Con đường phát triển công nghệ khí hóa than tại Thanh Hoa

Thread Content

Bài đăng này cuối cùng được chỉnh sửa bởi Thanh Hoa Lô vào lúc 09:57 ngày 8/8/2016. Con đường phát triển công nghệ khí hóa than của Thanh Hoa Lô – Nguồn: Công ty TNHH Khoa học Công nghệ Bắc Kinh Doanh Đức Thanh Đại. I. Tổng quan Hiện nay, than đá chiếm khoảng 66% trong tổng lượng năng lượng sơ cấp tiêu thụ tại Trung Quốc; tổng lượng than tiêu thụ vào khoảng 3,7 tỷ tấn. Đặc điểm năng lượng của đất nước chúng ta là có nhiều than, thiếu dầu mỏ và ít khí đốt. Cấu trúc tiêu thụ năng lượng với than là nguồn năng lượng chính sẽ không thay đổi đáng kể trong thời gian ngắn. Với sự phát triển mạnh mẽ của công nghiệp hóa và đô thị hóa, yêu cầu về việc kiểm soát tổng lượng năng lượng tiêu thụ và bảo vệ môi trường ngày càng trở nên khắt khe hơn. Do đó, việc thúc đẩy việc sử dụng than một cách sạch sẽ và hiệu quả, cũng như phát triển các công nghệ để tận dụng triệt để than, đã trở thành một nhiệm vụ quan trọng hiện nay của đất nước chúng ta. Trong số nhiều công nghệ tận dụng toàn diện than, quá trình chuyển hóa than thành khí là công nghệ then chốt và quan trọng nhất trong việc chuyển đổi than một cách sạch sẽ. Nước ta là quốc gia sử dụng công nghệ khí hóa than lớn nhất thế giới. Khí hóa than là nền tảng cho việc phát triển các sản phẩm hóa chất từ than, nhiên liệu lỏng từ than, khí tự nhiên tổng hợp, công nghệ phát điện IGCC, việc sản xuất hydro, cũng như các quy trình công nghiệp liên quan đến việc khử sắt trực tiếp. Là một quốc gia sử dụng nhiều than đá, công nghệ chuyển hóa than thành khí là công nghệ then chốt giúp Việt Nam tận dụng than một cách hiệu quả và sạch hơn. Đây cũng là công nghệ quan trọng để giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường do việc sử dụng than gây ra. Công nghệ khí hóa than cũng là một trong những quy trình quan trọng và then chốt nhất trong sự phát triển của ngành hóa chất từ than hiện đại. Việc lựa chọn nó, cùng với khả năng hoạt động ổn định, hiệu quả và tiết kiệm chi phí, là yếu tố then chốt quyết định sự thành bại của dự án. Hiện nay, trong ngành hóa dầu, có hai kỹ thuật khí hóa phổ biến nhất, đó là kỹ thuật sử dụng gạch chịu lửa từ hỗn hợp nước và than, và kỹ thuật sử dụng vách lạnh bằng bột khô. Tuy nhiên, cả hai kỹ thuật này đều có những hạn chế riêng. So với hai công nghệ kia, lò Qinghua thế hệ thứ hai sử dụng công nghệ khí hóa với bức tường làm mát bằng hỗn hợp nước và than đã phát huy tối đa những ưu điểm của gạch chịu lửa làm từ hỗn hợp nước và than cũng như công nghệ bức tường làm mát bằng bột khô. Đồng thời, công nghệ này cũng khắc phục được những nhược điểm của các công nghệ trên. Đây chính là minh chứng cho việc công nghệ khí hóa do Trung Quốc tự phát triển đã vượt qua mức độ tiên tiến của các quốc gia khác trên thế giới. Khi lò Qinghua được ứng dụng rộng rãi trong ngành hóa dầu, nó sẽ góp phần thúc đẩy sự phát triển của ngành hóa chất từ than ở Trung Quốc, giúp đất nước này chiếm lĩnh vị thế dẫn đầu trong lĩnh vực công nghệ khí hóa. II. Quá trình phát triển lò của Đại học Thanh Hoa Từ năm 2001, Đại học Thanh Hoa cùng công ty Beijing Dali Ke Technology Co., Ltd. đã bắt đầu các công việc nghiên cứu và phát triển ban đầu về công