——習(xí)近平總書(shū)記在致中國(guó)科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求
——中國(guó)科學(xué)院辦院方針
語(yǔ)音播報(bào)
“研發(fā)煤制天然氣技術(shù)是為了應(yīng)對(duì)‘明天’潛在的危機(jī),越是在氣量充分、氣價(jià)便宜之時(shí),越不能放慢技術(shù)研發(fā)的速度,只有這樣,國(guó)家才能在能源市場(chǎng)上占據(jù)主動(dòng)地位?!敝袊?guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所(以下簡(jiǎn)稱山西煤化所)研究員、新奧能源研究院煤氣化首席科學(xué)家畢繼誠(chéng)堅(jiān)定地告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者。
我國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期處于“多煤、貧油、少氣”的失衡狀態(tài)。一方面,粗放型的煤炭利用方式,導(dǎo)致環(huán)境污染嚴(yán)重;另一方面,石油和天然氣過(guò)度依賴進(jìn)口,不利于我國(guó)能源安全。
“從全局來(lái)看,國(guó)家非常需要清潔利用煤炭的‘煤制天然氣’技術(shù)?!毙聤W能源控股有限公司(以下簡(jiǎn)稱新奧集團(tuán))董事局主席王玉鎖曾在采訪中強(qiáng)調(diào)。這種理念與畢繼誠(chéng)及其團(tuán)隊(duì)所從事的研究非常契合。山西煤化所提供研發(fā)思路,新奧集團(tuán)搭建研發(fā)平臺(tái),雙方“聯(lián)姻”,共同推動(dòng)煤制天然氣產(chǎn)業(yè)化,真正實(shí)現(xiàn)科技成果“落地生根”。
結(jié)緣:理念與技術(shù)的契合
新奧集團(tuán)是一家以提供城市燃?xì)鉃橹饕獦I(yè)務(wù)的民營(yíng)企業(yè)。為應(yīng)對(duì)激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和天然氣短缺危機(jī),新奧集團(tuán)必須要擁有獨(dú)立可靠的氣源。2004年,新奧集團(tuán)正式提出發(fā)展“煤制天然氣”技術(shù),并預(yù)計(jì)投資20億元。
最初,新奧集團(tuán)采用的是美國(guó)大平原工廠以魯奇爐氣化為先導(dǎo)的煤制天然氣工藝,但由于該技術(shù)本身存在很多不足,它經(jīng)歷了一段探索時(shí)期。
那么,如何改變現(xiàn)狀?誰(shuí)來(lái)“率領(lǐng)”研發(fā)團(tuán)隊(duì)?他們找到了有著數(shù)十年煤轉(zhuǎn)化技術(shù)研發(fā)經(jīng)驗(yàn)的畢繼誠(chéng),并聘請(qǐng)其兼任新奧集團(tuán)煤基低碳能源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任、煤氣化首席科學(xué)家。
“早在上世紀(jì)20年代就已經(jīng)有了煤催化氣化制天然氣的概念,但受諸多因素影響,較長(zhǎng)時(shí)間僅停留在實(shí)驗(yàn)室研究階段?!?009年,畢繼誠(chéng)帶領(lǐng)山西煤化所團(tuán)隊(duì)一行6人來(lái)到了位于河北廊坊的新奧集團(tuán)煤制天然氣研發(fā)基地,聯(lián)合企業(yè)申請(qǐng)國(guó)際科技支撐計(jì)劃和“973”計(jì)劃,開(kāi)發(fā)“煤催化氣化制天然氣技術(shù)”和“煤加氫氣化聯(lián)產(chǎn)芳烴和甲烷技術(shù)”。
針對(duì)美國(guó)魯奇爐煤制天然氣技術(shù)和工藝存在的問(wèn)題,畢繼誠(chéng)帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)與企業(yè)另辟蹊徑,在原有催化氣化概念的基礎(chǔ)上,進(jìn)行創(chuàng)新,顯著提高了能量利用效率,引入氧氣燃燒難于氣化的頑固碳,并使用分散進(jìn)氧的方式避免氣化爐結(jié)渣,形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的“煤催化氣化制天然氣技術(shù)”。
“該技術(shù)使得每天5噸煤處理量的催化氣化PDU裝置在國(guó)際上得以首次運(yùn)行?!碑吚^誠(chéng)告訴記者,該技術(shù)正在內(nèi)蒙古達(dá)拉特旗新能源化工工業(yè)園區(qū)建設(shè)1500噸/日的投煤量、2億立方米/年的天然氣工業(yè)化示范裝置,已完成主體設(shè)備吊裝,預(yù)計(jì)今年7月進(jìn)行投煤試車(chē)。
