晋华炉产业联盟: 为煤气化量身定制解决方案

作者:188比分  来源:188比分直播  时间:2020-05-22 15:54  点击:

  清华大学山西清洁能源研究院与中国化工报联合发起的“对接‘一带一路’,加快升级示范,新疆能源化工产业‘十四五’发展专题调研活动”,对新疆38家企业、14个园区和1个院校进行了现场调研。在此过程中,我们不仅了解学习了先进的生产工艺和技术,感受了新疆干部和员工的坚守与担当,而且为清华山西研究院提升团队能力奠定了坚实基础,进一步坚强了为企业服务的信念。

  煤化工的出路在于坚持煤气化为龙头的清洁高效利用方式,开发高附加值的下游终端产品。煤化工还可发挥低成本优势,大力发展氢能和氢燃料;同时可以利用煤气化技术处理固废和危废,将有机化合物分解为小分子的CO和H2等,实现废物清洁化资源化利用。

  新疆煤炭资源要做好转化文章,生产的产品要走向精细化、高端化和高附加值化道路。清华山西研究院开发的晋华炉煤气化技术已经应用于新疆现代煤化工产业。晋华炉非常适合新疆的高碱金属煤。新疆天业集团一期年产20万吨乙二醇项目用2台二代晋华炉,二期年产40万吨乙二醇又使用4台带热回收的三代晋华炉,操作平稳,弹性大,适用于半焦、烟煤、无烟煤等。建议在煤制气领域与赛鼎工程公司的块煤赛鼎炉结合起来,适用范围将更加宽广。

  研究院正在研发第四代晋华炉,可实现气化炉的全热回收,在稳产、高产合成气的同时,蒸汽产量再增加20%~30%。目前,已完成晋华炉4.0的全部设计工作和部分材料采购工作,装备已经制造完成,2020年8月底示范完成。

  今后,我们还将继续为行业做好清洁能源、煤基低碳、高端装备制造、新能源、新材料等技术研发,为现代煤化工战略性新型产业的战略规划和咨询提供服务,做好智库工作。

  阳煤集团将大力推进“晋华炉”煤气化技术的研发创新,推动车间数字化和生产装备、工艺之间的无缝联通,形成有序、协调、可控和高效的智能制造新模式,加快推动R-GAS气化炉技术运行试验工作,使阳煤的煤气化技术持续引领全国乃至全球煤气化技术发展方向,并希望阳煤化机能够进一步发挥“晋华炉”、“R-GAS气化炉”的技术优势,加强与国内外知名工程公司、化工企业的合资合作,采用EPC、BOO、BOT或BOOT等模式,承揽大型煤化工气化岛项目的投资建设与运行管理。从卖设备、卖产品的制造商向气体提供商、煤气化全产业链服务提供商转变,最终实现强强联合、互利共赢、共同发展。

  阳煤化机目前建有永济、太原、新疆阜康3个化工机械厂,投资规模全国行业第一。

  新疆金阳煤化工机械有限公司2013年7月在新疆昌吉州阜康市注册设立,是阳煤化机联合大连金州重型机器(集团)有限公司投资建设的化工装备研发制造项目。项目投资10亿元,购置数控切割机、数控大型卷板机、光电跟踪自动埋弧焊机等冷热加工及检测装置等200余台套。项目一期2016年6月完成并投入生产,主导产品为现代煤化工领域中的煤气化、煤制天然气、煤制合成油、煤制烯烃、化工新材料等装置工艺过程中的耐高压、耐高温、耐腐蚀、绝热深冷的特种压力容器。

  目前,阳煤化机已经合作的单位和项目有新疆天业(集团)有限公司年产20万吨、40万吨合成气制乙二醇项目,新疆国泰新华矿业有限公司年产20万吨BDO,新疆大全能源有限公司多晶硅项目,新疆晋源能源有限公司LNG项目,新疆新业能源精细化工BDO项目,伊犁新天煤化工有限责任公司等,制造了晋华炉、洗涤塔、炔化反应器、BDO反应器等97种1450台设备,合同金额10.6亿元。

  阳煤化机正建设全工艺链自动化、数字化、智能化的车间制造执行系统MES、产品全生命周期PLM数据中心、企业资源管理ERP及大数据分析全面集成的智能制造系统,将为全国客户提供更优质更满意的产品。