nghệ khí hóa than. Năm 2011, công ty Yingde Gas Group – nhà cung cấp khí công nghiệp độc lập lớn nhất trong nước – đã tiếp quản công việc mà trước đó do công ty Beijing Dali Ke Technology Co., Ltd. đảm nhiệm. Công ty này đã thành lập liên minh nghiên cứu và phát triển giữa các tổ chức khoa học với tên gọi “Thanhhua Furnace Industry-University-Research Alliance”. Đồng thời, công ty Beijing Yingde Qingda Technology Co., Ltd. cũng được thành lập để độc quyền quản lý công nghệ khí hóa sử dụng lò Thanhhua Furnace. Công ty này cùng với Đại học Thanhhua tiếp tục nghiên cứu và phát triển các công nghệ liên quan đến lò Thanhhua Furnace. Khoa Kỹ thuật Năng lượng Nhiệt của Đại học Thanh Hoa đã dành nhiều năm để nghiên cứu và phát triển trong các lĩnh vực như đốt than, chuyển hóa than thành khí và sử dụng than một cách sạch hơn. Trường đã tham gia vào nhiều dự án nghiên cứu khoa học quan trọng, cũng như các dự án được tài trợ bởi Quỹ Khoa học Tự nhiên, chương trình 863, 973… Nhờ đó, trường đã đạt được nhiều thành tựu quan trọng, có mức độ tiên tiến ngang bằng với các tiêu chuẩn quốc tế. Với sự hỗ trợ của chương trình **863 (2002AA529050), vào năm 2002, các nghiên cứu về mô hình lò Qinghua thế hệ đầu tiên, các thí nghiệm về dòng chất lỏng ở trạng thái lạnh, cũng như các thí nghiệm mô phỏng bằng phương pháp số và mô phỏng ở trạng thái nóng đã được hoàn thành. Đồng thời, một số vấn đề kỹ thuật trong quá trình sản xuất cũng được giải quyết. Bằng cách ứng dụng một cách sáng tạo khái niệm cung cấp không khí theo từng cấp độ – vốn được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực đốt cháy – cùng cấu trúc lò xoáy đứng vào quy trình khí hóa than, người ta đã phá vỡ những rào cản kỹ thuật trong lĩnh vực này. Điều này giúp phá vỡ sự kiểm soát của các nước ngoài đối với công nghệ khí hóa than bằng giường khí, từ đó tạo ra những bằng sáng chế về công nghệ khí hóa than có quyền sở hữu trí tuệ độc lập. Một bộ phương pháp thí nghiệm toàn diện cho việc nghiên cứu và phát triển công nghệ khí hóa than đã được xây dựng, giúp giải quyết vấn đề liên quan đến kỹ thuật chuyển đổi oxy một cách hiệu quả ； Nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm về quá trình đốt cháy dòng khí oxy trong các khí dễ cháy dưới môi trường có tính khử mạnh, nhằm giải quyết các vấn đề kỹ thuật then chốt liên quan đến hiện tượng đốt cháy ngược của dòng khí oxy ； Đã điều chỉnh các tham số ảnh hưởng của áp suất trong điều kiện áp suất cao đến động lực học của phản ứng bay hơi than cốc – hơi nước, từ đó xây dựng được mô hình tổng thể về động lực học của lò bay hơi một cách chính xác và đáng tin cậy hơn ； Mở rộng thêm khả năng thích ứng của lò gas hóa bột than với các loại than khác nhau ； Các hướng dẫn thiết kế và bộ tài liệu thiết kế cho quy trình khí hóa than có phân loại oxy đã được xây dựng. Tập đoàn khí đốt Yingde sở hữu một nhóm kỹ sư chuyên nghiệp có kinh nghiệm phong phú trong lĩnh vực thiết kế và vận hành các công trình hóa chất. Họ đã dành nhiều năm để nghiên cứu, phát triển các công nghệ và quy trình sản xuất trong ngành hóa chất. Tập đoàn này có nhiều kinh nghiệm trong việc thiết kế và vận hành các công trình liên quan đến hóa chất và quá trình chuyển hóa khí than thành nhiên