مسار تطور تقنية تحويل الغاز في مفاعلات تسينغهوا

Thread Content

تم تعديل هذا المنشور آخر مرة بواسطة “تشينغهوا لو” في تاريخ 8-8-2016 الساعة 09:57. مصدر معلومات تطور تقنية تحويل الفحم إلى غاز: شركة بكين يينغدي تشينغدا للتكنولوجيا المحدودة. أولاً، نظرة عامة: حالياً، يشكل الفحم حوالي 66% من إجمالي استهلاك الطاقة في بلادنا، ويبلغ إجمالي استهلاك الفحم حوالي 3.7 مليار طن. تتميز مصادر الطاقة في بلادنا بوفرة الفحم وندرة النفط وقلة الغاز، ومن المرجح ألا يحدث تغيير كبير في هيكل استهلاك الطاقة الذي يعتمد بشكل أساسي على الفحم في الأجل القريب. مع التقدم المستمر في عمليات الصناعة والتحضر، تزداد متطلبات السيطرة على إجمالي استهلاك الطاقة والالتزامات البيئية، ولذلك أصبح تسريع استخدام الفحم بطريقة نظيفة وفعالة، وتطوير تقنيات لاستغلال الفحم بشكل أكثر كفاءة، من المهام المهمة في بلادنا حاليًا. من بين العديد من تقنيات الاستخدام الشامل للفحم، يُعدّ غازة الفحم التقنية الرائدة والأساسية للتحويل النظيف للفحم. تعد بلادنا أكبر دولة في العالم من حيث تطبيق تقنية تحويل الفحم إلى غاز، وهذه التقنية تشكل أساسًا لتطوير المنتجات الكيميائية المستخلصة من الفحم، والوقود السائل المستخلص من الفحم، والغاز الطبيعي المُصنع صناعيًا، وتوليد الطاقة باستخدام تقنية IGCC، بالإضافة إلى إنتاج الهيدروجين وتحويل الحديد مباشرةً. وباعتبارها دولة كبرى مستخدمة للفحم، فإن تحويل الفحم إلى غاز يُعد التقنية الأساسية لاستغلال الفحم بكفاءة وبطريقة نظيفة في بلادنا، كما أنه تقنية مهمة لحل المشاكل البيئية الناتجة عن استخدام الفحم. تعد تقنية غازة الفحم أيضًا واحدة من أهم العمليات التكنولوجية وأكثرها حيوية في تطور الصناعات الكيميائية الحديثة المعتمدة على الفحم. إن اختياره وقدرته على العمل بثبات وكفاءة واقتصادية أمر بالغ الأهمية لنجاح المشروع أو فشله. توجد حاليًا فئتان رئيسيتان لتقنيات التحويل الغازي الشائعة في صناعة البتروكيماويات، وهما تقنية الطوب المقاوم للحرارة المستخدم في خليط الفحم المائي، وتقنية الجدران الباردة بالمسحوق الجاف، لكن كلا التقنيتين تعانيان غالبًا من عيوبهما الخاصة. مقارنةً بهاتين التقنيتين، فإن فرن تسينغهوا من الجيل الثاني الذي يستخدم تقنية التغويز بجدار تبريد مائي للخليط المائي الفحمي، يُظهر كافة مزايا بلاطات الخليط المائي الفحمي المقاومة للحرارة وتقنية جدار التبريد المائي بالمسحوق الجاف، كما يتجنب بفعالية عيوبهما. وهو يمثل تقنية التغويز ذات الملكية الفكرية المستقلة لبلادنا، والتي تتجاوز المستويات الدولية المتقدمة في هذا المجال. ومع الاستخدام الواسع لفرن تسينغهوا في صناعة البتروكيماويات، سيساهم ذلك في دفع تطور صناعة الكيماويات الفحمية في بلادنا، مما يضعها في موقع ريادي في مجال تقنيات التغويز. ثانيًا: مسيرة تطور فرن تسينغهوا. منذ عام 2001، بدأت جامعة تسينغهوا وشركة بكين داليكو للتكنولوجيا المحدودة في القيام بأعمال البحث والتطوير المبكرة في مجال تقنية تحويل الغاز. في عام 2011، تولت مجموعة ينغدي للغازات الصناعية، وهي أكبر مزود للغازات الصناعية المستقل في البلاد، مهام شركة بكين داليكو للتكنولوجيا المحدودة. وقد تم تأسيس تحالف جديد للبحث والتطوير بين جامعة تسينغهوا والشركات، كما تم تأسيس شركة بكين ينغدي تسينغدا للتكنولوجيا المحدودة. وتقوم هذه الشركة بتشغيل تقنية تحويل الغاز باستخدام أفران تسينغهوا بشكل حصري، كما تعمل مع جامعة تسينغهوا على تطوير ونشر التقنيات المتعلقة بهذه الأفران. لطالما كرست قسم هندسة الطاقة الحرارية في جامعة تسينغهوا جهودها للبحث والتطوير في مجالات احتراق الفحم، وتحويل الفحم إلى غاز، وتكنولوجيا الفحم النظيف. وقد شاركت في العديد من المشاريع العلمية والتقنية المهمة، بالإضافة إلى مشاريع صندوق العلوم الطبيعية ومشاريع 863 و973، وقد حققت نتائج مهمة تعتبر رائدة على المستوى المحلي وتصل إلى المستوى الدولي المتقدم. بدعم من **مشروع 863 (2002AA529050)**، تم في عام 2002 إنجاز أبحاث حول نموذج المفاعل من الجيل الأول في جامعة تسينغهوا، بالإضافة إلى إجراء تجارب على تدفق السوائل في الحالة الباردة، وإجراء محاكاة رقمية وتجارب محاكاة في الحالة الحرارية، كما تم حل بعض المشاكل التقنية خلال عملية التصنيع. تم دمج مفهوم التهوية المتدرجة، الذي يُستخدم على نطاق واسع في مجال الاحتراق، مع هيكل الفرن الدوار العمودي بطريقة مبتكرة في عملية تحويل الغاز إلى وقود، مما ساعد على التغلب على العقبات الرئيسية في تقنية تحويل الغاز إلى وقود، كما أدى ذلك إلى كسر الحصار الذي فرضته الدول الأخرى على تقنية تحويل الغاز إلى وقود باستخدام أسرّة التدفق الهوائي، وبالتالي تم امتلاك براءات اختراع خاصة بهذه التقنية. تم وضع مجموعة كاملة من أساليب التجارب لأبحاث وتطوير تقنية تحويل الغاز، وقد تم حل المشكلة المتعلقة بتقنية التحكم في توفير الأكسجين بشكل تدريجي ； تم إجراء دراسات نظرية وتجريبية حول احتراق تيار الأكسجين في الغازات القابلة للاشتعال في بيئة ذات خصائص اختزال قوية، وقد تم حل المشكلات التقنية الرئيسية المتعلقة باحتراق تيار الأكسجين في اتجاه عكسي ； تم تعديل معاملات تأثير الضغط على ديناميكيات تفاعل تبخير الكوك وبخار الماء تحت ظروف الضغط العالي، وتم إنشاء نموذج شامل أكثر دقة وموثوقية لديناميكيات فرن التبخير ； توسيع أكبر لقدرة فرن تحويل الفحم إلى غاز على التكيف مع أنواع الفحم المختلفة ； تم وضع إرشادات تصميم عملية تحويل الفحم إلى غاز مع تصنيف الأكسجين، بالإضافة إلى حزمة تصميم العملية. تمتلك