“在2005年之前我國(guó)沒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(guó)于2014年建成的國(guó)際最大的水煤漿氣化裝置（單爐日處理煤3000噸級(jí)）已穩(wěn)定運(yùn)行了5年。其技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)全面超越了國(guó)外同類技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)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(yīng)用于農(nóng)業(yè)、發(fā)電、煉鐵等工業(yè)領(lǐng)域。“我國(guó)‘富煤、貧油、少氣’的能源結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，決定了煤炭將長(zhǎng)期是我國(guó)的戰(zhàn)略原料，煤炭的清潔高效轉(zhuǎn)化對(duì)我國(guó)具有重要意義，而大型煤氣化技術(shù)就是煤炭清潔高效轉(zhuǎn)化的龍頭技術(shù)。”王輔臣說。
自上世紀(jì)70年代以來，大型煤氣化技術(shù)一直被外國(guó)壟斷。從80年代到2000年，我國(guó)各地引進(jìn)的外國(guó)煤氣化裝置，僅付給國(guó)外的專利實(shí)施許可費(fèi)就高達(dá)2億多美元，另外還得支付幾億美元的專有設(shè)備費(fèi)。中國(guó)成了國(guó)外煤氣化技術(shù)的試驗(yàn)場(chǎng)，開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大型煤氣化技術(shù)是中國(guó)煤化工界幾代人的愿望。
另辟蹊徑，30年基礎(chǔ)研究攻關(guān)突圍
萬事開頭難，基礎(chǔ)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(jì)70年代中期我國(guó)煤氣化技術(shù)團(tuán)隊(duì)曾在新疆進(jìn)行了一次中試試驗(yàn)，但是由于基礎(chǔ)研究不足，關(guān)鍵核心技術(shù)缺失，隨后的技術(shù)應(yīng)用中斷。80年代，技術(shù)團(tuán)隊(duì)一邊向別人學(xué)習(xí)，一邊進(jìn)行艱苦的基礎(chǔ)研究。
“面臨的首要問題是測(cè)試儀器的缺乏，主要儀器需要從國(guó)外采購。”王輔臣回憶，“九五”期間，團(tuán)隊(duì)獲得了一筆較大的項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)，其中的絕大部分都投入到了實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，購置了一臺(tái)當(dāng)時(shí)世界上最先進(jìn)的“激光多普勒動(dòng)態(tài)粒子分析儀”，為開展高水平基礎(chǔ)研究奠定了基礎(chǔ)。
團(tuán)隊(duì)建設(shè)了國(guó)內(nèi)第一套氣流床氣化爐大型冷模裝置，利用這臺(tái)先進(jìn)儀器設(shè)備揭示了爐內(nèi)復(fù)雜的流動(dòng)過程，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(zhuǎn)化率低等工程問題。隨后又建設(shè)了熱態(tài)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，提出了多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化技術(shù)方案，并成功實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，成為我國(guó)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(zhuǎn)化率最高到95%—96%，”王輔臣介紹說，“而多噴嘴氣化爐有4個(gè)噴嘴在爐膛中上部對(duì)稱式排布，能夠強(qiáng)化反應(yīng)物料之間的混合與熱質(zhì)傳遞，碳轉(zhuǎn)化效率可以達(dá)到98%—99%。”
產(chǎn)學(xué)研勠力同心，終迎產(chǎn)業(yè)化曙光
“基礎(chǔ)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(chǔ)研究的產(chǎn)業(yè)化，需要敢于承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)的企業(yè)家，兩者缺一不可。”王輔臣介紹。由于項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的基礎(chǔ)研究做得足夠扎實(shí)，中試裝置順利實(shí)現(xiàn)了一次性投料成功運(yùn)行。2000年，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)與兗礦魯南化肥廠、中國(guó)天辰化學(xué)工程公司合作開發(fā)的“新型（多噴嘴對(duì)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(yàn)證，煤氣化技術(shù)國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程初現(xiàn)曙光。
就在這時(shí)，國(guó)外的一家跨國(guó)企業(yè)找到當(dāng)時(shí)的團(tuán)隊(duì)帶頭人于遵宏教授，提出用1500萬美元買斷這項(xiàng)最新的技術(shù)。是接受國(guó)外企業(yè)的買斷還是繼續(xù)與國(guó)內(nèi)企業(yè)合作自己實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化？王輔臣的導(dǎo)師于遵宏毫不猶豫地選擇了依靠國(guó)內(nèi)企業(yè)實(shí)現(xiàn)煤氣化技術(shù)產(chǎn)業(yè)化。“實(shí)現(xiàn)國(guó)家大型煤氣化技術(shù)的自主創(chuàng)新以及國(guó)產(chǎn)化是老一代科技攻關(guān)者數(shù)十年堅(jiān)守的愿望。”王輔臣語氣堅(jiān)定。我國(guó)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的首套大型煤氣化技術(shù)在2005年10月順利投入工業(yè)運(yùn)行，打破了國(guó)外對(duì)大型煤氣化技術(shù)的壟斷。
買斷技術(shù)沒有達(dá)到目的，國(guó)外公司進(jìn)口專利費(fèi)馬上降低了一半，后來專利費(fèi)又降低到原來的1/4。迄今，華東理工大學(xué)和兗礦集團(tuán)合作開發(fā)的技術(shù)已累計(jì)為國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)界節(jié)省了超過30億元的專利費(fèi)。
從日處理1000噸煤到現(xiàn)在日處理3000噸，我國(guó)大型煤氣化技術(shù)幾乎每5年就跨上一個(gè)臺(tái)階，裝備國(guó)產(chǎn)化率超過98%。2008年該技術(shù)出口美國(guó)，技術(shù)許可費(fèi)超過1億元，這是中國(guó)大型能源化工成套技術(shù)第一次向發(fā)達(dá)國(guó)家出口。如今，我國(guó)煤氣化能力達(dá)到了世界第一，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)份額達(dá)1/4，帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值超過1000億元，利潤(rùn)達(dá)到近300億元。
