क्विंगहुआ भट्टी में कोयले के गैसीकरण संबंधी तकनीकों का विकास

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इस पोस्ट को अंतिम बार “चिंगहुआ लू” द्वारा 2016-8-8 09:57 को संपादित किया गया।
“चिंगहुआ लू” में कोयले के गैसीकरण संबंधी तकनीकों का विकास – स्रोत: बीजिंग यिंगडे चिंगदा टेक्नोलॉजी लिमिटेड।
I. सारांश: वर्तमान में, हमारे देश में कुल ऊर्जा खपत में कोयले का हिस्सा लगभग 66% है; कोयले की कुल खपत लगभग 370 मिलियन टन है। हमारे देश में ऊर्जा की विशेषता यह है कि यहाँ कोयला अधिक है, तेल की कमी है एवं प्राकृतिक गैस भी कम है। इसलिए, निकट भविष्य में कोयले पर आधारित ऊर्जा उपभोग की संरचना में कोई बड़ा परिवर्तन नहीं होगा। औद्योगीकरण एवं शहरीकरण के तेज़ होने के साथ, ऊर्जा खपत पर नियंत्रण एवं पर्यावरण संबंधी आवश्यकताएँ लगातार बढ़ रही हैं। इसलिए, कोयले का स्वच्छ एवं कुशल तरीके से उपयोग करना, एवं कोयले के बहुउद्देशीय उपयोग हेतु नई तकनीकों का विकास करना, वर्तमान में हमारे देश के लिए एक महत्वपूर्ण कार्य है। कोयले के बहुउद्देशीय उपयोग संबंधी कई तकनीकों में, गैसीकरण कोयले को स्वच्छ रूप में परिवर्तित करने हेतु सबसे महत्वपूर्ण एवं प्रमुख तकनीक है। हमारा देश, विश्व में कोयले के गैसीकरण तकनीक के सबसे बड़े उपयोगकर्ता देशों में से एक है। कोयले का गैसीकरण, कोयले आधारित रासायनिक उत्पादों, कोयले आधारित तरल ईंधन, सिंथेटिक प्राकृतिक गैस, IGCC विद्युत उत्पादन, हाइड्रोजन उत्पादन, एवं प्रत्यक्ष अपचयन विधि से इस्पात निर्माण जैसी प्रक्रियाओं का आधार है। कोयला उत्पादन में अग्रणी देश होने के नाते, कोयले का गैसीकरण चीन में कोयले के कुशल एवं स्वच्छ उपयोग को सुनिश्चित करने हेतु एक प्रमुख तकनीक है; यह कोयले के दहन से होने वाले पर्यावरणीय प्रदूषण को कम करने हेतु भी एक महत्वपूर्ण तकनीक है। गैसीकरण तकनीक, आधुनिक कोयला-रसायन उद्योग के विकास में सबसे महत्वपूर्ण एवं निर्णायक प्रक्रियाओं में से एक है। इसका चयन, स्थिरता, दक्षता एवं किफायती संचालन, किसी परियोजना की सफलता/असफलता में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। वर्तमान में, पेट्रोकेमिकल उद्योग में प्रचलित कोयला-गैसीकरण तकनीकें मुख्य रूप से दो श्रेणियों में आती हैं – अर्थात् वॉटर-कोल स्लरी फायरब्रिक तकनीक एवं ड्राई-पाउडर वॉटर-कूल्ड वॉल तकनीक। हालाँकि, इन दोनों तकनीकों में अपनी-अपनी कमियाँ भी हैं। इन दोनों तकनीकों की तुलना में, “वॉटर-कोयला-स्लरी वॉटर-कूल्ड वॉल गैसीकरण तकनीक” का उपयोग करने वाला द्वितीय पीढ़ी का “क्विंगहुआ भट्ठी”, वॉटर-कोयला-स्लरी आधारित अग्निरोधक ईंटों एवं ड्राई-पाउडर वॉटर-कूल्ड वॉल तकनीकों के सभी लाभों का पूरा उपयोग करता है; साथ ही, इन तकनीकों की कमियों से भी बचा जाता है। यह तकनीक, हमारे देश की स्वदेशी बौद्धिक संपदा का उत्कृष्ट उदाहरण है, एवं यह अंतरराष्ट्रीय स्तर की उन्नत गैसीकरण तकनीकों से भी आगे है। जैसे-जैसे “वॉटर-कोयला-स्लरी वॉटर-कूल्ड वॉल क्विंगहुआ भट्ठी” का उपयोग पेट्रोकेमिकल उद्योग में बढ़ेगा, इससे हमारे देश के कोयला-रसायन उद्योग का विकास और भी तेज होगा, एवं हमारा देश गैसीकरण तकनीकों के क्षेत्र में अग्रणी स्थान पर पहुँच जाएगा। द्वितीय, क्विंगहुआ भट्टियों का विकास-इतिहास: वर्ष 2001 से, क्विंगहुआ विश्वविद्यालय एवं बीजिंग डालीके टेक्नोलॉजी कंपनी लिमिटेड ने गैसीकरण तकनीक संबंधी अनुसंधान कार्य शुरू किए। वर्ष 2011 में, देश का सबसे बड़ा स्वतंत्र औद्योगिक गैस आपूर्तिकर्ता ‘यिंगडे गैस ग्रुप’ ने बीजिंग डालीको टेक्नोलॉजी कंपनी लिमिटेड की जगह ले ली। इसके बाद ‘टिंगहुआ फर्नेस आईआरपीए अलायंस’ की स्थापना हुई, एवं ‘बीजिंग यिंगडे टिंगहुआ टेक्नोलॉजी लिमिटेड’ नामक कंपनी भी स्थापित की गई। यह कंपनी ही टिंगहुआ फर्नेस संबंधी तकनीकों का एकमात्र विक्रेता है; साथ ही यह कंपनी टिंगहुआ विश्वविद्यालय के सहयोग से इन तकनीकों के विकास एवं प्रसार हेतु कार्य करती है। त्सिंगहुआ विश्वविद्यालय के थर्मल एनर्जी इंजीनियरिंग विभाग, कोयले के दहन, गैसीकरण एवं स्वच्छ कोयला प्रौद्योगिकियों के क्षेत्र में अनुसंधान एवं विकास के कार्यों में लंबे समय से सक्रिय है। इस विभाग ने कई **प्रमुख वैज्ञानिक एवं तकनीकी परियोजनाओं**, तथा राष्ट्रीय प्राकृतिक विज्ञान फंड, 863, 973 आदि परियोजनाओं को भी सफलतापूर्वक पूरा किया है। इसके परिणामस्वरूप, इस विभाग ने कई ऐसी उपलब्धियाँ हासिल की हैं, जो देश में अग्रणी हैं एवं अंतरराष्ट्रीय स्तर पर भी महत्वपूर्ण मानी जाती हैं। **863 योजना के समर्थन से (2002AA529050), वर्ष 2002 में प्रथम पीढ़ी के ‘त्सिंगहुआ रिएक्टर’ के मॉडल अध्ययन, शीत अवस्था में प्रवाह क्षेत्र संबंधी प्रयोगात्मक अध्ययन, संख्यात्मक अनुकरण एवं उष्ण अवस्था में अनुकरण संबंधी प्रयोगात्मक अध्ययन पूर्ण किए गए, तथा औद्योगिकीकरण की प्रक्रिया में आने वाली कुछ तकनीकी चुनौतियों का भी समाधान किया गया।