مجموعة يينغدي للغازات مجموعة من المهندسين والفنيين ذوي الخبرة الكبيرة في تصميم العمليات الكيميائية وتشغيلها، حيث يعملون منذ فترة طويلة في تطوير التقنيات والعمليات الكيميائية بالإضافة إلى إدارة عمليات الإنتاج. كما أن لدى المجموعة خبرة كبيرة في تصميم المشاريع الكيميائية وتشغيلها، بالإضافة إلى امتلاكها للخبرات والموارد التقنية اللازمة في مجال تحويل الفحم إلى غاز. شركة بكين يينغدي تشينغدا للتكنولوجيا المحدودة، التي تأسست بالتعاون بين مجموعة يينغدي للغازات وجامعة تسينغهوا، حصلت على ترخيص من جامعة تسينغهوا لتكون الجهة الوحيدة المسؤولة عن تطبيق تقنية تحويل الغاز في أفران جامعة تسينغهوا. كما تتولى الشركة مهمة تصميم خطط تشغيل هذه الأفران وتقديم الدعم الفني اللازم لتنفيذ المشاريع المتعلقة بها، بالإضافة إلى حل بعض المشاكل الهندسية التي قد تظهر خلال عملية التصنيع. تم تشغيل أولى الوحدات الصناعية الكبيرة المستخدمة في تقنية تحويل الطوب الحراري لأفران تشينغهوا من الجيل الأول (تقنية التحويل المتدرج بين الحالة غير المنصهرة والحالة المنصهرة) في كل من مشروع داتانغ هولونبوير (مشروع 18/30)، وشركة جينتشنغتاي للكيماويات المحدودة في مدينة إردوس (وحدة إنتاج الميثانول بطاقة 600 ألف طن سنويًا)، وفرع لينيي التابع لمجموعة يانغمي فنغشي للأسمدة في مقاطعة شانشي. وحتى الآن، تعمل جميع هذه الوحدات بشكل مستقر. وفي ديسمبر 2007، حصلت تقنية أفران تشينغهوا من الجيل الأول على شهادة تقييم الإنجازات العلمية والتقنية من قبل الجمعية الصينية لصناعة النفط والكيماويات، حيث تم الاعتراف بأن هذه التقنية تصل إلى مستوى متقدم على المستوى الدولي. في عام 2009، تم اعتماد هذه التقنية من قبل “جمعية صناعة النيتروجين في الصين” كتقنية داعمة لإحياء الصناعة، وحازت على الجائزة الأولى للتقدم العلمي والتكنولوجي لعام 2009 من جمعية البتروكيماويات. 　 مشروع شركة داتانغ هولونبوير للأسمدة المحدودة لإنتاج 180 ألف طن سنويًا من الأمونيا المركبة و300 ألف طن سنويًا من اليوريا، يستخدم تقنية تحويل الفحم إلى غاز من الجيل الأول التابعة لجامعة تسينغهوا. ويتضمن المشروع بناء نظامين لتحويل الفحم إلى غاز بضغط 4.0 ميجا باسكال وقطر 2800 مم، بالإضافة إلى أنظمة لتحضير خليط الفحم ومعالجة النفايات الناتجة. يستخدم مشروع داتانغ هولونبوير (المشروع رقم 18/30) الفحم البني المحلي في هولونبوير كوقود لعملية التحويل إلى غاز. مقارنةً بالفحم الحجري والفحم الخالي من الدخان، فإن سعر الفحم البني أقل، كما أن نشاطه التفاعلي مرتفع، لكن قيمته الحرارية منخفضة نسبيًا، بالإضافة إلى ارتفاع نسبة الماء فيه، والتي تتراوح عادةً بين 25% و60%. 　　من أجل الاستفادة بشكل أفضل من موارد الفحم البني في بلادنا، تم استخدام العديد من تقنيات تحويل الفحم إلى غاز في السنوات الأخيرة، سواء كانت تقنيات التحويل على السرير الثابت أو السرير المتدفق أو تقنيات تحويل الفحم إلى غاز بالطحن. وقد تم تطبيق هذه التقنيات في العديد من المشاريع الهندسية. لكن جميع هذه التقنيات تتطلب معالجة مسبقة للفحم البني قبل استخدامه في العمليات الصناعية، وهو ما يتطلب استثمارات كبيرة. بالإضافة إلى ذلك، فإن بعض التقنيات تحتاج إلى كميات كبيرة من المياه النظيفة، كما أنها تنتج كميات كبيرة من المياه الملوثة، مما يشكل ضغطًا بيئيًا كبيرًا على مشاريع صناعة الفحم. 　 لطالما سعت صناعة البتروكيماويات على مر السنين إلى تقنية يمكنها استخدام الفحم البني في صناعة المواد الكيميائية بتكلفة منخفضة وبكفاءة عالية، مع الحفاظ على البيئة. حتى عام 2012، أظهر التطبيق الناجح الأول لتقنية الغازification باستخدام فرن تسينغهوا من الجيل الأول بصيص أمل للناس. في يونيو 2012، في شركة داتانغ هولونبوير للأسمدة المحدودة، نجحت لأول مرة في العالم عملية التغذية الأولية لوحدة تحويل الفحم البني إلى غاز باستخدام معلق الفحم والماء. وفي يناير 2013، تم بنجاح تشغيل فرنَي غازification البني بشكل متزامن لمدة 240 ساعة. في نهاية عام 2015، جاءت أخبار مفرحة أخرى من شركة داتانغ هولونبوير للأسمدة؛ حيث بدأت أول منشأة في العالم لتحويل الفحم البني إلى غاز باستخدام معلق الفحم والماء، وهي مشروع رقم 18.30، في الإنتاج المبكر! 　 في تقنية التحلل الحراري للفحم المطحون بالماء التي سبقت تقنية تحليل غاز الفحم في فرن تسينغهوا، إذا تم استخدام الفحم البني كمادة خام، فإن خاصية احتواء الفحم البني على نسبة عالية من الماء ستجعل من الصعب تحضير معجون الفحم المطحون بالماء. ونتيجة لذلك، تكون الكثافة النوعية للمعجون الناتج منخفضة، حيث تبلغ حوالي 53% عادةً. وفي ذلك الوقت، كان الاعتقاد السائد هو أن معجون الفحم المطحون بالماء الذي تقل كثافته عن 58% لا يمكن استخدامه في تقنية التحلل الحراري للفحم المطحون بالماء في سرير الغاز. لكن في شركة داتانغ هولونبوير للأسمدة المحدودة، يعتمد جهاز تحويل الفحم إلى غاز في مصنع تشينغهوا على موارد الفحم البني في مدينة هولونبوير، حيث يتم استخدام فحم بني من منجم دونغمينغ كمادة خام لعملية التحويل، وتتراوح نسبة تركيز عجينة الفحم بين 46% و51%، ويعمل الجهاز بشكل مستقر. منذ تشغيله بنجاح في يونيو 2012، يعمل بشكل جيد حتى الآن، وهو ما يُعد إنجازًا كبيرًا لتقنية تحويل الفحم إلى غاز التي طورتها جامعة تسينغهوا، في مجال استخدام خليط الفحم والماء ذو التركيز المنخفض، وخاصة الفحم البني. ويمثل ذلك نموذجًا مهمًا من الناحية الهندسية، ويوفر طريقة عملية لبلادنا لاستخدام تقنيات متقدمة وصديقة للبيئة في تحويل موارد الفحم البني الصعبة المعالجة إلى غاز. 　 