  清华大学和阳煤集团强强联合,自2001年起,结成“产学研制用”产业联盟,打造的核心产品晋华炉,十八年磨一剑,已经研发了三代,第一代分级给氧水煤浆+耐火砖+激冷流程晋华炉;第二代水煤浆+水冷壁+激冷流程晋华炉;第三代水煤浆+水冷壁+辐射式蒸汽发生器+激冷流程晋华炉,达到世界领先技术。特别是适用“新疆高氧化钠和氧化钾煤”、“山西三高煤”、“内蒙呼伦贝尔褐煤”等。晋华炉在新疆被成为“最皮实的气化炉”,新疆天业集团于2013年8月在晋华炉中使用当地高氧化钠和氧化钾的煤装置运行稳定,没有发生任何腐蚀现象;2017年9月新上100万吨乙二醇项目选择“四台/套6.5MPa晋华炉3.0”,目前装备安装完毕,即将投运生产。国泰新华公司使用1台晋华炉。未来,晋华炉产业联盟将从单纯的卖装备,向打造煤气化国际顶级供应商和气化岛转变,为新疆煤气化量身定制解决方案。

  晋华炉作为装备制造的拳头产品,截至目前该技术应用于25家企业,签订56台套,投运22台套。仅2019年我们签订10台套,占新签市场份额70%以上。使我国煤气化技术进入国 际领先水平,为全国“三高”煤综合利用找到了有效途径,为煤气化技术走出国门、服务世界提供了中国方案。系列成果主要有十六项:

  一 、入选工信部煤炭高效清洁利节能技术第一名。2019年工业和信息化部公布的《国家工业节能技术装备推广目录(2019)》,晋华炉水煤浆气化节能技术位列煤炭高效清洁利用节能技术第一名。

  二 、入选国家发改委、工信部节能减排先进适用技术。 晋华炉技术入选国家发改委第二批《国家重点节能技术推广目录》,工信部《氮肥行业清洁生产技术推行方案》,“十三五”期间氮肥、甲醇行业推广的节能减排先进适用技术。

  三、综合性能国际领先。中国石化联合会鉴定认为:晋华炉“同时具备水煤浆耐火砖和干粉水冷壁气化炉的优点,综合性能优异,具有明显的经济效益和社会效益,总体技术水平处于国际领先水平”。

  四、入选石化行业国之重器。晋华炉入选中国煤炭科技、煤化工和石化行业“十大新闻”,入选石化行业“十大国之重器”,阳煤集团和清华大学获批联合成立煤气化技术与装备国家地方联合工程研究中心。

  五、获奖成果多。晋华炉技术获教育部技术发明一等奖,煤炭工业协会唯一特等奖,氮肥工业协会唯一特等奖,石化工业协会一等奖,日内瓦国际发明展金奖,已获授权专利70项,发表论文59篇。PCT方式(国际专利流程)已获美国、日本、欧盟等12个国家和地区的发明授权,吸引了全球潜在客户参观和洽谈合作。

  六、经济效益明显提高。世界首套6.5MPa,单炉投煤量1500吨晋华炉在河南金大地2019年2月2日一次开车成功, 经过近一年的运行,合成氨能耗全行业第一,吨合成氨成本降低600元以上,按年产60万吨合成氨计算,年创造效益3.6亿元。

  七、投入产出性价比高。阳煤丰喜临猗公司投运的首台晋华炉3.0,吨氨/醇可以副产1.6-1.8吨高压蒸汽,成本可降低10%以上,年可实现经济效益3000万元以上;不设备炉可减少固定投资5000万元以上;采用国产材料主体投资降低40%;冷态启动时间缩短了90%以上,单炉运行时间提升23%;每1000立方米有效气蒸汽产量增加25%。

  八 、连续运行超247天。阳煤丰喜泉稷能源有限公司晋华炉气化系统实现了连续生产247天的纪录。

  九、单喷嘴水煤浆水冷壁气化炉日投煤量最大。为内蒙古乌兰135万吨合成氨、240万吨尿素项目研发制造的气化炉日耗煤达到2350吨,已交付安装、今年3月底前投运。

  十 、气化压力最高。为新疆天业公司“电石炉气综合利用制20万吨乙二醇项目”、河南金大地公司“45万吨合成氨项目”制作的水煤浆水冷壁气化炉气化压力等级为6.5MPa,并且运行平稳。