** दहन प्रक्रिया में व्यापक रूप से उपयोग में आने वाली “स्तरीय वायु-प्रवाह” तकनीक एवं “ऊर्ध्वाधर साइक्लोन भट्ठी” की संरचना को गैसीकरण प्रक्रिया में नवीन तरीके से लागू किया गया। इससे गैसीकरण तकनीक संबंधी महत्वपूर्ण बाधाओं को दूर किया गया, एवं विदेशों द्वारा गैसीकरण तकनीक पर लगाए गए प्रतिबंध भी टूट गए। इस प्रकार, स्वदेशी स्वामित्व वाले गैसीकरण संबंधी पेटेंट भी विकसित किए गए। गैसीकरण संबंधी तकनीकों के अनुसंधान एवं विकास हेतु एक पूर्ण प्रयोगात्मक विधि-प्रणाली विकसित की गई; इससे चरणबद्ध रूप से ऑक्सीजन देने संबंधी महत्वपूर्ण तकनीकों में सुधार हुआ। ； उच्च अपचयकारी वातावरण में, ज्वलनशील गैसों में ऑक्सीजन जेट के द्वारा होने वाले दहन संबंधी सैद्धांतिक एवं प्रायोगिक अध्ययन किए गए। इस प्रकार, ऑक्सीजन जेट द्वारा होने वाले विपरीत-दहन संबंधी महत्वपूर्ण तकनीकी समस्याओं का समाधान किया गया। ； दबावपूर्ण परिस्थितियों में दबाव के, कोक-जलवाष्प वाष्पीकरण अभिक्रिया की गतिशीलता पर पड़ने वाले प्रभावों संबंधी मापदंडों में सुधार किया गया; इस प्रकार वाष्पीकरण भट्टियों के गतिशीलता संबंधी एक अधिक व्यापक एवं विश्वसनीय मॉडल विकसित किया गया। ； जल-कोयला स्लरी गैसीकरण यंत्रों की कोयले की विभिन्न प्रजातियों के प्रति संवेदनशीलता में और वृद्धि ह ； ऑक्सीजन-आधारित कोक निर्माण प्रक्रिया हेतु डिज़ाइन दिशानिर्देश एवं प्रक्रिया डिज़ाइन सामग्री तैयार की गई है। यिंगडे गैस ग्रुप के पास ऐसे वरिष्ठ इंजीनियर एवं तकनीशियन हैं, जिनके पास रसायन उद्योग संबंधी डिज़ाइन एवं संचालन संबंधी व्यापक अनुभव है। ये लोग लंबे समय से रसायन उद्योग संबंधी तकनीकों एवं प्रक्रियाओं के विकास एवं उत्पादन में कार्यरत हैं। रसायन उद्योग एवं गैसीकरण संबंधी क्षेत्रों में इनके पास व्यापक डिज़ाइन एवं संचालन संबंधी अनुभव एवं तकनीकी ज्ञान है। यिंगडे गैस ग्रुप एवं चिंगहुआ विश्वविद्यालय द्वारा संयुक्त रूप से स्थापित “बीजिंग यिंगडे चिंगदा टेक्नोलॉजी लिमिटेड” को चिंगहुआ विश्वविद्यालय द्वारा विशेष अधिकार दिए गए हैं; इस कंपनी को चिंगहुआ विश्वविद्यालय की गैसीकरण तकनीकों का एकाधिकार प्राप्त है। यह कंपनी चिंगहुआ विश्वविद्यालय की तकनीकों संबंधी योजनाओं के डिज़ाइन एवं उनके कार्यान्वयन में तकनीकी सहायता प्रदान करती है, एवं औद्योगीकरण की प्रक्रिया में आने वाली तकनीकी समस्याओं का समाधान भी करती है। प्रथम पीढ़ी की “क्विंगहुआ भट्टी” संबंधी अग्निरोधक ईंटों का उपयोग करने वाली गैसीकरण तकनीक (गैर-स्लैग-स्लैग वर्गीकृत गैसीकरण तकनीक) का उपयोग करके बनाए गए बड़े औद्योगिक संयंत्र, डाटांग हुलुनबेई में (18/30 परियोजना), ओर्डोस शहर में स्थित जिनचेंगताई केमिकल्स लिमिटेड कंपनी में (600,000 टन मेथनॉल उत्पादन हेतु संयंत्र), एवं शान्सी की यांगमेई फेंगशी फर्टिलाइजर्स ग्रुप की लिनयी शाखा में स्थापित किए गए। अब तक ये तीनों संयंत्र स्थिर रूप से कार्य कर रहे हैं। प्रथम पीढ़ी की “क्विंगहुआ भट्टी” संबंधी तकनीक को दिसंबर 2007 में चीनी पेट्रोलियम एवं रसायन उद्योग संघ द्वारा मूल्यांकन किया गया; इस मूल्यांकन में यह पाया गया कि यह तकनीक अंतरराष्ट्रीय स्तर पर उन्नत है। वर्ष 2009 में, इस तकनीक को “चीनी नाइट्रोजन उर्वरक उद्योग संघ” द्वारा उद्योग के विकास हेतु उपयोगी तकनीक के रूप में मान्यता दी गई। इसे वर्ष 2009 में पेट्रोकेमिकल एसोसिएशन द्वारा “वैज्ञानिक प्रगति का प्रथम पुरस्कार” भी दिया गया। 　 डांगतांग हुलुनबेई रासायनिक उर्वरक लिमिटेड की 180,000 टन/वर्ष की क्षमता वाली सिंथेटिक अमोनिया एवं 300,000 टन/वर्ष की क्षमता वाली यूरिया उत्पादन परियोजनाओं में, प्रथम पीढ़ी की “क्विंगहुआ फर्नेस” तकनीक का उपयोग किया गया है। इसमें 4.0 MPa दबाव एवं 2800 मिमी व्यास वाले दो गैसीकरण यंत्र भी शामिल हैं; साथ ही कोयला-प्यूरी तैयार करने हेतु आवश्यक उपकरण एवं अपशिष्ट जल के शोधन हेतु आवश्यक उपकरण भी उपलब्ध हैं। दातांग हुलुनबेईर (परियोजना संख्या 18/30) में, गैसीकरण हेतु कच्चे कोयले के रूप में हुलुनबेईर क्षेत्र में पाया जाने वाला भूरा कोयला ही उपयोग में आता है। कोयले एवं बिना-धुएँ वाले कोयले की तुलना में, ब्राउन कोयले की कीमत कम होती है; इसकी अभिक्रियाशीलता अधिक होती है। लेकिन इसकी ऊष्मा-मूल्य क्षमता कम होती है, एवं इसमें जल-सामग्री की मात्रा अधिक होती है – आमतौर पर 25% से 60% तक। 　　हमारे देश के ब्राउन कोयला संसाधनों का बेहतर उपयोग करने हेतु, पिछले कुछ वर्षों में घरेलू एवं विदेशी स्तर पर फिक्स्ड-बेड गैसीकरण, फ्लोटिंग-बेड गैसीकरण एवं पाउडर-कोयला गैसीकरण जैसी कई गैसीकरण तकनीकों का उपयोग किया गया है। हालाँकि, इन सभी तकनीकों में भट्ठी में डाले जाने वाले ब्राउन कोयले को पहले ही कुछ हद तक प्रसंस्कृत करना आवश्यक है; इसके लिए बहुत अधिक निवेश की आवश्यकता होती है। खासकर, कुछ तकनीकों में बड़ी मात्रा में ताजे पानी का उपयोग होता है, एवं बड़ी मात्रा में अपशिष्ट जल भी उत्पन्न होता है। इससे कोयला-रसायन उद्योग पर पर्यावरणीय दबाव बढ़ जाता है। 　 पेट्रोकेमिकल उद्योग, कई वर्षों से ऐसी तकनीक की तलाश में है; ताकि भूरे कोयले का उपयोग कम लागत, उच्च दक्षता एवं पर्यावरण-अनुकूल तरीके से कोयला-रसायन उद्योग में किया जा सके। 2012 तक, प्रथम पीढ़ी की त्सिंगहुआ बॉयलर गैसीकरण तकनीक के सफल उपयोग ने लोगों को आशा दी। जून 2012 में, डाटांग हुलुनबेई फर्टिलाइजर्स लिमिटेड में, दुनिया का पहला ब्राउन कोयला-आधारित गैसीकरण उपकरण सफलतापूर्वक संचालित किया गया। और जनवरी 2013 में, दो ब्राउन कोल गैसीफायरों को 240 घंटों तक एक साथ चलाने में सफलता प्राप्त हुई। वर्ष 2015 के अंत में, दातांग हुलुनबेई रासायनिक उर्वरक कंपनी को फिर से एक शानदार सफलता मिली। दुनिया का पहला “ब्राउन कोयला-जलीय कोयला स्लरी गैसीकरण उपकरण” 18.30 परियोजना, निर्धारित समय से पहले ही कार्यरत हो गया! 　 