لقد لفتت النتائج التي حققتها تقنية أفران تسينغهوا في استخدام الفحم البني انتباه المزيد من الشركات في هذا المجال. في يوليو 2013، اختارت شركة نيمونغ وولانتايان للطاقة والكيماويات المحدودة، في مشروعها الذي يهدف إلى إنتاج 1.35 مليون طن من الأمونيا سنويًا، تقنية الفرن من الجيل الثاني التابعة لجامعة تسينغهوا (تقنية التغويز باستخدام جدران تبريد مائية للخليط الفحمي). ويستخدم هذا المشروع الفحم البني المتوفر في منطقة شينغآن مانغ كمادة خام، حيث تبلغ نسبة تركيز الخليط الفحمي 53%. قبل بدء مشروع البناء، قامت شركة أولانتايان للطاقة والكيماويات بإجراء تقييمات تقنية واقتصادية لأكثر من عشر تقنيات لتحويل الفحم إلى غاز، على مدى ما يقرب من أربع سنوات، سواء في الداخل أو الخارج. وفي النهاية، توصلت الشركة إلى أن فرن تسينغهوا هو أنسب تقنية لتحويل الفحم البني في منطقة شينغآنمنغ. وفي عام 2013 أيضًا، اختارت شركة “شينجيانغ تيانيه” مشروع إنتاج 200 ألف طن سنويًا من الإيثيلين جلايكول، وكذلك شركة “شينجيانغ جوتاي شينهوا للتعدين” مشروع إنتاج 1,4-بيوتيلين جلايكول، استخدام فرن تسينغهوا كتقنية لعملية التكرير. وقد استخدمت هاتان الشركتان الفحم البني الموجود في شينجيانغ، حيث كانت نسبة تركيز الفحم في السائل 53%. أصبحت تقنيات تطبيق معلق الفحم المائي بتركيز منخفض اليوم ورقة رابحة للجيل الثاني من فرن تسينغهوا في الفوز بالسوق. في عام 2005، بدأت جامعة تسينغهوا في تطوير الجيل الثاني من أفران تسينغهوا. تتميز تقنية الجدار البارد المائي لهذا الجيل من الأفران بأن غرفة الاحتراق في الفرن تحتوي على جدار بارد مائي، كما أن الأجزاء الداخلية للفرن نفسها تتكون من جدار بارد مائي من النوع الغشائي، ويتم تركيبه داخل الهيكل الخارجي المقاوم للضغط للفرن بأكمله. أثناء تشغيل فرن التغويز، يمكن لطبقة الرماد المتكونة على الجدار الغشائي في قسم التفاعل أن توفر حماية للجدران المبردة بالماء، وذلك لمنع أنابيب هذه الجدران من التعرض للتآكل بسبب الرماد المنصهر، مما يحقق تأثير “مقاومة الرماد بالرماد”. في 22 أغسطس 2011، تمكنت شركة يانغمي فنغشي للأسمدة في مقاطعة شانشي من تشغيل أول فرن لتحويل الفحم إلى غاز باستخدام جدار تبريد بالماء في العالم بنجاح، حيث دخل الفرن في حالة تشغيل مستقرة منذ أول عملية تشغيل له، وتحققت بذلك كافة أهداف التصميم والتطوير المخطط لها. وبحلول تاريخ 9 يناير 2012، تم الانتهاء من أعمال الصيانة المخطط لها، مما أدى إلى تحقيق معجزة في صناعة الكيماويات النفطية، حيث تم تشغيل المنشأة لأول مرة وبشكل آمن ومستقر ومتواصل لمدة 140 يومًا. في 3 سبتمبر 2012، نظم الاتحاد الصيني لصناعات البترول والكيماويات في بكين اجتماعًا لتقييم الإنجازات العلمية والتكنولوجية بمشاركة خبراء متخصصين، وذلك حول "تقنية التغويز باستخدام غاز الفحم ومدخل ماء لوح التبريد في فرن تشينغهوا". أظهرت اختبارات التشغيل المستمر لمدة 72 ساعة أن الجهاز يعمل بشكل مستقر، وأن مستوى الأتمتة فيه عالٍ، كما أنه آمن وموثوق، بالإضافة إلى أن قدرات التحكم فيه جيدة ； تكاليف الاستثمار والتشغيل منخفضة، والقدرة على التكيف مع أنواع الفحم جيدة ； تستخدم الأجهزة بالكامل تقنيات محلية ومعدات صناعة محلية، حيث بلغت نسبة المكونات المحلية 100%. تحققت بيانات الاختبار وفقًا للمعايير المصممة: استهلاك الأكسجين 404.3 نم³/1000 نم³ من (CO+H2)، واستهلاك الفحم 605.0 كجم فحم/1000 نم³ من (CO+H2)، ونسبة المكونات الفعالة في الغاز الاصطناعي (CO+H2) 78.46%، ومعدل تحويل الكربون 97.6%. اعتبرت لجنة التقييم أن تقنية هذا الفرن الغازي تتمتع بابتكارية ملحوظة، وتمتلك حقوق ملكية فكرية مستقلة، كما تجمع بين مزايا طوب الحرارة المستخدم في صناعة خليط الفحم والماء، وجدران التبريد بالمسحوق الجاف في الأفران الغازية، مما يمنحها أداءً متميزًا. كما أن لها فوائد اقتصادية واجتماعية واضحة، وتعتبر التقنية بشكل عام من الطراز الرائد على المستوى الدولي، ولذلك وافقت اللجنة بالإجماع على اعتماد هذه التقنية. يمكن تقسيم تقنية تحويل الفحم إلى غاز باستخدام سرير التيارات عالية الضغط، من حيث طريقة التغذية، إلى نوعين: التغذية بخليط الماء والفحم (الطريقة الرطبة)، والتغذية بالمسحوق الجاف (الطريقة الجافة). طريقة تغذية عجينة الفحم المائية بالطريقة الرطبة تتميز بثبات وموثوقية تدفق المواد، مما يضمن بقاء نسبة الأكسجين إلى الفحم داخل فرن التغويز ضمن نطاق قابل للتحكم، وبالتالي يضمن التشغيل المستقر لفرن التغويز. يتم استخدام طريقة التغذية الجافة بواسطة نقل عالي الضغط للمادة المكثفة، ويكون تدفق الفحم المسحوق غير مستقر، مما يؤدي إلى خلل في نسبة الأكسجين إلى الفحم داخل فرن التغويز، وهو ما يؤثر على سلامة تشغيل الفرن. كما يمكن لطريقة التغذية الرطبة تحقيق عمليات تحت ضغوط عالية، حيث توجد أجهزة تشغيل تجارية جاهزة للعمل في ضغوط تصل إلى 4.0 ميجا باسكال و6.5 ميجا باسكال و8.7 ميجا باسكال. وحالياً، فإن أقصى ضغط في أفران التحلل الحراري لتغذية المسحوق الجاف هو 4.0 ميجا باسكال فقط. يمكن لزيادة ضغط نظام التغويز أن يقلل من حجم المعدات، ويخفض استهلاك الطاقة أثناء تشغيل النظام، مما يسمح بإجراء عمليات التخليق تحت ضغط ثابت في الأنظمة الكيميائية. يمكن تقسيم أفران التغويز، من حيث الهيكل الواقي، إلى نوعين: الطوب الحراري والجدار المبرد بالماء. باستخدام هيكل الجدران المبردة بالماء، يمكن أن تصل درجة حرارة تشغيل فرن التحويل إلى 1500 درجة مئوية أو أعلى، مما **يوسع نطاق قابلية استخدام أنواع الفحم في فرن التحويل ويخفض تكلفة المواد الخام المستخدمة في التشغيل.