宁波诺丁汉大学正参与世界最大气化装置的开发研究,以清洁高效利用煤炭,解决我国作为煤炭消耗大国所面临的能源利用和空气污染问题。作为该研究项目的示范工程,2020年底在内蒙古将建一台世界单炉处理能力最大的气化炉,每天可清洁转化多达4000吨的煤炭,预计2021年建成投产。

  “大规模水煤浆气化技术开发及示范”项目是科技部国家重点研发计划,由兖矿集团牵头,宁波诺丁汉大学与清华大学、华东理工大学等高校等组成的产学研联盟共同承担。其中,宁波诺丁汉大学科研团队由理工学院院长、化学工程教授吴韬领衔,主要负责水煤浆气化过程反应机理研究,建立大规模水煤浆气化系统能效、排放预测与煤质关联及表征的新方法。

  简单地讲,我们的研究,就是搞清煤岩结构与气化过程、污染物的产生及迁移的关系,建立一个预测模型,能够让操作者知道不同煤岩组成、不同煤化程度会对煤气化过程产生何种影响,最终生产的气化产物和残炭有何不同。宁波诺丁汉大学项目核心成员蒋鹏介绍说。

  “我们找出气化条件下煤炭中矿物质的演化规律、煤中微量金属元素在水煤浆气化过程中的迁移特性,建立一套煤岩组成自动分析、污染物排放以及系统能耗预测诊断系统和整体优化模型,为单炉日处理煤4000 吨级多喷嘴对置式水煤浆气化成套技术工艺软件包(PDP)的开发提供支撑。“

  早在上个世纪90年代,吴韬教授就开始从事煤气化方面的研究。1998年,他和其他团队成员共同研究开发的新型水煤浆气化喷嘴获得当年上海市科技进步一等奖,科研成果“多喷嘴对置式水煤浆或煤粉气化炉及其应用”于2008年获得中国专利优秀奖。

  多喷嘴对置式水煤浆气化技术经过优化已应用于国内外50多个工程项目、140余台气化炉,如内蒙荣信、鄂尔多斯国泰、青海盐湖等。最大单炉运行规模3000吨级/天,碳转化率可达98%、水蒸气分解率达25%,在单炉规模大型化、系统运行性能指标、稳定性和可靠性等方面均达到了世界领先水平。

  “从3000吨级向4000吨级的挺进是质的突破。”吴韬教授说,“我们团队参与开发的煤气化技术是同类技术中最先进的,它将有效解决能源高效转换和燃煤相关的空气污染问题。煤炭的大规模气化,将进一步提高中国高需求的合成天然气、电力以及大宗化学品(如尿素、甲醇、合成柴油等)的生产效率。”

  “2020年底将建的位于内蒙的煤气化工厂将会成为同类中最大的生产合成气的工厂,该示范工程的建设将是煤气化技术在全球范围内发展和商业化应用的一个里程碑。很高兴通过参与国内大型项目,和同行交流、与业界合作,让宁波诺丁汉大学的科研创新对中国的工业发展产生积极影响。”吴韬教授告诉记者,未来,我们还可以技术输出,应用于其他大规模使用煤炭发电的国家,比如印度、巴西、印度尼西亚和南非。