉煤气化领域50%以上的市场,技术水平处于国际领先,获得美国、欧洲等国家和地区的海外专利授权共20余项。

此外,航天科研人员还成功实现了褐煤的安全、清洁、高效转化。褐煤是较“年轻”的煤,形成时间较短,煤化程度低、水分大、发热量低、易燃易碎。褐煤在中国储量较大,内蒙古东部、云南、贵州的褐煤储量约占中国煤炭资源总量的13%。褐煤的经济高效利用一直是煤化工行业里令人头疼的问题。合理开发和利用这些地区的褐煤,对于降低煤化工企业原料成本、保证国家能源安全、促进国民经济可持续发展具有重要意义。

朱玉营介绍,今后将向褐煤储量丰富的地区重点推广褐煤气化技术,同时还将向印尼、澳大利亚等国家和地区积极推介褐煤气化技术,为人类社会的能源安全,以及煤炭的清洁、高效利用做出更大的贡献。

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