** أما درجة حرارة تشغيل فرن التحويل بالطوب المقاوم للحريق، فيجب ألا تتجاوز 1400 درجة مئوية. الجيل الثاني من أفران تسينغهوا – مع التطوير الناجح لأفران تسينغهوا ذات الجدران الباردة المستخدمة في معالجة خليط الماء والفحم، وتشغيلها فعليًا، تم حل مشكلة استقرار أفران التغويز ذات الجدران الباردة التي تعمل بطريقة جافة، بالإضافة إلى مشكلة قدرة أفران التغويز التي تستخدم الطوب الحراري والتي تعمل بطريقة رطبة على التعامل مع أنواع الفحم المختلفة ； تم تحقيق تغويز الفحم ذو “الخصائص الثلاث العالية”， مما سمح باستخدام فحم محلي في عملية التغويز وبالتالي خفض تكلفة الفحم المستخدم في الأفران ； في الوقت نفسه، تتوافق الخصائص التقنية لتقنية غازة الجدار المبرد بواسطة معلق الفحم والماء مع اتجاه تطور الاستخدام النظيف والفعال للفحم في الوقت الحالي. في عام 2012، تم إدراج تقنية غازة الفحم باستخدام جدار التبريد بالماء والعجينة المائية في فرن تسينغهوا ضمن "خطة تنفيذ ترويج تقنيات الغازة المتقدمة والموفرة للطاقة" الصادرة عن وزارة الصناعة وتكنولوجيا المعلومات. في عام 2015، أصدرت وزارة الصناعة وتكنولوجيا المعلومات ووزارة المالية معًا “خطة العمل لاستخدام الفحم بطريقة نظيفة وفعالة في القطاع الصناعي (2015–2020)”. وقد تم تصنيف فرن تشينغهوا ذو الجدران الباردة المستخدم في معالجة الفحم إلى جانب 21 تقنية أخرى كتقنيات يمكن الاستعانة بها لاستخدام الفحم بكفاءة في القطاع الصناعي. ثالثًا: مبادئ تقنية تحويل الفحم إلى غاز في فرن تسينغهوا
تعتمد تقنية تحويل الفحم إلى غاز في فرن تسينغهوا على استخدام الفحم كمادة خام، مع استخدام الأكسجين النقي كعامل تحويل، حيث يتم إجراء تفاعلات أكسدة عند درجات حرارة عالية داخل الفرن، لإنتاج غاز صناعي يتكون من CO وH2 كمكونات رئيسية. بعد ذلك، يتم تنقية هذا الغاز باستخدام حمام مائي وأبراج تنقية، ثم يُرسل الغاز النقي إلى المراحل التالية كغاز خام. عملية تحويل الطحن المائي للفحم إلى غاز هي عملية أكسدة جزئية غير حفازة. يتم خلط الأكسجين عالي النقاء مع خليط الفحم والماء باستخدام فوهات خاصة، ثم يتم رش هذا الخليط في فرن التغويز. حيث تحدث تفاعلات أكسدة جزئية تحت درجات حرارة وضغوط عالية، مما ينتج عنه غازات خام تحتوي على CO وH2 كمكونات رئيسية. في فرن التغويز، تحدث التفاعلات الرئيسية بين خليط الفحم والأكسجين كالتالي:
CmHnOsr + m/2 O2 → m CO + (n/2 – r) H2 + r H2S
CmHnOsr → (m/4 – r/2) CH4 + (m – n/4 + r/2) C + H2S
C + O2 → CO2 + Q
C + O2 → CO + Q
C + CO2 → 2CO – Q
C + H2O → CO + H2 – Q
C + H2O → H2 + CO2 – Q
C + H2O → CO2 + H2 + Q
C + H2 → CH4 + H2O + Q
C + H2 → CH4 + CO2 + Q
CO2 + H2 → CH4 + H2O + Q
C + H2 → CH4 + Q
H2 + O2 → H2O + Q
CH4 + O2 → CO2 + H2O + Q
في فرن التغويز، تحدث ثلاثة تفاعلات رئيسية، وهي أكسدة الكربون، وتفكك بخار الماء، واختزال ثاني أكسيد الكربون. ينتج عن أكسدة الكربون كمية كبيرة من الحرارة، وهو ما يساعد في الحفاظ على درجات الحرارة العالية داخل الفرن، وكذلك في دعم التفاعلات الأخرى التي تتطلب طاقة حرارية. منتجات تفاعل التكثيف الغازي هي بشكل أساسي CO+H2، بالإضافة إلى كميات صغيرة من H2O(g) وCO2 وH2S وCH4 وN2 وغيرها من الغازات. خزان التدفق الهوائي هو مفاعل تكرير بتفاعل ثنائي الطور بتدفق متوازي. يتم خلط عجينة الفحم مع مواد التغويز بشكل متساوٍ، ثم يتم رشها في غرفة التفاعل عبر فوهات خاصة، حيث يحدث اشتعال فوري وتفاعل لهبي مباشر، مما يؤدي إلى درجات حرارة تصل إلى 1300–1700 درجة مئوية. يختلط الأكسجين وخليط الفحم مع الماء عبر فوهة، ثم يدخلان إلى فرن التغويز، حيث يحدث التغويز في غضون بضع ثوانٍ. لتحقيق معدل تحويل عالٍ، يتم استخدام الأكسدة الجزئية لإطلاق الطاقة، للحفاظ على تفاعل الغلاية عند درجة حرارة تفوق نقطة انصهار الرماد. يتم تحديد درجة حرارة التفاعل وفقًا لمتطلبات نوع الفحم المختار، ويُحدد ضغط التغويز وفقًا متطلبات العملية. يحدث التفاعل التغويزي بسرعة كبيرة، حيث تبلغ مدة بقاء المواد الصلبة داخل الفرن بضع ثوانٍ فقط. يحتوي الغاز الاصطناعي الخام الناتج عن التفاعل على نسبة منخفضة من الميثان، عادةً أقل من 0.1%، بينما تصل نسبة تحويل الكربون إلى 98%. نظرًا لارتفاع درجة حرارة التفاعل، لا يتكون أي منتجات ثانوية قابلة للترسب مثل القطران والفينول والهيدروكربونات المعقدة، وبالتالي فإن التلوث البيئي يكون أقل، كما يقل كمية المياه الملوثة المطروحة في البيئة. تنقسم عملية التغويز إلى ثلاثة أجزاء: عملية تحضير العجينة، وعملية التغويز، وعملية معالجة مياه الرماد. يتم طحن الفحم الخام مع الماء وكمية صغيرة من المواد المضافة داخل آلة الطحن لإنتاج خليط فحمي بنسبة 58–65%. يتم ضخ هذا الخليط تحت تأثير مضخة الخليط عالية الضغط إلى فرن التكرير عبر فوهات الاحتراق ； يدخل الأكسجين القادم من تقسيم الهواء عبر فوهات الاحتراق إلى فرن التغويز، حيث يتم في غرفة التغويز تفاعل التغويز بين خليط الفحم والأكسجين. أما الغاز المُنتج والراسبات، فيتم تبريدها وتنقيتها في غرفة التبريد الموجودة في الجزء السفلي من فرن التغويز، وبعد ذلك يدخل الغاز المبرد عبر أنابيب الغاز إلى نظام التنقية ； يتم تصريف الراكد المبرد بشكل دوري عبر الخزانات وأنابيب التصريف إلى حوض الراكد، بينما يدخل الماء الأسود الذي يحتوي على الراكد الدقيق إلى نظام معالجة الراكد، حيث يتم معالجته ثم إعادته إلى النظام لإعادة الاستخدام. الشكل 1: مخطط توضيحي لعملية تصنيع الخليط السائل من الفحم.
