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任强强:煤基固废流化熔融制合成气(CO+H2)技术研发与工程应用

来源:索比光伏网发布时间:2024-04-16 08:45:55

尊敬的各位领导、各位专家、企业家代表:

非常荣幸有同心县和中光电搭建的这个平台,跟大家汇报一下我们的工作。

今天的主题是光伏为代表的新能源,但我看到我们的题目又有“新质碳索研讨会”,所以我的主题跟碳有关系,主要把我在碳方面的工作跟各位领导汇报一下。

我从以下四个层面进行汇报。

一、研究背景及意义

2020年习大大提出碳达峰、碳中和之后,绿色低碳的发展已是大势所趋。煤炭科技的创新,也是新质生产力的必然要求。可以看到,现在我国整个能源体系、能源安全以及产业链安全上,煤炭占据非常大的份额。最近几年,新能源快速发展,解决了成本等方面的问题,可以看到在国家能源安全方面,可再生能源大幅度接入电网,对煤炭的发电带来了很大的挑战与机遇。

在工业方面,煤炭是工业的粮食,可再生能源也在积极进入,包括可再生能源的制氢,包括绿氢、绿氧跟煤炭的结合。在整个过程中,从国家能源安全和产业链安全来看,煤炭和可再生能源一定会有协同往前发展的过程。

在这个历史机遇期,我们做煤炭研究的人,怎样跟可再生能源接入?怎么发电?将可再生能源接入电网,煤炭作为辅助性、调峰性的能源,让可再生能源接入电网,以及将煤炭提升为绿氢、绿氧,这都是我们现在的课题。目前的煤炭,已经跟传统煤炭的发展不一样了,应用场景相较于之前也发生了很大的变化,所以需要新的技术。

大家都在讲,能源革命、“双碳”革命的本质在于技术的革命。中科院作为国家科研机构,我们专注于做变革性的技术研发。

之所以我今天汇报的题目是煤化工固废,这个其实也是余总钦点的题目,因为宁夏有全国独一无二的宁东基地,这里是总书记视察过的地方,是煤化工的一面旗帜。同时,煤化工过程中产生的煤化工固废的处置问题,就代表全国的水平,代表煤化工未来的引领方向。煤炭作为原料用能,是国家大力发展、大家倡导的方向,所以可以预见,未来的很多年,可再生能源的发展即使非常快,煤炭作为原料的属性,是可再生能源不可替代的。作为国家的战略,一定会大幅发展,意味着煤炭的化工固废会产生得越来越多。在这个过程中,我们针对我国几种煤气化技术中的固废、碳、氢的利用来做文章。

今天各位都是新能源、可再生能源方面的翘楚。作为含碳的煤炭固废,我们同心链的21条产业链就有煤化工,也有固废,这个怎样看待?跟过去是有很大变化的,过去就是能源属性,就是燃烧、发电。中国不是缺电,是缺电的调节能力,还会产生大量的污染物。所以这个能源属性,包括我们团队过去几十年做的能源属性,我们在煤炭行业做了很多的工作。

另外,物质属性。我们希望把它和可再生能源耦合起来,可再生能源要想发展,我们需要的原料、高端的化学品,它缺的是碳,所以我们怎样把这部分含碳的煤化工固废转成一氧化碳联产氢气,怎样做这种新的低碳物质,并跟现有的可再生能源的产业链融合起来?这是我们想做的事情。

今天产业界的朋友比较多,我们中科院也有做一些制氢的研究。不管它是什么样的来源,包括这个过程中的绿氧的利用,关乎制氢成本,关乎制氢规模化、产业化的利用。而它和煤炭的需求(相比),上午有一位领导说得特别好,没有新的产能、旧的产能,只有需求。需求就是碳基燃料产生的一氧化碳,这种碳原料是国家永远的需求。

在此过程中,我们和可再生能源的结合点是非常好的,不仅可以支撑可再生能源的波动性、随机性、间歇性,同时我们还可以提供国家产业链安全的碳能源,进行炭化工和可再生能源融合的新体系。

二、流化-熔融工艺及技术研发

新体系就要有新技术,煤化工固废就一句话,它是当前最难处置的一种固废,活性比较低。

第二,原料属性。它有不同的原料属性,里面的组分都是碳、氢,包括一些杂质成分,都是资源。怎样把这些组分转化为全量化的应用?是我们需要重点考虑的对象。从构建反应装置、反应条件、反应原理上进行创新。

这个就是我们的思路。传统方式是燃烧,一把火烧掉,产生二氧化碳,进行高碳排放。同时,还会产生一些固废。在这个过程中,我们想将煤炭的煤气固废转成一氧化碳和氢气,将碳中其他有害的组分转成材料,将材料作为光伏的基本材料,整体来说是一个融合的思路。

可能我的报告偏学术一点,所以我就简单汇报一下。

第一个创新点,好烧的东西,不管是农业废弃物、林业废弃物还是煤化工废弃物,好烧的、好利用的,一把火烧掉的,在过去几十年,不管是学术界还是产业界,我们都已经做得很充分了。现在留下来的比较难处理的固废,或者说未来的新能源固废,都是很难处理的,所以我们希望从源头上将它活化成一种非常容易处理的原料,这种原料和以前优质的原料相比有相同的活性,对于下端的成本、可靠性各方面都有大幅度提升。

这个是我们反应器的创新反应装置,跟现有反应装置最大的不同是,我们将其中好烧的反应提出来,带动熔融反应,还不产生一氧化碳。

这个装置是我们中温活化的装置,这个装置我们正好也应用在宁夏,很感谢宁夏给我们的机会。

这里面有单烧嘴、双烧嘴以及四烧嘴,是这样的整体过程。

三、1500吨/年中试技术

这个项目在我们的大同基地,针对含碳的不同来源的固废,包括风电叶片的处置,以及其他有机质的处置,都可以在这个平台上开展。

(PPT图示)这个表,其实我们做了两件事。第一件事,把现在的煤气化灰渣利用起来。各位领导可以看到,这里面产生的一氧化碳和氢气的量,在实验室的中试平台上,处理量可以达到70%以上,不用消耗煤。第二,将燃煤电厂产生的二氧化碳作为反应原料进入这个装置,同样也可以产生一氧化碳和氢气。它的最大特点是将二氧化碳转成了一氧化碳。现在国家讲低碳,讲的是低的二氧化碳,跟煤其实没有太大的关系。只要技术发生了变革、革命,是完全可以做低碳的。各位都是做新能源、做洁净的,给大家带来一个观念:煤炭完全可以做到低碳。

这是首台十万吨/年气化飞灰流化-熔融项目,首先,它不需要其他任何的燃料。其次,它的有效气浓度非常高,在70%以上。其三,它可以结合整个厂区的光伏发电,它整体是一个大的园区的概念,我们做的这个技术可以和现有的煤化工固废处置、光电新能源耦合起来,这是未来的新应用场景,煤和可再生并不互相排斥,而是可以互相共同往前走。

四、总结

煤炭领域也要发展新质生产力,只有创新,只有和我们的新能源结合起来,煤炭才有出路,才能更好地为新能源服务,谢谢各位领导和专家。

本文为速记稿件,未经过嘉宾审核。

责任编辑:周末

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