liệu. Công ty TNHH Công nghệ Bắc Kinh Yingde Qingda, được thành lập bởi Tập đoàn Khí đốt Yingde và Đại học Thanh Hoa, đã nhận được sự ủy quyền từ Đại học Thanh Hoa để trở thành đơn vị duy nhất khai thác công nghệ khí hóa than của Đại học Thanh Hoa. Công ty này chịu trách nhiệm thiết kế các giải pháp kỹ thuật liên quan đến quy trình sản xuất bằng lò của Đại học Thanh Hoa, đồng thời hỗ trợ và hoàn thiện các giải pháp kỹ thuật trong quá trình ứng dụng công nghệ này vào thực tế, nhằm giải quyết một số vấn đề kỹ thuật phát sinh trong quá trình công nghiệp hóa. Các thiết bị công nghiệp quy mô lớn sử dụng công nghệ lò Qinghua thế hệ đầu tiên để khí hóa gạch chịu lửa (công nghệ khí hóa phân cấp giữa trạng thái không có xỉ và trạng thái có xỉ) đã được đưa vào vận hành tại các nhà máy như Datang Hulunbuir (dự án 18/30), Công ty TNHH Hóa chất Jinchengtai tại thành phố Ordos (nhà máy sản xuất methanol với công suất 600.000 tấn/năm), và chi nhánh Linyi của Tập đoàn Nông nghiệp Dung nhi Shanxi. Cho đến nay, cả ba nhà máy này đều hoạt động ổn định. Vào tháng 12 năm 2007, công nghệ lò Qinghua thế hệ đầu tiên đã được Hiệp hội Công nghiệp Dầu khí và Hóa chất Trung Quốc đánh giá là đạt mức độ tiên tiến trên thế giới. Năm 2009, công nghệ này được “Hiệp hội Công nghiệp phân đạm Trung Quốc” xác định là công nghệ hỗ trợ phát triển ngành. Nó cũng giành được giải thưởng Nhất về tiến bộ khoa học kỹ thuật năm 2009 do Hiệp hội Dầu khí trao tặng. 　 Dự án sản xuất amoniac với công suất 180.000 tấn/năm và urê với công suất 300.000 tấn/năm của Công ty TNHH Hóa chất Hulunbuir thuộc Tập đoàn Đại Đường, sử dụng công nghệ khí hóa than thế hệ đầu tiên của Đại học Thanh Hoa. Dự án bao gồm việc xây dựng hai lò khí hóa có áp suất 4,0 MPa và đường kính 2800 mm, cùng các hệ thống phụ trợ như hệ thống chế biến hỗn hợp than và hệ thống xử lý chất thải. Dự án Đại Đường Hulunbuir (dự án 18/30) sử dụng than nâu tại địa phương Hulunbuir làm nguyên liệu để khí hóa. So với than nâu và than anthracit, than màu có giá thấp hơn, độ phản ứng cao hơn; tuy nhiên giá trị nhiệt của nó lại thấp hơn, đồng thời hàm lượng nước trong than màu khá cao, thường dao động từ 25% đến 60%. 　　Để tận dụng tốt hơn nguồn than nâu của đất nước, trong những năm gần đây, nhiều công nghệ khí hóa khác nhau như khí hóa trên giá thể cố định, khí hóa trên giá thể lỏng và khí hóa than thành khí bột đã được áp dụng rộng rãi trong thực tế. Tuy nhiên, tất cả các công nghệ này đều yêu cầu phải tiến hành xử lý sơ bộ than nâu trước khi đưa vào lò. Chi phí đầu tư cho các công nghệ này khá cao; hơn nữa, một số công nghệ không chỉ sử dụng nhiều nước sạch mà còn tạo ra lượng lớn nước thải, gây áp lực lớn về mặt môi trường đối với các dự án chế biến than. 　 Trong nhiều năm qua, ngành hóa dầu luôn tìm kiếm một công nghệ có thể giúp sử dụng than nâu trong công nghiệp hóa chất một cách hiệu quả, với chi phí thấp và không gây ô nhiễm môi trường. Cho đến năm 2012, việc ứng dụng thành công công nghệ khí hóa than thế hệ đầu tiên của Tsinghua đã mang lại hy vọng cho mọi người. Vào tháng 6 năm 2012, tại công ty Đại Đường Hulunbuir Fertilizer Co., Ltd., bộ thiết bị khí hóa than nâu đầu tiên trên thế giới đã được vận hành thành công ngay từ lần sử dụng đầu tiên. Và vào tháng 1 năm 2013, việc vận hành song song hai lò gas hóa khí nâu trong thời gian 240 giờ đã được thực hiện thành công. Cuối năm 2015, công ty Dà Tang Hulunbuir Hóa chất lại nhận được tin vui: Dự án số 18.30 – hệ thống chuyển đổi than nâu thành khí đầu tiên trên thế giới – đã hoàn thành việc sản xuất sớm hơn dự kiến! 　 