الشكل 2: مخطط توضيحي لعملية المعالجة بالغاز.
http://ydqd.yingdegas.com/chinese/DataBase/UploadFile/20160808091722822.jpg
الشكل 3: مخطط توضيحي لعملية معالجة مياه الرماد.
الفقرة الرابعة: الخصائص التقنية لفرن تشينغهوا الذي يستخدم خليط الفحم السائل في التبريد.
4.1 الأمان العالي: يتم استخدام خليط الفحم السائل كمادة خام، مما يجعل التشغيل آمنًا وموثوقًا، ويتجنب المشاكل المتعلقة باستخدام الفحم المسحوق، مثل عدم الاستقرار، والقابلية للاشتعال، والانفجار، والتآكل والتسرب. تستخدم جدران التبريد بالماء هيكل الأنابيب العمودية المعلقة المعتمد في مجال هندسة الطاقة الحرارية، مما يضمن أمان دورة الماء وفي الوقت نفسه يتجنب مشاكل التمدد الحراري المعقدة. يتم تصميم دورة الماء وفقًا للدورة الطبيعية، مع تشغيلها بنظام التدوير الإجباري، ويمكنها العمل وفقًا للدورة الطبيعية في حالات الأعطال، مما يضمن أقصى قدر من الأمان في تشغيل جدران التبريد بالماء. 4.2 قدرة عالية على التكيف مع أنواع الفحم: درجة حرارة التغويز لا تخضع لقيود المواد المقاومة للحرارة، وقد بلغت درجة الحرارة في التشغيل الصناعي 1520 درجة مئوية (أو أكثر)، كما أن سرعة رد فعل التغويز عالية ومعدل تحويل الكربون مرتفع، وهناك قدرة جيدة على التكيف مع أنواع الفحم المختلفة، مما يسمح باستخدام الفحم ذو النسبة العالية من الرماد أو نقطة انصهار الرماد العالية أو الفحم الغني بالكبريت، كما يسهل تحقيق تغويز الفحم محليًا. 4.3 معدل تشغيل النظام مرتفع: يعمل الجهاز بشكل مستمر ومستقر، كما أن رأس الموقد خضع لمعالجة خاصة، مما يضمن فترة تشغيل متواصلة تزيد عن 120 يومًا؛ وبالتالي لا يلزم إيقاف العمل للصيانة بسبب استبدال الطوب الحراري سنويًا، ويمكن أن يصل زمن التشغيل السنوي إلى 8000 ساعة. 4.4 صديق للبيئة وفعال في الحفاظ عليها: درجة حرارة التفاعل مرتفعة، ومحتوى الكربون المتبقي منخفض، ولا يتكون أي منتجات ثانوية قابلة للتكثف مثل القطران والفينول والهيدروكربونات العليا، ولذلك فإن التلوث البيئي الناتج عنه قليل، كما أن كمية المياه العادمة المنبعثة قليلة أيضًا، مما يسهل جمعها ومعالجتها ； في الوقت نفسه، يمكن لقسم تصنيع اللب استخدام مختلف أنواع المياه العادمة العضوية التي يصعب معالجتها. 4.5 بدء تشغيل النظام بسرعة: تم تبسيط عملية الإشعال والتسخين المركبة، حيث يتم إتمام عمليات الإشعال وإدخال المواد معًا. يتم إشعال خليط الفحم والماء باستخدام تقنية “الإشعال بالنار” الفريدة، ولا يستغرق الوصول إلى الحمل الكامل لفرن التغويز سوى خمس ساعات من الحالة الباردة. 4.6 توفير الطاقة: ضغط التحلل الحراري مرتفع، ولا يتأثر بنظام نقل المواد الخام؛ ويمكن اختياره بشكل أكثر منطقية وفقًا لمتطلبات المراحل اللاحقة، كما يمكن تحقيق تساوي الضغط مع عملية تخليق الميثانول، مما يؤدي إلى خفض استهلاك الطاقة. يمكنه هضم الفحم ذو المحتوى العالي من الرماد ونقطة الانصهار العالية للرماد والكبريت، مما يسهل تحويل الفحم إلى غاز محليًا، وبالتالي توفير تكاليف النقل، وزيادة قيمة الفحم بشكل كبير ； تم تقليل عمليات استبدال الطوب الحراري، مما يوفر أكثر من 3 ملايين يوان سنويًا في تكاليف الاستبدال ； 4.7 وفورات في الاستثمار: يتم تصنيع أجهزة التحويل إلى غاز بنسبة 100% محليًا، مما يؤدي إلى وفورات في الاستثمار تتراوح بين 30% و50% مقارنة بتقنيات تحويل الغاز تحت الضغط المستخدمة محليًا. 4.8 التعامل الجيد مع التفاصيل التقنية: تتميز تقنية تحويل الغاز في جامعة تسينغهوا بالعديد من الابتكارات في التصميم، خاصة فيما يتعلق بأجهزة توزيع الغاز في قاع برج الغسيل، مما يساعد على خلط المياه الرمادية مع الغاز الفحمي بشكل كامل، وبالتالي ضمان فعالية عملية تنقية الغاز الفحمي ； تصميم موزع الحلقات في خزان التبخير يسهل صيانة نظام التبخير ； تصميم الختم السائل لعملية التبخر تحت الفراغ يمنع انسداد خزان التبخر، كما أن التحسينات في التفاصيل تسمح لنظام التبخير بالعمل بشكل مستقر لفترات طويلة. خامساً، النجاح في ترويج فرن تسينغهوا: جدار التبريد بمزيج الفحم والماء. تُعد تقنية تحويل الفحم إلى غاز في فرن تسينغهوا إنجازاً جديداً يجمع بين هندسة الطاقة الحرارية والتقنيات الكيميائية. يتميز فرن التحويل ذو جدار التبريد بمزيج الفحم والماء بقدرته الجيدة على التكيف مع أنواع مختلفة من الفحم، مما يسمح باستخدام الفحم المحلي كمادة خام ويقلل من تكاليفها. وبذلك، فتح هذا الفرن طريقاً مبتكراً لتطوير استخدام الفحم بشكل نظيف والاستفادة من الموارد الغنية للفحم ذي "القيمة العالية والإنتاجية العالية والنقاء العالي". بالنسبة لفرن التحويل الذي تبلغ كمية الفحم المدخلة إليه يوميًا 1000 طن، فإن انخفاض سعر الفحم الخام بمقدار 100 يوان للطن يؤدي إلى خفض تكلفة الفحم الخام بأكثر من 30 مليون يوان سنويًا لكل فرن. مع استخدام الجدران الباردة