清华炉打破中国煤化工“乱象”与“尴尬”

清华炉开发团队在开发的起步阶段，就认真研究和学习分级给风立式旋风炉的工程和生产经验。立式旋风炉在空气条件下常压熔渣燃烧，在这种炉型上可以直接观察炉内熔渣流动和对炉壁形成的渣保护状况，二次给风的作用和对炉内燃烧状况的影响对清华炉的研发都有很大意义。这种运行多年热工行业的分级给风立式旋风炉成为清华炉团队研究问题的“标本”。在清华炉技术开发之初，国内外已有多套水煤浆气化装置投入了运行，这些装置的建设经验和运行状况也是清华炉研发团队研究和学习的“样本”。通过反复研究，他们找到了原有技术的长处：原料处理、加压输送的高度稳定性；也找到了原有技术还需解决的问题，例如，烧嘴工作条件过于苛刻，气化室的流场和温度场不甚合理。这些问题成为他们研究工作的突破方向。

科学态度还表现在开发工作中不放过任何疑点，尽管有些问题研发人员觉得心中有数，但是事关重大时，他们还是把工作做深做细，用试验结果说话。这样的例子在开发过程中多次出现，也成为新技术开发过程中一个重要原则。例如：清华炉的创新点在于将氧气分级供给，二次氧气从侧壁进入气化室会不会在局部区域产生爆炸问题？清华大学安排研究人员专门设计了试验台，以比工业装置更为苛刻的条件针对反扩散火焰的燃爆问题进行试验，以精准的试验结果，支持了开发工作的顺利进行。又如，在开发水冷壁气化炉的过程中，以轻质燃料火焰点燃水煤浆是一个重要环节。会不会在水煤浆投入时将轻质燃料火焰扑灭？清华大学又为此安排了专门的试验，设计了比水煤浆更有效的非燃烧物质在点火状态下去干扰轻质燃料火焰，证明了在开工点火条件下水煤浆不具备扑灭轻质燃料火焰的可能性。

理论和试验的结合，理论、试验和工程实践的结合——正是这种科学严谨的态度，成就了“清华炉”技术从试验、成功、到完美的全过程。

第三，“清华炉”技术作为自主创新的典范，还体现在勇于实践的创新精神。

在开发“清华炉”的产学研团队中，山西阳煤丰喜肥业集团勇于实践的创新精神，对于新技术走向成功，起着十分关键的作用。新技术还处于研发过程之中，“丰喜肥业”就通过对各种煤气化技术认真比较，在临猗分公司为第一代“清华炉”（非熔渣—熔渣分级气化技术）提供了工业化生产实践的大舞台，使该技术顺利走向成熟。在项目建设过程中，他们通过对技术的煤气化全流程进行认真分析研究，还取得了一些看似简单，但是对装置长周期运行起到重大作用的成果。例如：改造气体洗涤塔内件，在塔内完成细灰颗粒的湿润洗涤过程，取消了文丘里，减少了系统压力降，为降低能耗创造了条件；在真空系统，调整了闪蒸罐的位置，创造了采用“大气腿”建立真空的条件，取消了传统工艺中用于控制真空度的调节阀、循环泵等设备，不仅节约投资，而且解决了管道和设备结垢堵塞的老问题，提高了装置的运转率。他们不是新技术的被动接受者，而是一批勇于实践的创新者，在完善新技术的过程中发挥了重要作用。山西阳煤丰喜肥业集团还实现了“清华炉”煤气化工艺设备的全部国产化，形成了数十项外围专利，对整个“清华炉”气化岛的全流程优化做出了重要贡献。

从治理雾霾天说到清华炉

2012年元月，在我国很多地区都发生了严重的雾霾天气，致使空气污染严重，对人们的健康影响巨大。雾霾天气的频繁发生，与汽车保有量快速增长，汽车尾气的大量排放有直接关系。

为了治理日益严重的空气污染，2013年2月6日，国务院召开常务会议，决定加快油品质量升级。据了解，汽车排放相关的油品关键指标包括硫、锰、苯、铅、烯烃等，而最主要的是油品中的硫含量，它几乎决定了机动车排放的所有污染物水平。无论是PM2.5、氮氧化物还是碳氢化合物、一氧化碳，都会随着硫含量的增加而增加。目前我国大部分地区使用的汽油所达标准仍为“国三”，即含硫量不超过150ppm，车用柴油硫含量不得超过350ppm。而在欧洲，汽油和柴油中的含硫量标准为不超过10ppm（欧V标准），美国是30ppm。

油品中的硫含量是决定油品质量最为关键的因素，因此升级油品质量的关键在于脱硫。从我国的实际情况来看，加氢技术是生产清洁燃料的主要技术，可帮助炼厂达到更严格的油品质量指标要求。炼油厂利用加氢装置，使氢气和油品中的硫反应生成硫化氢气体，硫化氢气体随燃料气系统进入加热炉燃烧。我国炼油企业以前往往使用石脑油来生产氢气，但在如今原油价格居高不下的形势下，这种氢气的制备方法就显得很不“经济”了，于是，很多炼厂便采用煤化工企业的方法，通过煤气化炉来生产氢气。而在这个领域，因为技术特点，使第二代“清华炉”相比国内外其它煤气化炉技术，更容易让炼油企业接受，由此，第二代“清华炉”技术在炼化行业便显示出了强大的竞争实力。

目前在炼化行业，隶属于中石油的新疆克拉玛依油田和隶属于中石化的石家庄炼化公司已确定将使用第二代“清华炉”技术制氢。新疆克拉玛依盈德气体石化工业园区工业气体岛12万Nm3氢气项目是国内采用“清华炉”制氢的第一套工业化装置，目前该装置的3台“清华炉”正在生产中。

2012年12月，北京盈德清大科技有限责任公司与山东金诚化工科技有限公司正式签署了《MZRCC及其配套项目》专利实施许可合同，从而最终确定了山东金诚化工气化装置将采用第二代“清华炉”技术。根据签署的项目实施许可合同，北京盈德清大科技有限公司将向山东金诚化工科技有限公司许可使用水煤浆水冷壁清华炉技术，为项目提供60000Nm3/h(CO+H2)气化装置工艺设计软件包及相关技术服务。项目气化装置选用日投煤为1000吨，工作压力6.5MPa、炉径2600mm的水煤浆水冷壁气化炉。

此次山东金诚化工气化装置采用“清华炉”，不仅保障了企业未来可以向市场提供更多的清洁油品，也昭示着“清华炉”技术推广方未来将会充分利用自己的技术优势，配合国家油品升级的政策调整，帮助炼油企业更经济、更环保、更安全地实现氢气的制备，从而在传统的煤化工行业外，在石油炼化这个新兴的市场领域，为“清华炉”的应用开拓出一番新天地。