Trước công nghệ khí hóa than bằng lò của Đại học Thanh Hoa, người ta sử dụng công nghệ khí hóa than trong buồng khí. Nếu dùng than nâu làm nguyên liệu, thì đặc tính chứa nhiều nước của than nâu sẽ khiến việc tạo thành hỗn hợp than-nước trở nên khó khăn. Nồng độ của hỗn hợp than-nước thu được cũng không cao, khoảng 53%. Theo quan niệm truyền thống lúc bấy giờ, hỗn hợp than-nước có nồng độ dưới 58% thì không thể được sử dụng trong công nghệ khí hóa than trong buồng khí. Tuy nhiên, tại Công ty TNHH Hóa chất Hulunbuir của Đại Đường, thiết bị khí hóa sử dụng lò của Đại Học Thanh Hoa. Thiết bị này sử dụng nguồn than nâu ở thành phố Hulunbuir làm nguyên liệu để khí hóa; nồng độ hỗn hợp than khoảng 46%–51%. Thiết bị hoạt động ổn định. Kể từ khi được vận hành thành công vào tháng 6 năm 2012, thiết bị này vẫn hoạt động tốt. Điều này cho thấy rằng công nghệ khí hóa than của Đại học Thanh Hoa đã đạt được những bước tiến quan trọng trong việc khai thác và sử dụng các loại than có hàm lượng carbon thấp, như than nâu. Công nghệ này có ý nghĩa quan trọng về mặt kỹ thuật, giúp Trung Quốc tìm ra con đường khả thi để sử dụng công nghệ khí hóa than tiên tiến và thân thiện với môi trường trong việc xử lý các loại than khó xử lý. 　 Hiệu quả mà công nghệ lò của Đại học Thanh Hoa đạt được trong việc ứng dụng vào than nâu đã thu hút sự chú ý của nhiều doanh nghiệp trong ngành. Vào tháng 7 năm 2013, công ty Nội Mông Ulan Tai’an Energy Chemical Co., Ltd. đã chọn công nghệ lò thế hệ thứ hai của Đại học Thanh Hoa để xây dựng nhà máy sản xuất amoniac với công suất 1,35 triệu tấn mỗi năm. Công nghệ này sử dụng than nâu có nguồn gốc từ khu vực Xing’an League làm nguyên liệu; nồng độ hỗn hợp than trong quá trình sản xuất là 53%. Trước khi triển khai dự án xây dựng, Công ty Năng lượng và Hóa chất Ulan Tai’an đã dành gần bốn năm để lựa chọn công nghệ phù hợp. Công ty đã đánh giá về mặt kỹ thuật và kinh tế đối với hơn mười loại công nghệ chuyển hóa khí than trên thế giới và trong nước. Cuối cùng, họ nhận thấy rằng công nghệ lò Qinghua là phương pháp phù hợp nhất để chuyển hóa than nâu ở khu vực Xing’an League. Cũng trong năm 2013, dự án sản xuất 200.000 tấn ethylene glycol mỗi năm của công ty Xinjiang Tianye, cùng với dự án sản xuất 1,4-butanediol của công ty Xinjiang Guotai Xinhua Mining Co., Ltd., đều chọn công nghệ lò hơi của Đại học Thanh Hoa để sử dụng trong quá trình sản xuất. Các công ty này sử dụng than nâu từ Xinjiang, với nồng độ hỗn hợp than là 53%. Công nghệ ứng dụng hỗn hợp nước và than ở nồng độ thấp hiện đã trở thành lá bài tẩy giúp lò sưởi thế hệ thứ hai của Tsinghua chiếm lĩnh thị trường. Năm 2005, Đại học Thanh Hoa bắt đầu công việc nghiên cứu và phát triển thế hệ lò thứ hai của mình. Công nghệ thành tường làm mát bằng nước trong lò thế hệ thứ hai này cho phép sử dụng thành wall làm mát bằng nước trong buồng đốt của lò khí hóa. Bộ phận bên