大型煤氣化技術(shù)：為相關(guān)產(chǎn)業(yè)節省三十億元專(zhuān)利費

“在2005年之前我國沒(méi)有自己的大型煤氣化技術(shù)，全靠引進(jìn)。”華東理工大學(xué)潔凈煤技術(shù)研究所王輔臣教授將煤氣化技術(shù)比喻為煤化工產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的“芯片”技術(shù)。如今，我國于2014年建成的國際最大的水煤漿氣化裝置(單爐日處理煤3000噸級)已穩定運行了5年。其技術(shù)經(jīng)濟指標全面超越了國外同類(lèi)技術(shù)，實(shí)現了我國大型煤氣化技術(shù)從跟跑、并跑向領(lǐng)跑的跨越。

黑乎乎的煤塊經(jīng)過(guò)高溫高壓氣化、合成氣洗滌冷卻、凈化回收等工序生產(chǎn)出清潔的CO+H2，成為生產(chǎn)合成氨、甲醇、乙烯、丙烯、清潔油品和氫氣的原料，廣泛應用于農業(yè)、發(fā)電、煉鐵等工業(yè)領(lǐng)域。“我國‘富煤、貧油、少氣’的能源結構特點(diǎn)，決定了煤炭將長(cháng)期是我國的戰略原料，煤炭的清潔高效轉化對我國具有重要意義，而大型煤氣化技術(shù)就是煤炭清潔高效轉化的龍頭技術(shù)。”王輔臣說(shuō)。

自上世紀70年代以來(lái)，大型煤氣化技術(shù)一直被外國壟斷。從80年代到2000年，我國各地引進(jìn)的外國煤氣化裝置，僅付給國外的專(zhuān)利實(shí)施許可費就高達2億多美元，另外還得支付幾億美元的專(zhuān)有設備費。中國成了國外煤氣化技術(shù)的試驗場(chǎng)，開(kāi)發(fā)具有自主知識產(chǎn)權的大型煤氣化技術(shù)是中國煤化工界幾代人的愿望。

另辟蹊徑，30年基礎研究攻關(guān)突圍

萬(wàn)事開(kāi)頭難，基礎研究突破是煤氣化核心技術(shù)攻關(guān)的關(guān)鍵一步。早在上世紀70年代中期我國煤氣化技術(shù)團隊曾在新疆進(jìn)行了一次中試試驗，但是由于基礎研究不足，關(guān)鍵核心技術(shù)缺失，隨后的技術(shù)應用中斷。80年代，技術(shù)團隊一邊向別人學(xué)習，一邊進(jìn)行艱苦的基礎研究。

“面臨的首要問(wèn)題是測試儀器的缺乏，主要儀器需要從國外采購。”王輔臣回憶，“九五”期間，團隊獲得了一筆較大的項目經(jīng)費，其中的絕大部分都投入到了實(shí)驗室建設，購置了一臺當時(shí)世界上最先進(jìn)的“激光多普勒動(dòng)態(tài)粒子分析儀”，為開(kāi)展高水平基礎研究奠定了基礎。

團隊建設了國內第一套氣流床氣化爐大型冷模裝置，利用這臺先進(jìn)儀器設備揭示了爐內復雜的流動(dòng)過(guò)程，解決了引進(jìn)技術(shù)存在的耐火磚壽命短、噴嘴壽命短、碳轉化率低等工程問(wèn)題。隨后又建設了熱態(tài)實(shí)驗平臺，提出了多噴嘴對置式水煤漿氣化技術(shù)方案，并成功實(shí)現了產(chǎn)業(yè)化，成為我國大型煤氣化技術(shù)發(fā)展歷史上的里程碑。

“單噴嘴氣化爐的碳轉化率最高到95%—96%，”王輔臣介紹說(shuō)，“而多噴嘴氣化爐有4個(gè)噴嘴在爐膛中上部對稱(chēng)式排布，能夠強化反應物料之間的混合與熱質(zhì)傳遞，碳轉化效率可以達到98%—99%。”

產(chǎn)學(xué)研勠力同心，終迎產(chǎn)業(yè)化曙光

“基礎研究和關(guān)鍵技術(shù)突破很重要，敢于第一個(gè)吃螃蟹的企業(yè)在推動(dòng)技術(shù)發(fā)展上更加重要?；A研究的產(chǎn)業(yè)化，需要敢于承擔風(fēng)險的企業(yè)家，兩者缺一不可。”王輔臣介紹。由于項目團隊的基礎研究做得足夠扎實(shí)，中試裝置順利實(shí)現了一次性投料成功運行。2000年，項目團隊與兗礦魯南化肥廠(chǎng)、中國天辰化學(xué)工程公司合作開(kāi)發(fā)的“新型(多噴嘴對置式)水煤漿氣化爐中試裝置”，每天處理15—22噸煤。歷經(jīng)20多年風(fēng)雨的研究成果得到初步驗證，煤氣化技術(shù)國產(chǎn)化進(jìn)程初現曙光。

就在這時(shí)，國外的一家跨國企業(yè)找到當時(shí)的團隊帶頭人于遵宏教授，提出用1500萬(wàn)美元買(mǎi)斷這項最新的技術(shù)。是接受?chē)馄髽I(yè)的買(mǎi)斷還是繼續與國內企業(yè)合作自己實(shí)現產(chǎn)業(yè)化？王輔臣的導師于遵宏毫不猶豫地選擇了依靠國內企業(yè)實(shí)現煤氣化技術(shù)產(chǎn)業(yè)化。“實(shí)現國家大型煤氣化技術(shù)的自主創(chuàng )新以及國產(chǎn)化是老一代科技攻關(guān)者數十年堅守的愿望。”王輔臣語(yǔ)氣堅定。我國具有自主知識產(chǎn)權的首套大型煤氣化技術(shù)在2005年10月順利投入工業(yè)運行，打破了國外對大型煤氣化技術(shù)的壟斷。

買(mǎi)斷技術(shù)沒(méi)有達到目的，國外公司進(jìn)口專(zhuān)利費馬上降低了一半，后來(lái)專(zhuān)利費又降低到原來(lái)的1/4。迄今，華東理工大學(xué)和兗礦集團合作開(kāi)發(fā)的技術(shù)已累計為國內產(chǎn)業(yè)界節省了超過(guò)30億元的專(zhuān)利費。

從日處理1000噸煤到現在日處理3000噸，我國大型煤氣化技術(shù)幾乎每5年就跨上一個(gè)臺階，裝備國產(chǎn)化率超過(guò)98%。2008年該技術(shù)出口美國，技術(shù)許可費超過(guò)1億元，這是中國大型能源化工成套技術(shù)第一次向發(fā)達國家出口。如今，我國煤氣化能力達到了世界第一，國內市場(chǎng)份額達1/4，帶動(dòng)經(jīng)濟產(chǎn)值超過(guò)1000億元，利潤達到近300億元。