為擺脫地心引力、征戰星辰大海而研發(fā)的火箭技術(shù)，在地球上也有用武之地。中國這個(gè)煤炭消費大國正利用制造火箭“心臟”的技術(shù)更清潔高效地使用煤炭，減少對環(huán)境的污染。
“在中國，你每天吃的糧食所使用的化肥、穿的衣服、開(kāi)的汽車(chē)上的許多非金屬部件，以及衣食住行的許多方面都與煤化工息息相關(guān)。”航天長(cháng)征化學(xué)工程股份有限公司副總經(jīng)理朱玉營(yíng)說(shuō)。
中國缺油、少氣，煤炭資源相對豐富。清潔高效地利用煤炭資源對于保障國家能源安全、經(jīng)濟和社會(huì )可持續發(fā)展意義重大。
專(zhuān)家介紹，中國目前煤炭利用方式主要有直接燃燒、煉焦和氣化三種，其中煤炭的氣化最為清潔，過(guò)程也最為復雜。然而，煤炭氣化目前僅占中國煤炭消費總量的7%左右。煤氣化是煤炭清潔高效轉化的核心，可用于生產(chǎn)多種化工原料和清潔燃料。
朱玉營(yíng)解釋說(shuō)，煤氣化就是把煤炭中的碳和氫轉化為一氧化碳氣體和氫氣，然后再合成為化工產(chǎn)品。而煤氣化過(guò)程是在高溫、高壓下進(jìn)行的，溫度在1400攝氏度以上，產(chǎn)生的一氧化碳和氫氣易燃易爆，要讓整個(gè)轉化過(guò)程安全、連續、穩定進(jìn)行，就需要很多技術(shù)和裝備做保障。
21世紀初，中國的煤氣化技術(shù)還十分落后，成為制約整個(gè)煤化工行業(yè)健康發(fā)展、困擾中國產(chǎn)能升級的一大因素。當時(shí)中國主要依靠進(jìn)口國外的煤氣化技術(shù)，很多企業(yè)雖然實(shí)現了技術(shù)升級，但卻因為投資成本高而賺不到錢(qián)。
2003年前后，中國航天科技集團有限公司所屬中國運載火箭技術(shù)研究院已經(jīng)將國外煤氣化技術(shù)的很多配套裝備實(shí)現了國產(chǎn)化，只差關(guān)鍵的氣化爐還未掌握。
研究院的科研人員發(fā)現，煤氣化所使用的氣化爐跟液體火箭發(fā)動(dòng)機研制所使用的技術(shù)及裝備在原理上是相通的。他們便萌生了想法——依托液體火箭發(fā)動(dòng)機的技術(shù)研制粉煤氣化爐。
朱玉營(yíng)回憶說(shuō)，在研發(fā)過(guò)程中，資金和技術(shù)都曾遇到過(guò)瓶頸。
“我們第一臺爐子就出過(guò)很?chē)乐氐墓收?，一開(kāi)始點(diǎn)不著(zhù)火，后來(lái)點(diǎn)著(zhù)了，運行一兩個(gè)小時(shí)就停，最嚴重的一次故障還把爐子燒壞了。當時(shí)非常危險，一旦爆炸后果不堪設想。”朱玉營(yíng)至今仍心有余悸。
經(jīng)過(guò)約五年的努力，航天煤氣化爐終于研制成功。“由于我們的技術(shù)是高溫氣化工藝，煤炭轉化過(guò)程中產(chǎn)生的有害氣體、氣化的污水和灰渣等固體排放物，都能得到很好的轉化與回收，實(shí)現了煤炭清潔高效利用。”朱玉營(yíng)說(shuō)。
例如，煤炭在燃燒利用過(guò)程中，會(huì )產(chǎn)生大量的大氣污染物二氧化硫。“我們的技術(shù)可以把硫轉化為硫化氫，并有硫化氫回收裝置，99.5%以上的硫污染物都可以回收，并且粉塵排放也很少。”朱玉營(yíng)說(shuō)。
他說(shuō)，由于氣化的溫度在1400攝氏度以上，煤中的成分基本上都轉化為小分子，長(cháng)鏈烴類(lèi)和芳香烴類(lèi)的污染物幾乎沒(méi)有，氣化過(guò)程中產(chǎn)生的污水處理起來(lái)工藝簡(jiǎn)單，容易達標排放或實(shí)現污水零排放，不會(huì )對環(huán)境產(chǎn)生大的負面影響。而在這樣的高溫下，煤里的灰渣燒成熔融狀態(tài)，經(jīng)水激冷后成為玻璃態(tài)，不會(huì )對環(huán)境產(chǎn)生有害影響。
中國利用火箭“心臟”制造技術(shù)清潔高效使用煤炭資源
位于內蒙古鄂爾多斯獨貴塔拉工業(yè)園區的煤制精細化學(xué)品項目，使用6臺航天爐，年產(chǎn)120萬(wàn)噸精細化學(xué)品。
據介紹，目前航天長(cháng)征化學(xué)工程股份有限公司已生產(chǎn)87臺(套)氣化爐，航天粉煤氣化技術(shù)占據中國粉煤氣化領(lǐng)域50%以上的市場(chǎng)，技術(shù)水平處于國際領(lǐng)先，獲得美國、歐洲等國家和地區的海外專(zhuān)利授權共20余項。
此外，航天科研人員還成功實(shí)現了褐煤的安全、清潔、高效轉化。褐煤是較“年輕”的煤，形成時(shí)間較短，煤化程度低、水分大、發(fā)熱量低、易燃易碎。褐煤在中國儲量較大，內蒙古東部、云南、貴州的褐煤儲量約占中國煤炭資源總量的13%。褐煤的經(jīng)濟高效利用一直是煤化工行業(yè)里令人頭疼的問(wèn)題。合理開(kāi)發(fā)和利用這些地區的褐煤，對于降低煤化工企業(yè)原料成本、保證國家能源安全、促進(jìn)國民經(jīng)濟可持續發(fā)展具有重要意義。
朱玉營(yíng)介紹，今后將向褐煤儲量豐富的地區重點(diǎn)推廣褐煤氣化技術(shù)，同時(shí)還將向印尼、澳大利亞等國家和地區積極推介褐煤氣化技術(shù)，為人類(lèi)社會(huì )的能源安全，以及煤炭的清潔、高效利用做出更大的貢獻。