त्सिंगहुआ भट्टी में उपयोग होने वाली गैसीकरण तकनीक से पहले, जल-कोयला स्लरी का उपयोग गैसीकरण हेतु किया जाता था। यदि भूरे कोयले का उपयोग किया जाए, तो भूरे कोयले में उच्च मात्रा में जल होने के कारण जल-कोयला स्लरी बनाना कठिन हो जाता है; इस प्रकार बनने वाली स्लरी की सांद्रता 53% के आसपास ही होती है। उस समय लोगों की पारंपरिक मान्यता यह थी कि 58% से कम सांद्रता वाली जल-कोयला स्लरी का उपयोग गैसीकरण हेतु नहीं किया जा सकता। लेकिन डांगतांग हुलुनबेई रासायनिक उर्वरक लिमिटेड में, क्विंगहुआ भट्टी संबंधी गैसीकरण उपकरण, हुलुनबेई शहर में उपलब्ध ब्राउन कोयले के संसाधनों का उपयोग करता है; इसमें डोंगमिंग खदान से प्राप्त ब्राउन कोयले का ही उपयोग गैसीकरण हेतु किया जाता है। कोयले का घनत्व 46% से 51% के बीच होता है, एवं यह उपकरण स्थिर रूप से कार्य करता है। जून 2012 से अब तक यह उपकरण सुचारू रूप से कार्य कर रहा है। इससे यह स्पष्ट होता है कि भूरी कोयले जैसे कम-गुणवत्ता वाले कोयले के उपयोग हेतु त्सिंगहुआ गैसीफिकेशन तकनीक में महत्वपूर्ण प्रगति हुई है। इस तकनीक का उपयोग देश में कठिनाई से संभाले जाने वाले भूरे कोयले के संसाधनों के विकास हेतु एक उपयुक्त तरीका है। 　 क्विंगहुआ भट्टी तकनीक के कारण ब्राउन कोयले के उपयोग में जो परिणाम प्राप्त हुए, उसने इस क्षेत्र की अन्य कंपनियों का ध्यान आकर्षित किया। जुलाई 2013 में, नेइमोंग वुलानताइआन एनर्जी एंड केमिकल्स लिमिटेड द्वारा 13.5 लाख टन सिंथेटिक अमोनिया उत्पादन हेतु चलाया जा रहा परियोजना में “दूसरी पीढ़ी की क्विंगहुआ भट्टी तकनीक” (वॉटर-कोयला-स्लरी वॉटर-कूल्ड वॉल गैसीकरण तकनीक) का उपयोग किया गया। इस परियोजना में शिंगआनमेंग क्षेत्र में उपलब्ध ब्राउन कोयले का ही उपयोग किया गया, एवं कोयला-स्लरी की सांद्रता 53% रही। निर्माण परियोजना शुरू करने से पहले, उलानताइयान एनर्जी एंड केमिकल्स लिमिटेड ने लगभग चार साल तक विभिन्न तकनीकों का मूल्यांकन किया। घरेलू एवं विदेशी स्तर पर उपलब्ध दस से अधिक गैसीकरण तकनीकों का तकनीकी एवं आर्थिक मूल्यांकन करने के बाद, अंततः यह निष्कर्ष निकाला गया कि “किंगडम फर्नेस” ही शिंगआनमेंग के ब्राउन कोयले के गैसीकरण हेतु सबसे उपयुक्त तकनीक है। वर्ष 2013 में ही, शिनजियांग तियानये कंपनी की 2 लाख टन प्रति वर्ष इथेनॉल उत्पादन करने वाली परियोजना, एवं शिनजियांग गुओताई शिनहुआ माइनिंग कंपनी की 1,4-ब्यूटानॉल उत्पादन करने वाली परियोजना में भी उत्पादन हेतु “क्विंगहुआ भट्ठियों” का ही उपयोग किया गया। इन परियोजनाओं में शिनजियांग के भूरे कोयले का ही उपयोग किया गया, एवं कोयले का घनत्व 53% रहा। कम सांद्रता वाले वॉटर कोल स्लरी के उपयोग संबंधी तकनीकें, आज “दूसरी पीढ़ी के त्सिंगहुआ भट्टियों” के लिए बाजार में अपनी जगह बनाने हेतु एक महत्वपूर्ण हथियार बन चुकी वर्ष 2005 में, त्सिंगहुआ विश्वविद्यालय ने दूसरी पीढ़ी के “त्सिंगहुआ भट्ठी” के विकास का कार्य शुरू किया। दूसरी पीढ़ी की इस भट्ठी में, गैसीकरण भट्ठी के दहन कक्ष में जल-शीतलन प्रणाली का उपयोग किया गया है। भट्ठी के अंदरूनी हिस्से में भी ऐसी ही जल-शीतलन प्रणाली है; यह प्रणाली पूरी भट्ठी के दबाव-प्रतिरोधी आवरण के भीतर स्थित है। जब गैसीकरण भट्टी संचालित होती है, तो गैसीकरण प्रक्रिया के दौरान बनने वाली राख की परत, वॉटर-कूल्ड वॉलों की रक्षा करने में सहायक होती है; इससे वॉटर-कूल्ड वॉलों की नलियाँ राख के कारण क्षतिग्रस्त नहीं होतीं, और इस तरह “राख का ही उपयोग राख के विरुद्ध किया जाता है”। 22 अगस्त, 2011 को, विश्व का पहला जल-शीतित दीवार वाला कोयला-पानी के घोल से गैसीकरण भट्ठी शान्सी के यांगमेई फेंगशी फर्टिलाइज़र उद्योग में सफलतापूर्वक चालू हुई। पहली ही बार में यह स्थिर रूप से कार्य करने लगी, एवं इसके अनुसंधान एवं डिज़ाइन के उद्देश्य भी पूरे हुए। 9 जनवरी, 2012 तक की योजना के अनुसार मरम्मत की गई, जिससे कोयला-रसायन उद्योग में पहली बार ऐसा संभव हुआ कि उत्पादन 140 दिनों तक सुरक्षित, स्थिर एवं निरंतर तरीके से जारी रहा। 3 सितंबर, 2012 को, चीनी पेट्रोलियम एवं रसायन उद्योग संघ ने बीजिंग में विशेषज्ञों की एक बैठक आयोजित की; इस बैठक में “वॉटर-कोयला स्लरी वाले थिंगहुआ भट्टियों में गैसीकरण तकनीक” संबंधी वैज्ञानिक उपलब्धियों का मूल्यांकन किया गया। 72 घंटों तक लगातार संचालन के बाद पता चला कि यह उपकरण स्थिर रूप से काम करता है; इसका स्वचालन स्तर उच्च है, यह सुरक्षित एवं विश्वसनीय है, एवं इसका नियंत्रण भी अच्छा है। ； निवेश एवं संचालन लागत कम है; कोयले के विभिन्न प्रकारों के लिए यह उपयुक्त है। ； इस उपकरण में पूरी तरह से हमारे देश की स्वदेशी तकनीकों एवं घरेलू उपकरणों का ही उपयोग किया गया है; इसलिए इसकी स्वदेशीकरण दर 100% है। मूल्यांकन आंकड़े निर्धारित मानदंडों के अनुरूप हैं: ऑक्सीजन की खपत 404.3 Nm³/1000 Nm³ (CO+H2), कोयले की खपत 605.0 किग्रा/1000 Nm³ (CO+H2); सिंथेटिक गैस में CO+H2 की मात्रा 78.46%, जबकि कार्बन का रूपांतरण दर 97.6% है। मूल्यांकन समिति का मानना है कि इस गैसीकरण उपकरण में उल्लेखनीय नवाचार है; इसके पास स्वतंत्र बौद्धिक संपदा अधिकार भी हैं। साथ ही, इसमें “वॉटर-कोयला-पेस्ट आधारित अग्निरोधक ईंटें” एवं “ड्राई-पाउडर वॉटर-कूल्ड वॉल वाले गैसीकरण उपकरणों” के फायदे भी हैं। इसके समग्र प्रदर्शन उत्कृष्ट हैं, एवं इससे स्पष्ट आर्थिक एवं सामाजिक लाभ होते हैं। कुल मिलाकर, यह तकनीक अंतरराष्ट्रीय स्तर पर अग्रणी है; इसलिए समिति ने इस तकनीक को स्वीकार करने पर सर्वसम्मति से सहमति व्यक्त की। उच्च-दाब वाली गैसीकरण प्रौद्योगिकी को, फीडिंग विधि के आधार पर, दो प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है – कोयला-पानी स्लरी द्वारा फीडिंग (गीली विधि) एवं सूखे कोयले द्वारा फीडिंग (शुष्क विधि)। गीली विधि से कोयला-पानी का मिश्रण आपूर्ति करने पर, द्रव प्रवाह स्थिर एवं विश्वसनीय रहता है। इससे गैसीकरण