بالماء بدلاً من الطوب الحراري، انخفضت تكاليف صيانة الطوب الحراري. عادةً ما يبلغ عمر الطوب الحراري حوالي 1.5 عام، وتكلفة استبداله في كل مرة تقارب 2 مليون يوان. إذا افترضنا أن عمر الجدار المبرد بالماء هو 10 سنوات، فإن الحسابات الشاملة تُظهر أنه يمكن توفير أكثر من مليون يوان سنويًا في تكاليف الصيانة. مقارنةً بمواقد التحلل الحراري الأخرى التي تستخدم الطوب الحراري، فإن موقد التحلل الحراري ذو الجدار المبرد بعجينة الفحم والماء يحقق فوائد اقتصادية واجتماعية واضحة للغاية بعد تشغيله. تعد غازة الفحم إحدى التقنيات الهامة للتحويل النظيف للفحم، ويتميز فرن تشينغهوا ذو الجدار المبرد بعجينة الفحم والماء بخصائص مثل القدرة على التعامل مع أنواع متعددة من الفحم، وقوة غازة عالية، وانبعاثات تلوث قليلة، وكفاءة ونظافة عاليتين، وتشغيل مستقر. كما يتميز هذا الفرن مقارنة بالتقنيات المماثلة الأخرى بمزايا مثل انخفاض تكاليف الاستثمار وارتفاع معدل التوافر، مما يوفر لشركات الصناعات الكيميائية للفحم تقنية جديدة لغازة الفحم تتطلب استثماراً قليلاً وتكاليف تشغيل منخفضة، ويعزز من القدرة التنافسية لهذه الشركات في السوق. علاوة على ذلك، فإنه يسهم في تنمية الاقتصاد المحلي ويحمي البيئة الإيكولوجية، مقدمًا بذلك مساهمة كبيرة في تطوير الاقتصاد المحلي وزيادة الإيرادات المالية للمنطقة، وله فوائد اجتماعية جمة. بفضل المزايا الهيكلية لفرن تسينغهوا ذو جدار التبريد بالماء والفحم المطحون، يمكن إجراء تعديلات بسهولة على أفران التحلل الحراري الحالية المبطنة بطوب مقاوم للحرارة والمستخدمة لمعالجة مزيج الماء والفحم المطحون. وهذا يوفر آفاق تطور أوسع لنشر وتطبيق فرن تسينغهوا ذي جدار التبريد بالماء والفحم المطحون. توفر تقنية تغويز الفحم في فرن تسينغهوا طريقًا مبتكرًا لتطوير استخدام الفحم النظيف، وذلك من خلال الاستفادة من الموارد الوفيرة من الفحم ذي "القيمة العالية والإنتاجية العالية والنقاء العالي". وقد بدأ تشغيل الجيل الثاني من تقنية تغويز الفحم باستخدام معجون الفحم والمبرد بالماء في فرن تسينغهوا في شركات يانغمياو فنغشي في شانشي، وتيانيه في شينجيانغ، ويانغمياو جيشان. كما تم توقيع عقود مع أكثر من عشر شركات، منها شركة شيجياتشوانغ يينغدينغ، وشركة ويفانغ يينغده، وشركة كراماي يينغده، وشركة تشونغهاي بتروليوم تيانيي للصناعات الكيميائية المحدودة، وشركة جيانغسو ديبانغ شينغهوا للتكنولوجيا الكيميائية المحدودة، وشركة شاندونغ جينتشنغ للتكنولوجيا الكيميائية المحدودة، ومجموعة خهبي تشنغيوان للصناعات الكيميائية، وشركة يانغتشوان للفحم (المجموعة) المحدودة، وشركة أولانتايان للطاقة والصناعات الكيميائية في منطقة شينغآنمونغ. حالياً، يتم تنفيذ تحسينات تقنية لأجهزة الجدران الباردة بالماء في أفران الطوب المقاوم للحرارة المستخدمة في مصانع تكرير الفحم التابعة لشركة جويتشو شويتشنغ للتعدين والكيماويات المحدودة، وفرع هاوليانغهي التابع لشركة هيلونغجيانغ بيداهوانغ للزراعة المساهمة المحدودة، وشركة آنهوي هوايهوا للطاقة والكيماويات الواقعة في الشمال الغربي. سيوفر ذلك آفاقًا تنموية أوسع لترويج وتطبيق تقنية الغلايات من نوع “تشينغهوا” ذات الجدران الباردة بالماء لخليط الماء والفحم. تم بناء مشروع شركة شينجيانغ تيانيه لإنتاج 200 ألف طن سنويًا من الإيثيلين جلايكول، وذلك وفقًا لمعدل إنتاج الغاز المُختزل الفعال (CO+H2) البالغ 120,000 نيوتن متر مكعب في الساعة. يستخدم جهاز التغويز تقنية التغويز بالفرن من نوع “تشينغهوا” مع جدران تبريد مصنوعة من خليط الماء والفحم. يبلغ ضغط الفرن 6.5 ميجا باسكال، وقطره 2800 مم، وهو فرن من نوع مزدوج. القدرة الإنتاجية لكل فرن من حيث كمية الفحم المستخدمة هي 1500 طن في اليوم. باستخدام الفحم البني المحلي من شينجيانغ، يبلغ تركيز العجينة عند استخدام الفحم البني وحده 53%، ومن خلال خلطه مع رماد الكوك، يمكن رفع قابلية التكوين إلى أكثر من 58%. الشكل 4 - وحدتا تحويل الفحم بفرن تشينغهوا في شركة شينجيانغ تيانيي
وحدة المحتوى: نوع الفحم المستخدم (شينهوا)
التحليل الصناعي:
الرطوبة Marwt%: 24.4
الرماد Adwt%: 6.56
المواد المتطايرة Vdwt%: 30.99
الكربون الثابت FCdwt%: 62.45
التحليل العنصري:
الكربون CCdwt%: 75.71
الهيدروجين HHdwt%: 3.7
النيتروجين NNdwt%: 0.54
الكبريت SSdwt%: 0.58
الأكسجين OOdwt%: 12.91
الكلور CLCLdwt%: 0.014
الزرنيخ AsAsdug/g: 0.35
القيمة الحرارية المنخفضة Qnet.arMJ/kg: 20.01
مؤشر القابلية للطحن HGI/100
درجة حرارة تشوه نقطة انصهار الرماد DT°C: 1250
درجة حرارة التليين ST°C: 1280
درجة حرارة السيولة FT°C: 1300
عملية التحضير المعتادة للعجينة:
تركيز العجينة %: 53.04
لزوجة العجينة المعتادة (100 ثانية⁻¹، 25 درجة مئوية) mPa.s: 954

الجدول الأول: مؤشرات فحم الليجنيت الخام لدى شركة شينجيانغ تيانيي