  十一 、旧炉改造效果明显。对原耐火砖的炉型,利用原框架、原壳体改造成三代水冷壁+废锅炉型,使合成气产量提高50%,并每吨煤增产1吨蒸汽。

  十二、“三高煤”成功应用。晋华炉目前煤种适应性最宽。2016年至2019年,分别对新疆(灰熔点1380)、大同(灰熔点1500)、朔州(灰熔点1500)、阳泉(灰熔点1531)的高大兴安岭分煤进行试烧与工业化应用,再次证明晋华炉可以气化高灰熔点,为高灰熔点煤的气化提供了技术保证。我国新疆等地,煤灰中的钠、钾等碱金属含量较高,有的含量甚至接近4%。采用耐火砖气化高碱渣煤易造成耐火材料大量侵蚀的问题。新疆天业集团于2013年8月在晋华炉中使用当地高氧化钠和氧化钾的煤装置运行稳定,没有发生任何腐蚀现象。2017年9月新上100万吨乙二醇项目选择“四台/套6.5MPa晋华炉3.0”,目前装备安装完毕,即将投运生产。

  十三 、清洁、绿色应用,无废水排放。晋华炉采用水煤浆进料,产生粉尘污染较少;可使用化工生产各种工艺废水浓缩后用作水煤浆制浆原料水,实现水的循环利用,或零排放;可以实现城乡垃圾和污水的综合处理,造福社会。并为洁净煤燃烧技术实现IGCC煤基多产业联合集约化发展;也为世界范围内煤炭清洁、绿色、生态、高效发展,提供了中国的环保方案。

  十四、晋华炉走出国门。为朝鲜制作的4.0MPa、日投煤量500吨的晋华炉已制作完成,即将出口发运至朝鲜,首次实现了我国自主煤气化技术在海外的商业应用。

  十五、完成智能化制造流水线年制造历史的阳煤化机已经成为目前国内规模最大化机企业,现已成立了晋华炉制造、运行国际国内顶尖专家、工匠团队,建立了智能化制造流水线,摸索出一整套高质量的管控、运行体系,具备年加工60台气化炉的能力,其中太原基地30台,新疆基地30台。

  十六 、水煤浆浓度达64.5%。为提高气化水煤浆浓度降低生产成本,阳煤集团又与中煤科研发了煤浆浓度提浓的成果,通过将低级煤制备高浓度水煤浆工艺,水煤浆制备系统进行提浓改造后,水煤浆质量与气化效果显著改善,水煤浆浓度由改造前的58%提高至64.5%,提高了4%,比煤耗由601g/m3降至589g/m3,比氧耗从406dm3/m3降至380dm3/m3,气化的有效合成气提高了2%,以日投煤量1000吨晋华炉为例,年可再增效益1000万元。

  晋华炉产业联盟由清华大学、阳煤集团、清华大学山西清洁能源研究院、北京清创晋华科技有限公司等组成。

  清华大学山西清洁能源研究院位于山西转型综合改革示范区科技创新城。是由清华大学独立举办,山西省人民政府支持设立和建设,从事科研相关活动和成果转化的事业单位。并于2015年7月签约,12月完成注册等手续。旨在发挥清华大学学科、技术、人才优势与山西资源、产业、政策优势,实现优势互补、互利共赢;把研究院建设成清华与地方合作的样板、煤炭清洁利用技术创新的样板、清洁能源研究院建设的世界样板。主要业务领域有:清洁能源、煤层气、高端装备制造、新能源、新材料、节能环保、生物医药、新一代信息技术、新能源汽车、现代煤化工等战略新兴产业、科技成果转化、科技企业孵化及引进、检测认证服务等。负责晋华炉的研发。

  北京清创晋华科技有限公司,2017年02月15日成立,经营范围包括技术开发、技术推广、技术转让、技术咨询、技术服务;软件开发;基础软件服务;应用软件服务等,负责晋华炉的工艺包设计和售后服务。