भट्टी में ऑक्सीजन एवं कोयले का अनुपात नियंत्रित सीमा में रहता है, जिससे गैसीकरण भट्टी स्थिर रूप से कार्य करती रहती है। शुष्क विधि से कच्चा माल भेजने हेतु उच्च दबाव वाली प्रणाली का उपयोग किया जाता है; इस कारण कोयले का प्रवाह अस्थिर रहता है, जिससे गैसीकरण यंत्र में ऑक्सीजन एवं कोयले का अनुपात बिगड़ जाता है। इससे गैसीकरण यंत्र के सुरक्षित संचालन पर प्रभाव पड़ता है। साथ ही, गीली विधि से इनपुट देने पर उच्च दबाव पर संचालन संभव होता है; गैसीकरण प्रणाली 4.0 MPa, 6.5 MPa एवं 8.7 MPa के दबावों पर भी सफलतापूर्वक कार्य कर सकती है। वर्तमान में, ड्राई पाउडर फीडिंग वाले गैसीकरण यंत्रों में अधिकतम दबाव केवल 4.0 MPa ही है। गैसीकरण प्रणाली के दबाव को बढ़ाने से उपकरणों का आकार कम हो जाता है, प्रणाली की संचालन ऊर्जा में कमी आती है, एवं रासायनिक प्रणालियों में सम-दबाव वाला संश्लेषण संभव हो जाता है। गैसीकरण भट्टियों को संरक्षण संरचना के आधार पर दो श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है – अग्निरोधक ईंटें, एवं जल- वॉटर-कूल्ड वॉल संरचना के उपयोग से, गैसीकरण भट्टी का संचालन तापमान 1500℃ या उससे अधिक तक पहुँच सकता है। इससे गैसीकरण भट्टी की कोयले की विविध प्रजातियों के प्रति संवेदनशीलता बढ़ जाती है, एवं संचालन संबंधी लागतें कम हो जाती हैं। जबकि, अग्निरोधी ईंटों वाले गैसीकरण भट्टियों का संचालन तापमान 1400℃ से अधिक नहीं होना चाहिए। दूसरी पीढ़ी का “क्विंगहुआ भट्ठी” – वॉटर-कोयला स्लरी वाली जल-शीतलित दीवारों वाली क्विंगहुआ भट्ठियों का सफल विकास एवं उनका उपयोग, शुष्क-पद्धति में कोयला इस्तेमाल करने वाली जल-शीतलित दीवारों वाली भट्ठियों में होने वाली समस्याओं, एवं आर्द्र-पद्धति में कोयला इस्तेमाल करने वाली भट्ठियों में विभिन्न प्रकार के कोयलों के उपयोग से जुड़ी समस्याओं ； “तीन उच्च” गुणों वाले कोयले का गैसीकरण संभव हो गया; इससे गैसीकरण हेतु आवश्यक कोयला स्थानीय स्तर पर ही उपलब्ध हो गया, जिससे भट्टियों में ； साथ ही, वॉटर-कोल स्लरी कूल्ड वॉल गैसीफिकेशन तकनीक की विशेषताएँ, कोयले के स्वच्छ एवं कुशल उपयोग की वर्तमान प्रवृत्ति के अनुरूप हैं। वर्ष 2012 में, “वॉटर-कोयला स्लरी वॉटर-कूल्ड वॉल तकनीक” को उद्योग एवं सूचना प्रौद्योगिकी मंत्रालय की “उन्नत गैसीकरण ऊर्जा-बचत तकनीकों के प्रसार हेतु कार्ययोजना” में शामिल किया गया। वर्ष 2015 में, उद्योग एवं सूचना प्रौद्योगिकी मंत्रालय तथा वित्त मंत्रालय ने संयुक्त रूप से “औद्योगिक क्षेत्र में कोयले के स्वच्छ एवं कुशल उपयोग हेतु कार्य योजना (2015-2020)” जारी की। इस योजना में, “वॉटर-कोयला-स्लरी वाले वॉटर-कूल्ड वॉल वाले चिंगहुआ भट्ठियाँ” को औद्योगिक क्षेत्र में कोयले के कुशल उपयोग हेतु 21 महत्वपूर्ण तकनीकों में शामिल किया गया। तीन, क्विंगहुआ भट्टी में गैसीकरण प्रक्रिया का सिद्धांत
क्विंगहुआ भट्टी में गैसीकरण प्रक्रिया में कोयले को कच्चे माल के रूप में उपयोग किया जाता है, एवं शुद्ध ऑक्सीजन को गैसीकरण हेतु एजेंट के रूप में प्रयोग में लाया जाता है। इस प्रक्रिया में उच्च तापमान पर आंशिक ऑक्सीकरण होता है, जिससे CO+H2 जैसे घटकों वाली गैस उत्पन्न होती है। इस गैस को ठंडा करने हेतु वॉटर बाथ एवं वॉशिंग टॉवर का उपयोग किया जाता है; इसके बाद शुद्ध गैस को आगे की प्रक्रियाओं हेतु कच्चे गैस के रूप में उपयोग में लाया जाता है। वॉटर-कोल स्लरी गैसीफिकेशन प्रक्रिया एक अकार्बनिक आंशिक ऑक्सीकरण प्रक्रिया है। उच्च शुद्धता वाली ऑक्सीजन को वॉटर-कोयला मिश्रण के साथ विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए बर्नरों के माध्यम से मिलाकर गैसीकरण भट्टी में डाला जाता है। उच्च तापमान एवं दबाव की स्थितियों में यहाँ आंशिक ऑक्सीकरण अभिक्रिया होती है, जिससे CO एवं H2 जैसे पदार्थ उत्पन्न होते हैं। गैसीकरण भट्टी में कोयला मिश्रण एवं ऑक्सीजन के बीच होने वाली मुख्य अभिक्रियाएँ निम्नलिखित हैं:
CmHnOsr + m/2 O2 → mCO + (n/2 – r)H2 + rH2S
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

गैसीकरण भट्टी में मुख्य रूप से तीन प्रकार की अभिक्रियाएँ होती हैं – कार्बन का ऑक्सीकरण, जलवाष्प का विघटन, एवं कार्बन डाइऑक्साइड का अपचयन। कार्बन के ऑक्सीकरण से बहुत अधिक ऊष्मा उत्पन्न होती है; यह ऊष्मा ही अन्य दो अभिक्रियाओं एवं भट्टी में उच्च तापमान बनाए रखने में सहायक होती है। गैसीकरण अभिक्रिया के उत्पाद मुख्य रूप से CO+H2 होते हैं; साथ ही थोड़ी मात्रा में H2O(g), CO2, H2S, CH4, N2 आदि गैसें भी उत्पन्न होती हैं। गैस-प्रवाह बेड, एक द्विप्रणालीय समानांतर प्रवाह वाला विघटनकारी रिएक्टर है। कोयले का घोल एवं गैसीकरण एजेंट आपस में अच्छी तरह मिश्रित होते हैं; फिर विशेष नोजलों के द्वारा यह मिश्रण रिएक्शन चैम्बर में प्रवेश करता है। इससे तुरंत ही आग लग जाती है, एवं 1300–1700°C तक का तापमान उत्पन्न होता है। ऑक्सीजन एवं कोयले का मिश्रण नोजल के माध्यम से गैसीकरण भट्टी में पहुँचता है, एवं कुछ ही सेकंडों में वहाँ गैसीकरण हो जाता है। उच्च रूपांतरण दर प्राप्त करने हेतु, आंशिक ऑक्सीकरण के माध्यम से ऊर्जा प्राप्त की जाती है; ताकि गैसीकरण भट्टी, कोयले के राख-बिंदु से अधिक तापमान पर ही अभिक्रिया कर सके। अभिक्रिया का तापमान, चुने गए कोयले की प्रकृति के आधार पर निर्धारित किया जाता है; गैसीकरण का दबाव, प्रक्रिया की आवश्यकताओं के आधार पर निर्धारित किया जाता है। गैसीकरण अभिक्रिया बहुत तेज़ गति से होती है; ठोस पदार्थों का भट्टी में रहने का समय आम तौर पर कुछ ही सेकंड होता