في أغسطس 2015، تم تشغيل أول فرن تشينغهوا ذي جدار تبريد بماء للفحم المائي في شركة شينجيانغ تيانيي بنجاح من المحاولة الأولى، وفي أقل من أسبوع تم إتمام كامل العملية اللاحقة. وفي أكتوبر 2015، بدأ تشغيل وحدتي فرن تشينغهوا بالتوازي، حيث أنتجتا كمية غاز فعالة تتجاوز 120,000 نم³/ساعة. حتى مارس 2016، تجاوزت فترة التشغيل المتواصل لفرن التغويز 100 يوم، محققةً بذلك الأهداف التصميمية المتمثلة في التشغيل المستقر والطويل الأمد والكامل والجيد. المؤشرات التقنية الرئيسية: تركيز خليط الفحم: 58% (مع إضافة 40% من رماد الفحم)، نسبة الغازات الفعالة: CO+H2 ≥ 78%， معدل استهلاك الأكسجين: ≤ 420 نم3/1000 نم3 (CO+H2)، معدل استهلاك الفحم: ≤ 620 كجم/1000 نم3 (CO+H2)، معدل تحويل الكربون: ≥ 98%، نسبة المواد القابلة للاحتراق في الراسب: ≤ 5%. حتى الآن، نجح فرن تسينغهوا ذو جدار التبريد بالماء والذي يستخدم معلق الفحم والماء في تحقيق تشغيل صناعي طويل الأمد في شركة تيانيه بمنطقة شينجيانغ. من خلال التشغيل الناجح في شركة “تيانيه” في شينجيانغ، وصل معدل استهلاك الطاقة الإجمالي لأفران تسينغهوا في عملية تحويل الغاز البني إلى طاقة، إلى مستوى متقدم على المستوى الوطني. السادس: آفاق تطور تكنولوجيا تحويل الفحم إلى غاز في جامعة تسينغهوا
1. تحسين القدرات الإنتاجية المتخلفة لمصانع الأسمدة النيتروجينية الصغيرة والمتوسطة
تستخدم معظم مصانع التكرير الكيميائي للفحم تقنية التحويل بواسطة سرير ثابت تحت الضغط الجوي، وتتميز هذه التقنية بارتفاع استهلاك الطاقة والانبعاثات والتلوث، بالإضافة إلى انخفاض الكفاءة، وهو ما يُعرف بـ “ثلاثة أرقام عالية ورقم واحد منخفض”. وتحت ضغوط “الثلاثة المرتفعة والواحد المنخفض”， أصبح من الضروري إجراء تعديلات على هيكل صناعة الكيماويات القائمة على الفحم وتحسينها. حاليًا، هناك أكثر من 500 شركة في الصين تعمل في مجال إنتاج الغاز باستخدام الأسرّة الثابتة، وهذه الشركات بحاجة إلى تحديث تقنياتها. ونظرًا لارتفاع تكلفة أفران التحويل بالضغط باستخدام الفحم المسحوق، فإنها لا تصلح للشركات الصغيرة والمتوسطة المنتجة للأسمدة النيتروجينية التي تواجه بالفعل صعوبات في البقاء. لذلك، ستكون تقنية التحويل باستخدام خليط الماء والفحم مع جدران تبريد مائية، والتي تتميز بتكلفة منخفضة، هي الخيار المفضل لدى العديد من الشركات الصغيرة والمتوسطة المنتجة للأسمدة النيتروجينية ومصنعي الغاز. مقارنةً بعملية إنتاج الغاز باستخدام السرير الثابت، يمكن خفض تكلفة إنتاج طن واحد من الأمونيا بأكثر من 500 يوان عن طريق تغيير نوع الفحم المستخدم وتقليل الاستهلاك. وبالنسبة للمصانع التي تنتج 200 ألف طن من الأمونيا سنويًا، يمكن توفير مليار يوان سنويًا في التكاليف. من خلال استخدام جدار التبريد بالماء في عملية تحويل الفحم إلى غاز باستخدام فرن تسينغهوا، لا يتم تحقيق الأمان والحماية البيئية فحسب، بل يطول أيضًا عمر الجهاز، كما ينخفض تكلفة الاستثمار والتشغيل. سيؤدي ذلك إلى تحسين كفاءة الإنتاج لدى الشركات بشكل كبير، ويساعد في حماية البيئة، كما يساهم في تطوير الاقتصاد المحلي وزيادة الإيرادات المالية للمنطقة، مما يخلق فوائد اجتماعية واقتصادية كبيرة. ٢. تقنية التحويل الكامل للفحم في صناعة الكيماويات الحديثة: تتميز مشاريع صناعة الكيماويات القائمة على الفحم باستهلاك كميات كبيرة من الفحم، واستخدام كميات كبيرة من المياه، بالإضافة إلى إنتاج كميات كبيرة من المياه الملوثة والغازات الضارة والنفايات الصلبة. من بين "النفايات الثلاث" الناتجة عن صناعة الكيماويات من الفحم، هناك العديد من المكونات الضارة ويصعب معالجتها. على سبيل المثال، فيما يتعلق بإنتاج الغاز الطبيعي من الفحم، فبالإضافة إلى عملية تحويل خليط الفحم والماء إلى غاز، فإن استخدام طرق التحويل في الأسرّة الثابتة أو الأسرّة المتدفقة يشكل تحديًا كبيرًا في مجال معالجة المياه العادمة، لدرجة أن هذا الموضوع تم تضمينه ضمن مشروع “863” للبحث العلمي. على الرغم من وجود العديد من تقنيات معالجة مياه الصرف الناتجة عن صناعة الفحم في البلاد حاليًا، إلا أن أداء هذه التقنيات غالبًا ما يكون غير مستقر، ناهيك عن تحقيق “الانبعاثات الصفرية”. نظرًا لصعوبة حل مشكلة معالجة المياه العادمة، تم تأجيل بدء تشغيل أو تدشين العديد من مشاريع الكيماويات القائمة على الفحم في الداخل مرارًا وتكرارًا. 　　في الوقت الحالي، تتطلب تقنيات التغويز المستخدمة في الصين، باستثناء تقنية تغويز الكوك الهيدروليكي، مثل أفران روتشي وBGL وأفران الفضاء وأفران GSP وأفران SHELL وأفران إندر، إضافة بخار أثناء عملية التغويز. والماء المطلوب لإنتاج البخار يجب أن يكون قد خضع لعملية إزالة الملوحة، حيث يتم الحصول على ماء مناسب للاستخدام في الغلايات من المياه النقية بعد معالجتها. ولا تتجاوز نسبة استخدام المياه 80%، أما في المناطق الجافة مثل منغوليا الداخلية وشينجيانغ، حيث تكون نسبة الملوحة في المياه مرتفعة، فإن نسبة استخدام المياه تكون أقل بكثير. في ظل التزايد المستمر في متطلبات حماية البيئة والضغوط المتزايدة على موارد المياه، من المرجح أن تصبح معالجة المياه الملوثة وترشيد استخدام المياه من بين العوامل الرئيسية التي ستحدد نجاح أو فشل أي مشروع في مجال الكيماويات النفطية. 　　