  山西阳煤化工机械(集团)有限公司始建于1966年,永济、直属化工厅。注册资金8.535亿元,总资产45亿元,员工1960人,拥有太原、永济、新疆三个制造基地,总占地面积2000余亩,集研发、设计、制造、安装、检修、维护服务于一体的大型化工装备制造集团。负责晋华炉的设计、制造、安装以及售后服务。公司是高新技术企业,公司压力容器生产能力全国最大,中国化工装备制造业50强企业第3位,中国化肥设备制造企业100强第1位,拥有美国机械工程学会ASME“U”“U2”设计、制造证,A1级(高压容器),A2级压力容器设计与制造许可证,B级锅炉制造和钢结构制造企业一级资质。建有“411”研发体系,4个中心,国家发改委“煤气化技术与装备国家地方联合工程研究中心”、山西 省“煤气化技术装备工程研究 中心”、山西 省“省级企业技术中心、山西 省“煤气化技术装备工程技术研究 中心”;1个院士工作站,岳光溪院士工作站;1个重点实验室,山西省煤化工压力容器重点实验室。拥有双主轴数控深孔钻床、260数控镗铣床、260×3800mm数控卷板机、龙门式窄间隙自动焊接系统、带极堆焊工作站、6×32m整体热处理炉窑。拥有53年制造历史的阳煤化机已经成为目前国内规模最大化机企业,现已成立了晋华炉制造、运行国际国内顶尖专家、工匠团队,建立了智能化制造流水线,摸索出一整套高质量的管控、运行体系,具备年加工60台气化炉的能力,其中太原基地30台,新疆基地30台。

  新疆金阳煤化工机械有限公司是阳煤集团为贯彻落实山西省委、省政府关于进一步加快推进山西产业援疆和科技援疆的有关要求和企业自愿,于2013年7月在新疆昌吉州阜康市注册设立的企业。企业以山西阳煤化工机械(集团)有限公司为实施和技术支持单位,结合新疆煤化工产业的发展和市场需求,为更好的给新疆煤化工产业提供技术和设备支撑,并发挥阜康市的地域优势,在阜康市投资10亿元,建设高端化、智能化、大型化的煤化工装备研发制造的工程项目。主导产品为现代煤化工领域中的煤气化、煤制天然气、煤制合成油、煤制烯烃、煤层气(LNG)、化工新材料、焦炉煤气制甲醇、煤制化肥、氧化铝、多晶硅及节能环保等装置工艺过程中的耐高压、耐高温、耐腐蚀、绝热深冷的特种压力容器。发电机组中的高、低压加热器、氧气分离器、氢气分离器、空气及氢气储罐等装置工艺中的特种压力容器。风力发电装置中的塔筒。项目一期工程计划2016年6月投入试生产,2017年12月底前达产达标。项目全部完成后新增销售收入20亿元以上。在为当地提供经济效益的同时还可安排新疆阜康市当地人员200人就业。

  未来,晋华炉产学研用产业联盟将从单纯的卖装备,向打造煤气化国际顶级供应商和气化岛转变。将持续提高质量和履约能力;引进战略合作者,合作成立晋华气体公司,承揽大型煤化工的气化岛项目的投资建设与运营管理;加快晋华炉科研成果的推广与转化,为用户提供系列化(气化压力4.0-8.75MPa、日耗煤750-3000吨级)、成套化(晋华炉+烧嘴+锁斗+净化+阀门等)的菜单式服务;继续与清华大学开展深度合作,进行日投煤量 3000 吨级的全热回收的大型气化炉技术(第四代晋华炉 4.0)研发;开发晋华炉的智能制造和操作系统,在自动化的基础上进一步提高智能化水平;加强服务团队建设;加大人才队伍培养,打造一支精兵强将;抓紧甲醇替代石油步伐,在新上煤制甲醇领域需求实现新突破;发挥晋华炉能烧新疆高钠高钾煤的优势,将晋华炉、晋华炉 气化岛在新疆地区广泛使用等 9 项措施,通过晋华炉气化岛商业模式的创新和举措,努力将晋华炉的“技术创新”、“资本创新”、“体制创新”等优势高端融合,进而将这一技术、模式推向全国、一带一路,把晋华炉气化岛打造成“中国煤气化技术走向世界的摇篮和孵化器”,将新一代煤气化炉打造成“我国创新发展含金量最高的新名片”,为我国煤化工企业转型升级和高质量发展做出新贡献。

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