畢繼誠(chéng)表示,與現(xiàn)有的魯奇爐煤制天然氣技術(shù)相比,煤催化氣化技術(shù)可投資節(jié)省1/5,成本降低1/4,能源轉(zhuǎn)化效率提高約10%。
合作:寬松的研發(fā)環(huán)境很重要
“煤加氫氣化聯(lián)產(chǎn)芳烴和甲烷技術(shù)”是一種更高效率的煤制天然氣技術(shù)。
畢繼誠(chéng)曾在日本大阪煤氣公司工程部做過(guò)煤加氫氣化技術(shù)研發(fā)。他深知,將粉煤和氫氣同時(shí)加入氣化爐內(nèi),依靠氫氣作用會(huì)得到富含甲烷的氣體和輕質(zhì)焦油,“此工藝流程簡(jiǎn)單、投資成本低且過(guò)程的熱效率較高”。
在畢繼誠(chéng)的建議下,他們?cè)俅温?lián)合申請(qǐng)了國(guó)家“863”計(jì)劃,開(kāi)始研發(fā)“煤加氫氣化聯(lián)產(chǎn)芳烴和甲烷技術(shù)”。該技術(shù)經(jīng)歷了小試、PDU研發(fā)過(guò)程,正在內(nèi)蒙古達(dá)拉特旗進(jìn)行400噸/天的中試建設(shè),預(yù)計(jì)今年7月投入運(yùn)行。
技術(shù)上的一次次突破,與新奧集團(tuán)和諧的研發(fā)氛圍密切相關(guān)。畢繼誠(chéng)在采訪時(shí)強(qiáng)調(diào),山西煤化所與新奧集團(tuán)的合作堪稱典范。至今,他都記得技術(shù)研發(fā)之初時(shí)的那段艱難時(shí)光,“科研難度大大超出預(yù)期,大家每天都在黑暗中摸索。”這時(shí),王玉鎖代表新奧集團(tuán)給他們了一針“鎮(zhèn)定劑”,他告訴畢繼誠(chéng):一不要怕花錢(qián),二不要怕失敗,三要帶出一支隊(duì)伍來(lái)。
“有了寬松的環(huán)境、良好的平臺(tái),合作就很順利,技術(shù)研發(fā)也能加快?!碑吚^誠(chéng)說(shuō)。
碰撞:科研思維與工程思維的融合
工程和科研有矛盾怎么辦?畢繼誠(chéng)回答:“工程有工程的思維,科研有科研的思維,兩者需要碰撞和融合?!?/p>
“有矛盾是正常的,但我們沒(méi)有沖突?!碑吚^誠(chéng)指出,科研人員考慮的是如何按照原有實(shí)驗(yàn)方案達(dá)到高效率和高指標(biāo),而工程技術(shù)人員則關(guān)注設(shè)備制造能否具有可行性。他說(shuō):“我們有著相同的目標(biāo),出發(fā)點(diǎn)都是按照客觀規(guī)律辦事?!?/p>
科研人員在工程建設(shè)初期發(fā)揮著重要作用。在內(nèi)蒙古達(dá)拉特旗的工業(yè)示范裝置建設(shè)初期,畢繼誠(chéng)和團(tuán)隊(duì)成員僅用三年時(shí)間便快速實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)研究和小試、中試試驗(yàn)的關(guān)鍵突破,提供了工藝和氣化爐設(shè)計(jì)、風(fēng)險(xiǎn)分析等初步結(jié)果和數(shù)據(jù)。
這個(gè)每天1500噸投煤量的工業(yè)示范裝置建成后,將成為我國(guó)擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、世界上規(guī)模最大的煤催化氣化制甲烷工業(yè)示范裝置。
山西煤化所與新奧集團(tuán)的合作已近十年,畢繼誠(chéng)認(rèn)為,“新奧雖是一家民企,但危機(jī)意識(shí)很強(qiáng)?!彼麖?qiáng)調(diào),要想真正解決煤化工能耗高、排放多的問(wèn)題,我們必須迎難而上,加快技術(shù)創(chuàng)新、集成優(yōu)化,開(kāi)發(fā)出更多先進(jìn)實(shí)用、環(huán)境友好的新技術(shù)。
“雖然我們這個(gè)技術(shù)現(xiàn)在看來(lái)是領(lǐng)先的,但若干年后未必會(huì)領(lǐng)先?!碑吚^誠(chéng)指出,未來(lái),他希望與新奧集團(tuán)開(kāi)展進(jìn)一步的合作,一方面加緊煤催化氣化工業(yè)化示范項(xiàng)目建設(shè),穩(wěn)步進(jìn)行推廣應(yīng)用,另一方面加快研發(fā)效率更高、成本更低的新型煤氣化制甲烷技術(shù),以期實(shí)現(xiàn)煤的高效清潔利用。
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