فيما يتعلق بتقنية تحويل المسحوق الجاف إلى غاز، فإن عملية تحضير مسحوق الفحم تتضمن بشكل أساسي استخدام الغاز الوقودي أو وسائط أخرى لتجفيف الرطوبة الزائدة في الفحم، ويُطلب عادةً تجفيفه إلى حوالي 2%. يُعتبر هذا الجزء من الماء ثمينًا للغاية في بعض المناطق التي تعاني من نقص في الموارد المائية، مثل منطقة الحملة الداخلية وشينجيانغ، لكن حتى الآن لا توجد طريقة لاسترجاعه. للحفاظ على جفاف خطوط نقل مسحوق الفحم، يجب استخدام التدفئة بالبخار في هذه الخطوط، مما يؤدي إلى هدر كمية من السائل المتكثف الذي لا يمكن استرداده. 　 في عملية تغويز فرن تسينغهوا، يتم إضافة معظم الماء على شكل معجون فحم، ولا توجد متطلبات خاصة لمستوى رطوبة الفحم، كما أن المتطلبات المتعلقة بجودة الماء المضاف منخفضة أيضًا؛ حيث يُستخدم عادةً في تحضير المعجون مياه صرف صناعي عضوية يصعب معالجتها، مما يحقق فوائد بيئية. تتمثل عملية تحويل الفحم إلى غاز في إزالة الرطوبة الزائدة من الفحم، ثم إضافة كمية الرطوبة المطلوبة تدريجيًا. يجب إضافة الرطوبة المطلوبة في فرن التحويل على شكل بخار مشبع تحت ضغط عالٍ، أما الرطوبة المطلوبة في قسم التحويل فيجب إضافتها على شكل بخار مشبع أو ماء من الغلاية. لذلك، مقارنةً بتكنولوجيا التغويز في فرن تسينغهوا، فإن تكنولوجيا التغويز باستخدام البودرة الجافة تتطلب جودة أعلى للماء المستخدم، كما أن كمية الماء المطلوبة أكبر. بالنسبة لمشاريع تحويل الفحم إلى غاز طبيعي التي تحظى بشعبية حالياً، يُعتقد عموماً أن فرن لورجي يحتوي على نسبة تتراوح بين 8% و12% من الميثان، وأن إنتاج الغاز الطبيعي من الفحم باستخدامه اقتصادي نسبياً. لكن فرن لورجي لا يمكنه استخدام سوى قطع الفحم التي يتراوح حجمها بين 8 مم و50 مم، مما يجعل كميات كبيرة من الفحم المسحوق غير قابلة للاستغلال خلال عملية التعدين. بالإضافة إلى ذلك، فإن الفرن ينتج كميات كبيرة من مياه الصرف الصناعي المحتوية على الفينول والتي يصعب معالجتها. يستخدم فرن تحويل خليط الماء والفحم نظام تزويد بالفحم شبه المغلق، وطحن الفحم بالطريقة الرطبة، بالإضافة إلى عملية التحويل في سرير من التيارات الهوائية. يكون مستوى التلوث في جميع مراحل العملية منخفضًا، كما أن عمليتي التحويل والتكسير لا تحتاجان إلى بخار. يمكن استخدام مياه الصرف التي تحتوي على الكحول في طحن الفحم، وكمية المياه الناتجة قليلة، والملوثات الرئيسية في هذه المياه قليلة أيضًا؛ حيث يبلغ مستوى COD في المياه المستخلصة ما بين 200 إلى 760 ملليغرام/لتر، مما يسهل معالجتها بيولوجيًا. باستخدام تقنية التكرير بواسطة جدار التبريد بالماء في أفران تسينغهوا، يمكن، أولاً، استخدام الفحم المسحوق الناتج عن عملية استخراج الفحم ； ثانيًا، يمكن التخلص من المياه العادمة الناتجة عن فرن روتشي والتي يصعب معالجتها ； ثالثًا، يمكن توفير جزء من الاستثمارات في معالجة مياه الصرف الصحي ； رابعاً، يمكن توفير جزء من تكاليف تشغيل معدات معالجة مياه الصرف الصحي. 　　وعليه، بالنسبة لمشاريع تحويل الفحم إلى غاز طبيعي على وجه التحديد، يوصي الخبراء بضرورة القيام أولاً بتحقيق التوازن بين فحم الكتل وفحم المسحوق، وذلك بناءً على معدل تكتل الفحم الخام وكمية فحم المسحوق المستخدمة. وإذا بقي فائض من فحم المسحوق بعد هذا التوازن ولم تكن هناك وسائل استخدام أخرى له، فيجب عندئذٍ أن يُعتمد في وحدة التغويز على تكنولوجيا التغويز بسرير ثابت كأساس، مع الاستعانة بتكنولوجيا تغويز فرن تسينغهوا كعنصر مساعد، كما يجب تحقيق التوازن بين كميات المياه النقية والمياه العادمة لإعادة استخدامها. 　 سابعاً: خاتمة
في النهاية، يتلخص التنافس في العالم المعاصر في السعي وراء مصادر الطاقة. التجربة هي المصدر الأساسي للمعرفة؛ ففي الصين، يوجد أكثر من 1000 فرن من مختلف الأنواع، وبالتالي فإن الخبرات والدروس المستفادة كثيرة جداً. تحويل الفحم إلى غاز يُعد الطريقة الرئيسية والتقنية الأساسية لتحويل الفحم بطريقة نظيفة، واختيار طريقة فعالة واقتصادية لتشغيل هذه العملية أمر بالغ الأهمية لنجاح المشروع. لقد أدى النجاح في تطبيق تقنية التغويز باستخدام جدران تبريد مائية لسائل الفحم إلى فتح طريق مبتكر لاستغلال موارد الفحم “عالي الكبريت والكربون والهيدروجين” بطريقة نظيفة، كما عزز هذا الأمر بشكل كبير من مكانة بلادنا في مجال تغويز الفحم على المستوى العالمي، ووفر دعمًا تقنيًا قويًا لاستخدام الفحم بكفاءة وبطريقة صديقة للبيئة.