है। अभिक्रिया के परिणामस्वरूप उत्पन्न होने वाली सिंथेटिक गैस में मीथेन की मात्रा बहुत कम होती है – आम तौर पर 0.1% से भी कम। कार्बन का रूपांतरण दर 98% तक होता है। चूँकि अभिक्रिया का तापमान अधिक होता है, इसलिए टार, फेनॉल एवं उच्च-कार्बन वाले हाइड्रोकार्बन जैसे अवशेष उत्पन्न नहीं होते। इस कारण पर्यावरण पर कम प्रदूषण होता है, एवं अपशिष्ट जल का उत्सर्जन भी कम होता है। वाष्पीकरण प्रक्रिया तीन भागों में विभाजित है: पेस्ट निर्माण प्रक्रिया, वाष्पीकरण प्रक्रिया, एवं राख जल शोधन प्रक्रिया। कच्चा कोयला, पानी एवं थोड़े मात्रा में अन्य पदार्थों को कोयला-पीसने वाली मशीन में पीसकर 58–65% घनत्व वाला कोयला-स्लरी तैयार किया जाता है। इस कोयला-स्लरी को उच्च दबाव वाले पंपों की सहायता से प्रक्रिया-ज्वालाकोणों के माध्यम से वॉटर-कूल्ड वॉल वाले गैसीकरण भट्टियों में भेजा जाता है। ； वायुमंडल से प्राप्त ऑक्सीजन, प्रक्रिया-ज्वालाकोणों के माध्यम से गैसीकरण भट्टी में पहुँचती है। कोयले का घोल एवं ऑक्सीजन, गैसीकरण कक्ष में आपस में अभिक्रिया करके सिंथेटिक गैस एवं स्लैग जैसे उत्पादों का निर्माण करते हैं। इन उत्पादों को ठंडा करने हेतु गैसीकरण भट्टी के निचले भाग में स्थित कूलिंग चैंबरों का उपयोग किया जाता है। ठंडा होने के बाद, सिंथेटिक गैस सिंथेटिक गैस पाइपलाइनों के माध्यम से शुद्धिकरण प्रणाली में जाती है। ； ठंडा होने के बाद, गलित अवशेष लॉक-हॉपर एवं अपशिष्ट निकासी पाइपलाइनों के माध्यम से नियमित रूप से अपशिष्ट तालाब में डाले जाते हैं। बारीक अवशेषों युक्त काला पानी अपशेष जल शोधन प्रणाली में जाता है; वहाँ से उपचार के बाद यह पुनः प्रणाली में ही उपयोग हेतु भेजा जाता है। चित्र 1 – पल्प निर्माण प्रक्रिया का सरल चित्र
चित्र 2 – गैसीकरण प्रक्रिया का सरल चित्र
http://ydqd.yingdegas.com/chinese/DataBase/UploadFile/20160808091722822.jpg
चित्र 3 – राख जल शोधन प्रक्रिया का सरल चित्र

IV. वॉटर-कोयला पल्प आधारित थिंगहुआ भट्ठी की तकनीकी विशेषताएँ
4.1 उच्च सुरक्षा: वॉटर-कोयला पल्प का उपयोग करने से ऑपरेशन सुरक्षित एवं विश्वसनीय रहता है; इससे कोयले के अस्थिर उपयोग, आग लगने का खतरा, विस्फोट का खतरा, एवं रिसाव जैसी समस्याओं से बचा जा सकता है। वॉटर कूलिंग वॉल में, थर्मल इंजीनियरिंग के क्षेत्र में प्रचलित “ऊर्ध्वाधर ट्यूब” संरचना का उपयोग किया गया है; इससे न केवल जल-परिसंचरण की सुरक्षा सुनिश्चित होती है, बल्कि जटिल ताप-संपीड़न संबंधी समस्याओं से भी बचा जा सकता है। जल-चक्र, प्राकृतिक चक्र के अनुसार ही कार्य करता है; जबरदस्ती चक्रण भी संभव है। आपातकालीन स्थितियों में भी प्राकृतिक चक्र ही जारी रहता है, जिससे वॉटर-कूलिंग वॉलों का सुरक्षित संचालन सुनिश्चित होता है। 4.2 कोयले के प्रकारों के अनुकूलन की क्षमता अधिक है: गैसीकरण तापमान, अग्निरोधक सामग्री द्वारा सीमित नहीं होता; औद्योगिक रूप से 1520°C (या उससे अधिक) तापमान पर भी गैसीकरण संभव है। गैसीकरण अभिक्रिया की गति तेज है, कार्बन का रूपांतरण दर भी अधिक है। कोयले के विभिन्न प्रकारों के लिए यह प्रक्रिया उपयुक्त है; इससे उच्च राख-सामग्री, उच्च राख-गलनांक एवं उच्च सल्फर-सामग्री वाले कोयलों का भी उपयोग संभव हो जाता है। इस प्रकार, स्थानीय स्तर पर कोयले का गैसीकरण आसानी से संभव हो जाता है। 4.3 उच्च सिस्टम कार्यक्षमता: यह उपकरण निरंतर एवं स्थिर रूप से कार्य करता है। फ्यूजन हेड को विशेष तरीके से डिज़ाइन किया गया है; इसके कारण इसे लगातार 120 दिनों तक चलाया जा सकता है। प्रति वर्ष अब इसे फायरप्रूफ ईंटों को बदलने हेतु बंद नहीं करना पड़ता, इस प्रकार इसका वार्षिक कार्यकाल 8000 घंटों तक हो सकता है। 4.4 पर्यावरण-अनुकूल एवं हरित: अभिक्रिया का तापमान अधिक होता है; अवशेष कार्बन की मात्रा कम होती है। इसके कारण टार, फीन एवं उच्च स्तरीय हाइड्रोकार्बन जैसे अवांछित उत्पाद नहीं बनते। इसलिए यह पर्यावरण के लिए कम हानिकारक है; साथ ही, अपशिष्ट जल की मात्रा भी कम होती है, जिससे इसे आसानी से एकत्र करके संसाधित किया जा सकता है। ； साथ ही, पल्पिंग खंड में विभिन्न प्रकार के कठिन से निपटने वाले कार्बनिक अपशिष्ट जलों का उपयोग किया जा सकता है। 4.5 सिस्टम जल्दी ही शुरू हो जाता है: इग्निशन एवं तापन की प्रक्रिया सरल हो गई है; इग्निशन एवं कच्चे माल को डालने की प्रक्रियाएँ एक ही चरण में पूरी हो जाती हैं। वॉटर-कोल स्लरी को प्रज्वलित करने हेतु अद्वितीय “फायर-इग्निशन” तकनीक का उपयोग किया जाता है; इससे गैसीफायर को ठंडी अवस्था से पूर्ण भार तक पहुँचने में केवल पाँच घंटे लगते हैं। 4.6 ऊर्जा संरक्षण: गैसीकरण के लिए आवश्यक दबाव उच्च होता है; इस दबाव पर कच्चे माल के परिवहन प्रणाली का कोई प्रभाव नहीं पड़ता। अतः बाद के चरणों की आवश्यकताओं के अनुसार दबाव का उचित चयन किया जा सकता है। इससे मेथनॉल संश्लेषण जैसी प्रक्रियाओं में दबाव समान रहता है, एवं ऊर्जा की खपत भी कम होती है। ऐसा कोयला, जिसे “उच्च राख-सामग्री, उच्च राख-गलनांक, उच्च सल्फर” वाले कोयले को भी पचाया जा सकता है; इसके कारण कोयले को स्थानीय स्तर पर ही गैस में बदलना संभव हो जाता है। इससे परिवहन लागत में बचत होती है, एवं कोयले का मू ； अग्निरोधक ईंटों को बदलने की आवश्यकता कम हो जाती है; इससे हर साल 3 मिलियन से अधिक रुपयों की बचत होती है। ； 4.7 निवेश में बचत: गैसीकरण उपकरणों का 100% घरेलू स्तर पर निर्माण होने के कारण, देश में उपयोग में आने वाली अन्य दबाव-आधारित गैसीकरण तकनीकों की तुलना में निवेश में 30–50% की बचत होती है। 