來源：中國化工報
在近日舉行的2021中國(安徽)科技創新成果轉化交易會上，中科院工程熱物理研究所開發的循環流化床煤氣化(CGAS)技術開發及產業化項目引發業界關注。該技術的產業化主體——中科合肥煤氣化技術有限公司相關負責人表示，CGAS技術具有高通量、高密度的特點，可以提供低成本和低能耗的煤氣化系統解決方案，且煤種適應性廣，“三廢”排放少，制氣成本低，減碳效果明顯，是煤化工實現碳達峰、碳中和目標的重要技術抓手。
節能減排效果明顯
據技術開發方中科院工程熱物理研究所研究員呂清剛介紹，中科院工程熱物理研究所就循環流化床技術在煤及多種燃料和廢棄物的燃燒與氣化轉化方面開展了長期的系統研究，突破了能量循環、高碳循環、可靠運行方面的八大核心技術難題，成功開發CGAS技術，有效解決了傳統煤氣化技術煤種適應性差、污染重、成本高等問題，大幅降低了二氧化碳排放，可廣泛應用于合成氨等化工行業以及鋼鐵、有色金屬、建材、機械加工等行業。
行業數據顯示，目前我國有40%以上的合成氨企業采用固定床煤氣化技術，年產合成氨約2000多萬噸，氣化工序能耗約占整個生產工藝能耗的60%以上。如采用CGAS技術替代固定床煤氣化技術，僅合成氨行業每年就可減排約1000萬噸二氧化碳。
產業化實現突破
為加快這項技術的產業化推廣，2016年中科院工程熱物理研究所與安徽巢湖經濟開發區合作成立中科合肥煤氣化技術有限公司，專門進行CGAS技術的推廣應用。2020年，中合氣化在新疆宜化化工有限公司、貴州宏盛化工有限公司分別建設了全國首套以無煙煤和高堿煤為原料的循環流化床煤氣化裝置，實現了從0到1的突破。
新疆宜化CGAS煤氣化裝置于2020年9月投運，項目采用3臺60000Nm3/h常壓循環流化床富氧氣化爐替代了原有的20臺常壓固定床富氧連續氣化爐制合成氣，解決了當地高堿煤由于強沾污、易結焦、灰熔點波動大、成漿性差等導致的難氣化問題，噸氨成本降低200余元，噸氨碳減排226千克。
同年5月，貴州宏盛化工年產30萬噸合成氨氣頭改造項目一期核心設備60000Nm3/h循環流化床氣化爐一次點火成功，用1臺氣化爐替代了原有的20臺間歇式固定床，大大提升煤氣化過程自動化程度，消除老工藝產生的焦油、酚氰廢水等危廢，實現了節能降本。
近年來，中合氣化還建設了多個首臺套示范工程，CGAS技術在化工、建材、鋼鐵、機械、玻璃、陶瓷等不同領域等到應用，驗證了其對不同煤種的強適應性。
中合氣化積極響應國家“一帶一路”建設，承建了印尼象盛循環流化床富氧煤氣化項目。該項目規劃建設8臺80000Nm3//h循環流化床氣化爐，建成后將成為全球鋼鐵行業規模最大的循環流化床氣化爐系統。目前已有3臺氣化爐完成建設并投運，解決了此前工藝的噪聲及污染問題，大幅降低了褐煤的深加工能耗。
再下一城飛灰變資源
在CGAS技術產業化技術不斷推進的基礎上，中科院工程熱物理研究所研究團隊持續發力，針對煤氣化產生的飛灰殘渣展開新的攻關。
呂清剛介紹，氣流床與流化床氣化技術均會產生一定熱值的氣化飛灰。據預測，隨著我國煤化工產業的發展，未來2~3年氣化細粉灰量將達到1億噸/年 ，如果得不到妥善處理，不僅造成資源浪費，還將帶來不小的環境問題。
“事實上，氣化飛灰含碳量高達30%~50%，熱值達到2000~4000kcal/kg，是非常有價值的資源。利用好飛灰中的未燃碳，可提高煤氣化系統整體能量利用效率與系統經濟效益，同時也可創造良好的環境效益與社會效益。”呂清剛表示。
該團隊開發了飛灰預熱氣化技術、飛灰殘炭燃燒技術，實現了氣化飛灰大規模資源化利用，與循環流化床氣化技術配合，可實現對煤炭的清潔高效梯級利用，達成煤氣熱電三聯產，最大程度將煤炭“吃干榨凈”，更好地實現節能減排。
據悉，目前中合氣化已與山東、河南等地多家企業就氣化飛灰利用展開合作，相關項目正在有序推進中。
