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“过去烧生煤,现在烧熟炭;过去烧黑煤,现在烧‘绿炭’。”11月25日,太原市尖草坪区柴村镇的居民李新,指着院子内摆放整齐的“绿炭”向记者介绍,用上这种新型炭,家里烧的小锅炉再也不冒黑烟了。
今年冬天,太原城中村及周边农村居民都在使用这种新型清洁燃料,11万台农村小型锅炉用它代替了烧原煤。
劣质煤炼成“绿色”炭
由太原理工大学自主研发的这种新型清洁燃料,学名为煤基洁净燃料,俗称“绿炭”。通过引入催化助剂,把低价劣质的原煤制成燃点低、污染小、燃烧充分的洁净焦炭。炼制过程中的副产品焦炉煤气还可生产甲醇、甲烷等化工原料。
“焦炉煤气是炼焦过程的副产物,为了将其完全加工成甲醇、甲烷等化工产品,必须采用专门的煤气化方式补碳调节碳氢比。”太原理工大学教授杜文广说,于是他就是突发奇想,能不能直接把含碳物质加入炼焦原料中,提高碳含量。基于此,杜文广所带领的研发团队便立项,开始做实验,把一些含有碳酸盐、碳酸钙的石头加入炼焦炉,调节焦炉煤气的碳氢比,结果正如预期。既能自主补碳,还能高效固硫,但成品炭中的灰分却增加了。这样的炭不能用作炼钢,如果作为民用燃料倒不错。但问题来了,焦炭的燃点比较高,普通家用炉子根本点不着,只有降低燃点才适合做民用燃料。
针对一系列难题,杜文广及其团队结合多年从事煤炭洁净利用方面的研究经验,尤其是在煤高温干馏、焦炉煤气制天然气等方面的研究积累,组建了以从事煤洁净转化相关研究的刘守军副教授为技术总监,以多年从事焦化生产管理的闫旭东为副总经理,以从事煤转化过程中硫污染物的迁移规律、煤气高温净化等方面研究的上官炬教授为核心的团队,提出以“高效固硫、自主补碳、催化助燃”为主的三大核心技术,研发传统焦炉对劣质煤炭的高效、洁净化利用。
从2013年开始,杜文广带领其团队经过近千次实验室研究,终于研发成功煤基洁净燃料技术。2014年5月份开始中试,经过300余次的试验,掌握了小试成果的放大技术;2014年9月底,在河津市山西发鑫集团焦化厂4.3米工业捣鼓焦炉上,完成单孔放大,生产洁净燃料80余吨,为工业连续生产奠定了基础。
停产焦炉转产“绿炭”
“搞科研的人首先是把钱变成纸,形成论文、书、专利等,但更重要的是再把纸变成钱。”太原理工大学教授苗茂谦是山西煤炭资源清洁高效利用协同创新中心课题组负责人,在煤基洁净燃料课题研发中提供技术指导。他说:“我们不仅把钱变成纸,也实现了把纸变成钱。”
2014年,煤基洁净燃料陆续获得18项国家发明专利,其三大核心技术包括:利用高硫、高挥发劣质煤辅以固硫组分生产出低污染物排放的洁净燃料,1050℃燃烧固硫率高达99%;在焦炉高温环境条件下,实现了焦炉煤气碳氢摩尔比的自主调节,降低了生产天然气、甲醇等化工产品的补碳成本,且可提高吨焦化产品产量;借助助燃催化剂,改善了低挥发高温焦的可燃性能,得以实用。
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