4.8 तकनीकी विवरणों का सही तरीके से प्रबंधन: उद्योगीकरण की प्रक्रिया में, “चिंगहुआ फर्नेस गैसीकरण तकनीक” में कई नवाचार हैं; जैसे कि वॉशिंग टॉवर के नीचे स्थित गैस वितरण उपकरण, जिसके कारण राख युक्त पानी एवं कोयला गैस आपस में अच्छी तरह मिल जाते हैं। इससे कोयला गैस की सफाई प्रक्रिया प्रभावी ढंग से हो पाती है। ； वेपराइज़र टैंक में उपस्थित रिंग-टाइप डिस्ट्रीब्यूटरों की संरचना, वेपराइज़ेशन सिस्टम की मरम्मत को आसान बनाती है। ； वैक्यूम फ्लेशिंग की प्रणाली में उपयोग होने वाले तरल-सीलिंग डिज़ाइन के कारण, फ्लेशिंग टैंक में कोई अवरोध नहीं होता। ऐसे सुधारों के कारण गैसीकरण प्रणाली लंबे समय तक स्थिर रूप से कार्य कर पाती है। पाँचवाँ, क्विंगहुआ भट्टी का सफल प्रसार – कोयला-तरल पदार्थ वाली जल-शीतलन दीवार वाली भट्टियाँ। क्विंगहुआ भट्टी में उपयोग होने वाली गैसीकरण तकनीक, ऊष्मा-इंजीनियरिंग एवं रासायनिक इंजीनियरिंग जैसे विभिन्न क्षेत्रों के ज्ञान का संयोजन है। ऐसी भट्टियाँ विभिन्न प्रकार के कोयलों के उपयोग हेतु उपयुक्त हैं; इससे कच्चे कोयले की आपूर्ति स्थानीय स्तर पर हो पाती है, जिससे कच्चे माल की लागत कम हो जाती है। इस तकनीक के द्वारा कोयले का अधिक पर्यावरण-अनुकूल उपयोग संभव हो गया है, एवं “उच्च गुणवत्ता वाले” कोयला संसाधनों का उपयोग करके एक नया मार्ग खोजा गया ह यदि प्रतिदिन 1000 टन कोयला उपयोग में आता है, तो कच्चे कोयले की कीमत में 100 रुपये/टन की कमी से प्रत्येक भट्ठी की वार्षिक लागत में 30 मिलियन रुपये से अधिक की बचत होगी। अग्निरोधक ईंटों के स्थान पर वॉटर-कूल्ड वॉल का उपयोग करने से, अग्निरोधक ईंटों की मरम्मत पर आने वाला खर्च कम हो जाता है। अग्निरोधक ईंटों का उपयोग आमतौर पर लगभग 1.5 वर्षों तक ही किया जाता है; प्रत्येक बार इन ईंटों को बदलने में लगभग 2 मिलियन रुपये का खर्च आता है। यदि वॉटर कूलिंग वॉल की आयु 10 वर्षों के रूप में मानी जाए, तो समग्र रूप से हर वर्ष 10 लाख से अधिक रुपयों की रखरखाव लागत बच सकती है। वॉटर-कोयला स्लरी वाले वॉटर-कूल्ड वॉल गैसीकरण भट्टियों में, अग्निरोधक ईंटों का उपयोग करने वाली अन्य गैसीकरण भट्टियों की तुलना में, इन भट्टियों के संचालन से बहुत ही महत्वपूर्ण आर्थिक एवं सामाजिक लाभ प्राप्त होते हैं। कोयले के गैसीकरण की प्रक्रिया, कोयले को स्वच्छ रूप में परिवर्तित करने हेतु एक महत्वपूर्ण तकनीक है। “वॉटर-कोल स्लरी कूल्ड वॉल चिंगहुआ फर्नेस” ऐसी ही एक तकनीक है; इसकी विशेषताओं में विभिन्न प्रकार के कोयलों के लिए उपयुक्तता, उच्च गैसीकरण दर, कम प्रदूषण, उच्च दक्षता एवं स्थिर संचालन शामिल हैं। अन्य समान तकनीकों की तुलना में इसके कई फायदे हैं – कम निवेश, उच्च उपयोगिता आदि। इस प्रकार, यह कोयला-रसायन उद्योगों के लिए एक ऐसी नई तकनीक है, जिससे निवेश एवं संचालन लागत कम होती है। इससे कोयला-रसायन उद्योगों की बाजार प्रतिस्पर्धात्मकता बढ़ती है; स्थानीय अर्थव्यवस्था का विकास होता है, पर्यावरण की रक्षा होती है, एवं स्थानीय राजस्व में भी वृद्धि होती है। इस प्रकार, इस तकनीक के सामाजिक लाभ भी हैं। वॉटर-कोयला-स्लरी वाले वॉटर-कूल्ड वॉल वाले चिंगहुआ भट्टियों की संरचनात्मक विशेषताओं का उपयोग करके, मौजूदा वॉटर-कोयला-स्लरी वाले अग्निरोधक ईंटों वाले गैसीकरण भट्टियों में आसानी से सुधार किया जा सकता है। इससे वॉटर-कोयला-स्लरी वाले वॉटर-कूल्ड वॉल वाले चिंगहुआ भट्टियों के उपयोग एवं विकास हेतु और अधिक अवसर प्राप्त होते हैं। क्विंगहुआ भट्टी में कोयले का गैसीकरण करने हेतु ऐसी तकनीकों का उपयोग किया गया है, जिससे कोयले को शुद्ध रूप में प्राप्त किया जा सके। “तीन उच्च” गुणों वाले कोयले के संसाधनों का उपयोग करके इस क्षेत्र में नवाचार किया गया है। दूसरी पीढ़ी की इस तकनीक का उपयोग शान्सी की यांगमेई फेंगशी, शिनजियांग की तियानये, यांगमेई जिशान आदि कंपनियों में किया जा रहा है। साथ ही, शिजियाजुआंग यिंगडिंग, वेइफांग यिंगडे, क्रामाई यिंगडे, चाइना ओइल तियानये केमिकल्स लिमिटेड, जियांगसु डेबांग शिंगहुआ केमिकल टेक्नोलॉजी लिमिटेड, शानडोंग जिनचेंग केमिकल टेक्नोलॉजी लिमिटेड, हेबेई झेंगयुआन केमिकल ग्रुप कंपनी लिमिटेड, यांगकुआन कोयला उद्योग (ग्रुप) लिमिटेड, शिंगआनमेंग वुलानताइआन एनर्जी केमिकल लिमिटेड आदि दर्जनों कंपनियों के साथ भी समझौते किए गए हैं। वर्तमान में, गुइझोउ की शुईचेंग माइनिंग ग्रुप की शिनशेंग कोयला-रसायन उत्पादन कंपनी, हेइलोंगजियांग की बेइदाहुआंग एग्रीकल्चरल कंपनी की हाओलियांगहे शाखा, एवं अनहुई की हुआइहुआ नॉर्थवेस्ट एनर्जी-केमिकल कंपनी में स्थित कोयला-तरल पदार्थों के उपयोग से चलने वाले भट्टियों में “वॉटर-कूलिंग वॉल” तकनीक का उपयोग करके सुधार किया जा रहा है। इससे वॉटर-कोयला स्लरी वाले वॉटर-कूल्ड वॉल वाले भट्टियों की तकनीक के प्रसार एवं उपयोग हेतु और अधिक अवसर प्राप्त होंगे। शिनजियांग तियानये में 2 लाख टन प्रति वर्ष इथेनॉल उत्पादन करने हेतु ऐसा संयंत्र बनाया गया है, जिसमें प्रति घंटे 120,000 Nm3 की दर से प्रभावी संश्लेषित गैस (CO+H2) उत्पन्न होती है। गैसीकरण उपकरण में “वॉटर-कोयला स्लरी वॉटर-कूल्ड वॉल” तकनीक का उपयोग किया गया है। गैसीकरण भट्टी का दबाव 6.5 MPa है, एवं इसका व्यास 2800 मिमी है। प्रत्येक गैसीकरण भट्टी की डिज़ाइन क्षमता 1500 टन/दिन है। शिनजियांग के स्थानीय ब्राउन कोयले का उपयोग करके, केवल ब्राउन कोयले का ही उपयोग करने पर पेस्ट बनाने हेतु आवश्यक सांद्रता 53% होती है। लेकिन कोक के छिलकों को मिलाने से यह सांद्रता 58% से अधिक हो जाती है। चित्र 4 – शिनजियांग टियानये में दो चिंघुआ भट्टियाँ
