《现代煤气化装置用关键耐火材料研发及工业化应用集成技术》

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该项目主要涉及耐火材料的研发及其在煤气化装置上的工业化应用。

煤气化技术作为世界公认的煤炭资源清洁高效利用技术,切合中国“富煤、贫油、缺气”的能源结构特点,近年来作为国家战略得到了迅猛发展。煤气化装置的核心部位长期经受高温、高压、强腐蚀性熔渣的持续蚀损,因而炉衬耐火材料成为制约煤气化装置安全高效运行的最重要因素之一。随着煤气化朝着技术的多元化、装置的大型化以及原料的多元化方向发展,气化装置用耐火材料的配置、设计、施工和工程应用等成为煤气化技术工业化发展及推广的主要瓶颈。

2000~2016年,借助中国煤气化行业的大力发展,在国家973计划和省创新人才项目的支持下,中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司(以下简称洛耐院)与中石化宁波工程有限公司(以下简称宁波院)、郑州大学等单位在产学研用方面深度合作,分别在水煤浆、粉煤、碎煤(BGL熔渣气化)等多种煤气化技术的典型装置用耐火材料方面开展了关键耐火材料的研制、炉衬结构设计和耐火材料优化配置、炉衬高效施工和快速更换等研究和工程应用工作。

项目取得如下技术创新:1)突破了现代煤气化装置炉衬耐火材料技术瓶颈,研制出现代煤气化装置用系列关键耐火材料,获得抗侵蚀、热导率、强度等关键性能协同提升技术,显著改耐火材料的服役行为,使用寿命提高3-5倍,确保了煤气化装置安全稳定、节能高效和长寿命运行,;2)创建了材料—结构—工程应用集成技术。基于温度场和应力场数值模拟,优化材料配置及结构设计,确保现代煤气化装置炉衬材料长寿命的同时,实现耐火材料减薄扩容、快速更换,提高了煤气化装置生产效率,减少了资源消耗和固废排放。

项目获得授权专利29项(其中发明专利18项,1项美国专利),发表科技论文58篇(其中SCI/EI收录8篇),制定了国家标准1项和行业标准2项。项目涉及的水煤浆、粉煤、碎煤3类气化系列装置用关键耐火材料及工程应用技术通过了中国石油化工联合会组织的技术成果鉴定,成果技术水平均为国际领先。鉴于该项目的技术水平和应用业绩,该项目得到了中国耐火材料行业协会和中国石油和化学工业联合会的大力推介。

项目技术在洛耐院和宁波院实现了产业化,成功应用于水煤浆气化装置共计200余台,粉煤气化装置共计60余台,碎煤气化装置29台,为中石化、神华、中煤、中海油和兖矿等50多家大型煤化工企业提供成套服务,2015—2017年累计实现新增销售收入22.59亿元,利润2.77亿元。

项目突破了国内外多种煤气化装置炉衬耐火材料的技术瓶颈,形成了耐火材料设计、评价、研制、生产和工程应用的集成技术,满足了气化装置安全稳定、节能高效和长寿命的使用需求,提高了气化装置的生产效率,引领了煤气化用耐火材料技术进步,提升了中国煤化工技术的国际竞争力,经济效益和社会效益显著。

成果说明

该项目技术在国内水煤浆、粉煤和碎煤(BGL熔渣气化)气化技术领域多个气化装置实现工程化应用,截止2017年不同煤气化装置在中国的占比分布,以GE、四喷嘴、多元料浆等为主的水煤浆气化装置约占55%,以Shell、GSP、东方炉、航天炉等为主的粉煤气化装置约占27%,碎煤气化装置约占18%,其中新兴的以BGL和YM炉为主的液态排渣高温气化装置占约4%。 项目产品在洛耐院实现产业化,2008年起成功应用于GE、四喷嘴、多元料浆等不同技术的水煤浆气化装置共计200余台,国内市场占比70%;2013年起应用于GS

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