ऑपरेटिंग इकाई: कोयला (शेनहुआ)
औद्योगिक विश्लेषण:
नमी – 24.4%
राख – 6.56%
वाष्पशील पदार्थ – 30.99%
स्थिर कार्बन – 62.45%
तत्वीय विश्लेषण:
कार्बन – 75.71%
हाइड्रोजन – 3.7%
नाइट्रोजन – 0.54%
सल्फर – 0.58%
ऑक्सीजन – 12.91%
क्लोरीन – 0.014%
आर्सेनिक – 0.35 मिलीग्राम/ग्राम
निम्न ऊष्मा मूल्य – 20.01 मेगाजूल/किग्रा
पीसने की क्षमता – HGI/100
राख का गलनांक – 1250°C
नरम होने का तापमान – 1280°C
प्रवाहित होने का तापमान – 1300°C
सामान्य प्रक्रिया में कोयला-पेस्ट की सांद्रता – 53.04%
सामान्य कोयला-पेस्ट की आपेक्षिक चिपचिपाहट – 954 मिलीपास्कल·सेकंड (100 सेकंड⁻¹, 25°C)

तालिका 1: शिनजियांग टियानये में उपयोग होने वाले भूरे कोयले के गुणधर्म
अगस्त 2015 में, शिनजियांग टियानये में पहली चिंघुआ भट्टी सफलतापूर्वक चालू हुई। एक सप्ताह से भी कम समय में ही पूरी प्रक्रिया सफलतापूर्वक पूरी हो गई। अक्टूबर 2015 में, दोनों चिंघुआ भट्टियाँ एक साथ चलने लगीं; इनसे प्रति घंटे 120,000 घन मीटर से अधिक गैस उत्पन्न हुई। मार्च 2016 तक, गैसीकरण भट्टियाँ लगातार 100 दिनों से अधिक समय तक कार्यरत रहीं; इस प्रकार “स्थिर, दीर्घकालिक एवं उच्च गुणवत्ता वाले संचालन” का लक्ष्य पूरा हुआ। मुख्य तकनीकी संकेतक:
कोयला-प्लाज्मा की सांद्रता: 58% (40% कोक-गूदा मिश्रित), प्रभावी गैस घटक: CO+H2 ≥ 78%, ऑक्सीजन की खपत: ≤ 420 Nm3/1000 Nm3 (CO+H2), कोयले की खपत: ≤ 620 किग्रा/1000 Nm3 (CO+H2), कार्बन का रूपांतरण दर: ≥ 98%, अवशेषों में ज्वलनशील पदार्थों की मात्रा: ≤ 5%. अब तक, वॉटर-कोल पेस्ट वॉटर-कूल्ड वॉल वाला चिंगहुआ भट्ठी ने शिनजियांग टियान्ये में सफलतापूर्वक औद्योगिक स्तर पर दीर्घकालिक संचालन किया है। शिनजियांग टियानये में इसके सफल संचालन के माध्यम से, शिनजियांग में भूरी कोयले के गैसीकरण के अनुप्रयोग में त्सिंगहुआ चूल्हे की समग्र ऊर्जा खपत देश में उन्नत स्तर तक पहुँच गई है। छह, त्सिंगहुआ भट्टी में कोयले के गैसीकरण के विकास की संभावनाएँ
1. छोटे एवं मध्यम आकार के नाइट्रोजन उर्वरक उत्पादन इकाइयों की पुरानी तकनीकों में सुधार
पारंपरिक कोयला-रसायन उद्योग में अधिकांशतः सामान्य दबाव वाली स्थिर-बिस्तर गैसीकरण तकनीकों का ही उपयोग किया जाता है। इस तकनीक की विशेषताएँ हैं – उच्च ऊर्जा खपत, अधिक उत्सर्जन, प्रदूषण एवं कम लाभप्रदता; अर्थात् “तीन उच्च एवं एक निम्न”। “तीन उच्च एवं एक कम” जैसे कई दबावों के कारण, पारंपरिक कोयला-रसायन उद्योग की संरचना में बदलाव एवं उद्योग का आधुनिकीकरण आवश्यक हो गया है। वर्तमान में, देश में 500 से अधिक ऐसी कंपनियाँ हैं, जो फिक्स्ड-बेड गैस उत्पादन प्रक्रियाओं को आधुनिक बनाने की प्रक्रिया से गुजर रही हैं। चूँकि पाउडर कोयले के उपयोग से गैसीकरण हेतु आवश्यक निवेश बहुत अधिक होता है, इसलिए ऐसी तकनीकें उन छोटे एवं मध्यम आकार के नाइट्रोजन उर्वरक उत्पादक उद्यमों के लिए स्वीकार्य नहीं हैं, जो पहले से ही आर्थिक कठिनाइयों से जूझ रहे हैं। इसलिए, कम लागत वाली “वॉटर-कोयला स्लरी वॉटर-कूल्ड वॉल तकनीक” कई छोटे एवं मध्यम आकार के नाइट्रोजन उर्वरक उत्पादक उद्यमों एवं गैस उत्पादक कंपनियों के लिए सबसे उप फिक्स्ड-बेड गैस उत्पादन विधि की तुलना में, कच्चे कोयले की प्रकार में परिवर्तन करके एवं ऊर्जा खपत को कम करके, प्रति टन अमोनिया की लागत 500 युआन से अधिक कम की जा सकती है। ऐसी स्थिति में, जो कंपनियाँ प्रति वर्ष 2 लाख टन अमोनिया उत्पन्न करती हैं, उन्हें हर साल 100 मिलियन युआन की बचत हो सकती है। वॉटर-कोयला स्लरी वाली वॉटर-कूल्ड वॉल वाली क्विंगहुआ भट्टियों के उपयोग से न केवल सुरक्षा एवं पर्यावरण संरक्षण संभव होता है, बल्कि इन भट्टियों का संचालन अधिक समय तक हो सकता है; साथ ही इनकी लागत एवं संचालन संबंध इससे उद्यमों की उत्पादन क्षमता में काफी सुधार होगा। यह पर्यावरण की रक्षा में भी सहायक होगा, एवं स्थानीय अर्थव्यवस्था के विकास एवं स्थानीय राजस्व में वृद्धि में भी योगदान देगा। इसके सामाजिक एवं आर्थिक लाभ भी बहुत ही अच्छे होंगे। 2. आधुनिक कोयला-रसायन उद्योग में प्रयोग होने वाली समग्र गैसीकरण तकनीकों के कारण, ऐसी परियोजनाओं में बड़ी मात्रा में कोयले की खपत होती है; पानी की भी अधिक आवश्यकता होती है। साथ ही, इन परियोजनाओं से अधिक मात्रा में अपशिष्ट जल, अपशिष्ट गैसें एवं ठोस अ कोयला-रसायन उद्योग से निकलने वाले “तीन प्रकार के अपशिष्ट” में हानिकारक तत्व बहुत होते हैं, इनका निपटान करना कठिन होता है। उदाहरण के लिए, कोयले से प्राकृतिक गैस बनाने हेतु, जल-कोयला स्लरी विघटन के अलावा, यदि स्थिर-बिस्तर विघटन या तरल-बिस्तर विघटन विधियों का उपयोग किया जाए, तो अपशिष्ट जल का निपटान एक बड़ी चुनौती बन जाता है; इसे तो **“863” वैज्ञानिक अनुसंधान परियोजनाओं** में भी शामिल किया गया है। हालाँकि, वर्तमान में देश में कोयला-रसायन उद्योग से उत्पन्न अपशिष्ट जल के निपटान हेतु कई तकनीकें उपलब्ध हैं, लेकिन इनका प्रदर्शन आम तौर पर अस्थिर रहता है; “शून्य उत्सर्जन” हासिल करना तो और भी कठिन है। अपशिष्ट जल प्रसंस्करण संबंधी समस्याओं को हल करना मुश्किल होने के कारण, देश में कई कोयला-रसायन उत्पादन परियोजनाओं की शुरुआत बार-बार टल रही है। 　　वर्तमान में, देश में वॉटर-कोयला स्लरी गैसीकरण के अलावा, रूची भट्ठी, BGL भट्ठी, एरोस्पेस भट्ठी, GSP भट्ठी, SHELL भट्ठी, एंडर भट्ठी आदि जैसी अन्य गैसीकरण तकनीकों में भी भाप की आवश्यकता होती है। इस भाप के लिए आवश्यक पानी को खनिज-रहित बनाना आवश्यक है; ताजे पानी को प्रसंस्कृत करके ही बॉयलर के लिए उपयुक्त पानी प्राप्त किया जा सकता है। पानी का उपयोग दर 80% से भी कम है। इनर मंगोलिया एवं शिनजियांग जैसे पानी की कमी वाले क्षेत्रों में, जहाँ पानी में खनिजों की मात्रा अधिक होती है, पानी का उपयोग और भी कम हो जाता है। आने वाले समय में, जब पर्यावरण संरक्षण संबंधी नियम और भी कड़े होते जाएंगे, एवं जल संसाधन भी कम होते जाएंगे, तो अपशिष्ट जल का उपचार एवं जल-बचत, किसी कोयला-रसायन उद्योग परियोजना की सफलता/असफलता का निर्णायक कारक बन सकते हैं। 　　शुष्क पाउडर गैसीकरण तकनीक में, कोयले के पाउडर को तैयार करने की प्रक्रिया में, मुख्य रूप से ईंधन गैस या अन्य माध्यमों का उपयोग करके कोयले में मौजूद अतिरिक्त नमी को हटाया जाता है। आमतौर पर, नमी की मात्रा 2% तक कम करने की आवश्यकता होती है। इस पानी का महत्व इनर मंगोलिया, शिनजियांग जैसे उन क्षेत्रों के लिए और भी अधिक है, जहाँ जल संसाधनों की कमी है। लेकिन अभी तक इस पानी को पुनः प्राप्त करने का कोई तरीका नहीं है। कोयले के पाउडर की पाइपलाइनों को सूखा रखने हेतु, इन पाइपलाइनों में भाप का उपयोग हीटिंग हेतु किया जाता है; इसके कारण कुछ घनीकृत तरल पदार्थ वापस प्राप्त नहीं हो पाते, जिससे नुकसान होता है। 　 त्सिंगहुआ भट्टी में, पानी का उपयोग मुख्य रूप से “वॉटर-कोयला स्लरी” के रूप में किया जाता है। कोयले में मौजूद पानी की मात्रा के लिए कोई विशेष आवश्यकता नहीं होती; साथ ही, इस्तेमाल किए जाने वाले पानी की गुणवत्ता के लिए भी कोई खास शर्तें नहीं होतीं। आमतौर पर, स्लरी बनाने हेतु ऐसे कार्बनिक अपशिष्ट जल का ही उपयोग किया जाता है, जिसे संसाधित करना कठिन होता है। इससे पर्यावरण संरक्षण में मदद शुष्क पाउडर गैसीकरण में, कोयले में मौजूद अतिरिक्त नमी को हटाया जाता है; उसके बाद आवश्यक मात्रा में नमी धीरे-धीरे जोड़ी जाती है। गैसीकरण भट्ठी में आवश्यक नमी को उच्च दबाव वाली अतितप्त भाप के रूप में ही जोड़ा जाना चाहिए। वहीं, रूपांतरण प्रक्रिया में आवश्यक नमी को अतितप्त भाप या बॉयलर जल के रूप में ही जोड़ा जाना चाहिए। अतः, सूखी धूल गैसीकरण एवं चिंगहुआ भट्ठी गैसीकरण की तुलना में, सूखी धूल गैसीकरण में पानी के उपयोग हेतु आवश्यक गुणवत्ता एवं मात्रा, कोयला-पानी मिश्रण गैसीकरण की तुलना में अधिक होती है। वर्तमान में लोकप्रिय “कोयले से प्राकृतिक गैस बनाने” संबंधी परियोजनाओं में, आम तौर पर माना जाता है कि रूची भट्टियों में 8% से 12% तक मीथेन होता है; इसलिए कोयले से प्राकृतिक गैस बनाना आर्थिक रूप से व्यवहार्य है। लेकिन रूची भट्टियाँ केवल 8 मिमी से 50 मिमी आकार के कोयले का ही उपयोग कर सकती हैं। कोयला निकालने की प्रक्रिया में बड़ी मात्रा में अप्रयुक्त कोयला बच जाता है। इसके अलावा, रूची भट्टियों से बड़ी मात्रा में फेनॉल युक्त अपशिष्ट जल उत्पन्न होता है, जिसका निपटान करना कठिन है। वॉटर-कोयला स्लरी गैसीकरण यंत्र में अर्ध-बंद प्रणाली का उपयोग कोयला आपूर्ति हेतु किया जाता है; कोयले को गीली विधि से पीसा जाता है, एवं गैसीकरण प्रक्रिया में गैस-स्ट्रीम बेड का उपयोग किया जाता है। इस प्रक्रिया में प्रदूषण बहुत कम होता है। गैसीकरण एवं रूपांतरण प्रक्रियाओं में भाप की आवश्यकता नहीं होती। कोयले को पीसने हेतु अल्कोहल युक्त अपशिष्ट जल का उपयोग किया जा सकता है; इस प्रक्रिया में अपशिष्ट जल की मात्रा भी कम होती है। अपशिष्ट जल में मौजूद प्रदूषक तत्व भी कम होते हैं – COD मात्रा केवल 200–760 मिलीग्राम/लीटर होती है। ऐसे अपशिष्ट जल का जैव-रासायन वॉटर-कोयला स्लरी वाली वॉटर-कूल्ड वॉल वाली क्विंगहुआ भट्ठी की गैसीकरण तकनीक का उपयोग करके, पहली बात यह है कि कोयला निकालने की प्रक्रिया में प्राप्त होने वाल ； दूसरे, रूची भट्टियों से उत्पन्न होने वाले ऐसे अपशिष्ट जल का भी निपटान किया जा सकता है, जिसका निपटान करना मुश ； तीसरा, इससे सीवेज शोधन हेतु आवश्यक निवेश में कुछ हद तक बचत हो सकती है। ； चौथा, इससे अपशिष्ट जल शोधन उपकरणों के संचालन खर्च में कुछ बचत हो सकती है। 　　इसलिए, विशेषज्ञों की सलाह है कि कोयले से प्राकृतिक गैस उत्पादन संबंधी परियोजनाओं में, सबसे पहले कच्चे कोयले की मात्रा एवं पाउडर कोयले के उपयोग के आधार पर ही कोयले का संतुलन सुनिश्चित किया जाना चाहिए। यदि संतुलन स्थापित करने के बाद भी पाउडर कोयला शेष रह जाता है, एवं उसका कोई अन्य उपयोग नहीं है, तो गैसीकरण उपकरणों में “फिक्स्ड-बेड गैसीकरण तकनीक” का उपयोग किया जाना चाहिए; साथ ही “टिंगहुआ फर्नेस गैसीकरण तकनीक” को भी सहायक तकनीक के रूप में उपयोग में लाया जाना चाहिए। इसके अलावा, स्वच्छ पानी एवं गंदे पानी की मात्रा का भी संतुलन बनाकर उसका पुनर्उपयोग किया जाना चाहिए। 　 सातवाँ, सारांश: आज की दुनिया में प्रतिस्पर्धा, अंततः ऊर्जा हासिल करने के लिए ही है। अनुभव से ही सच्चाई पता चलती है। चीन में वर्तमान में 1000 से अधिक विभिन्न प्रकार के भट्टे हैं; इसलिए वहाँ अनुभव एवं सीखें भी बहुत हैं। कोयले का शुद्धीकरण, कोयले को स्वच्छ रूप में परिवर्तित करने हेतु एक महत्वपूर्ण तकनीक है। परियोजनाओं की सफलता हेतु इस तकनीक का चयन, एवं इसका स्थिर, कुशल एवं किफायती तरीके से संचालन बहुत ही महत्वपूर्ण है। वॉटर-कोयला स्लरी वाटर-कूल्ड वॉल गैसीकरण तकनीक की सफलता ने, “तीन उच्च” गुणों वाले कोयला संसाधनों के पर्यावरण-अनुकूल उपयोग हेतु एक नया मार्ग खोला है। इससे हमारे देश की विश्व स्तर पर गैसीकरण क्षेत्र में प्रभावशीलता एवं निर्णय लेने की क्षमता में काफी वृद्धि हुई है। इस तकनीक ने कोयले के कुशल एवं पर्यावरण-अनुकूल उपयोग हेतु मजबूत तकनीकी सहायता प्रदान की है।