trong lò khí hóa chính là một loại thành wall làm mát bằng nước kiểu màng, được lắp đặt bên trong vỏ chịu áp suất của toàn bộ lò khí hóa. Khi lò khí hóa hoạt động, lớp tro cố định trên thành màng ở khu vực xảy ra phản ứng khí hóa có thể bảo vệ thành tường làm mát bằng nước, ngăn chặn việc ống tường làm mát bị ăn mòn bởi tro nóng. Điều này giúp tạo ra hiệu ứng “dùng tro để chống lại tro”. Ngày 22 tháng 8 năm 2011, lò khí hóa bằng hỗn hợp nước và than đầu tiên trên thế giới đã hoạt động thành công trong lần vận hành đầu tiên tại nhà máy sản xuất phân bón Fengxi thuộc công ty Yangmei ở tỉnh Sơn Tây. Ngay từ lần vận hành đầu tiên, lò đã hoạt động ổn định, và mọi mục tiêu trong quá trình nghiên cứu và thiết kế đều được thực hiện. Đến ngày 9 tháng 1 năm 2012, công việc bảo trì được tiến hành, tạo nên kỳ tích trong ngành hóa chất từ than: lần đầu tiên, nhà máy có thể vận hành một cách an toàn, ổn định và liên tục trong 140 ngày. Vào ngày 3 tháng 9 năm 2012, Hiệp hội Công nghiệp Dầu khí và Hóa chất Trung Quốc đã tổ chức một cuộc họp với sự tham gia của các chuyên gia tại Bắc Kinh nhằm đánh giá thành tựu khoa học kỹ thuật liên quan đến công nghệ khí hóa than bằng lò Qinghua. Kết quả kiểm tra sau 72 giờ vận hành liên tục cho thấy: thiết bị hoạt động ổn định, mức độ tự động hóa cao, độ an toàn và đáng tin cậy tốt, khả năng điều khiển cũng rất tốt ； Chi phí đầu tư và vận hành thấp, khả năng thích ứng với các loại than tốt ； Toàn bộ thiết bị đều sử dụng công nghệ tự phát triển của nước ta cùng các thiết bị sản xuất trong nước, với tỷ lệ nội địa hóa lên tới 100%. Các chỉ số đánh giá đã đạt được mục tiêu thiết kế: tỷ lệ tiêu thụ oxy là 404,3 Nm³ O₂/1000 Nm³ (CO+H2); tỷ lệ tiêu thụ than là 605,0 kg than/1000 Nm³ (CO+H2). Hàm lượng thành phần hữu ích trong khí tổng hợp (CO+H2) là 78,46%, còn tỷ lệ chuyển hóa carbon là 97,6%. Hội đồng đánh giá nhận định rằng: Công nghệ lò gas hóa này có tính sáng tạo vượt trội, sở hữu quyền sở hữu trí tuệ độc lập; đồng thời kết hợp được những ưu điểm của gạch chịu lửa dùng trong quy trình tạo hỗn hợp nước và than cùng lò gas hóa có vách ngăn làm mát bằng bột khô. Hiệu suất tổng thể của công nghệ này rất tốt, mang lại lợi ích kinh tế và xã hội đáng kể. Nhìn chung, công nghệ này thuộc hàng tiên tiến trên thế giới, vì vậy mọi người đều đồng ý thông qua việc đánh giá công nghệ này. Công nghệ khí hóa than bằng giường dòng khí áp suất cao có thể được chia thành hai phương thức cấp nguyên liệu: cấp bằng hỗn hợp nước và than (phương pháp ướt) và cấp bằng bột khô (phương pháp khô). Phương thức cấp hỗn hợp nước và than bằng phương pháp ướt có ưu điểm là dòng chảy được vận chuyển một cách ổn định và đáng tin cậy. Điều này giúp duy trì tỷ lệ giữa oxy và than trong lò khí hóa ở mức có thể kiểm soát được, từ đó đảm bảo hoạt động ổn định của lò khí hóa. Phương pháp đưa nguyên liệu vào bằng cách sử dụng áp suất cao để vận chuyển chất lỏng đặc. Dòng chảy của than bột không ổn định, điều này dễ gây mất cân bằng giữa lượng oxy và than trong lò khí hóa, từ đó ảnh hưởng đến tính an toàn khi vận hành lò khí hóa. Đồng thời, phương pháp cấp liệu ướt cho phép hoạt động ở áp suất cao; hiện đã có những thiết bị hoạt động thương mại ổn định trong các điều kiện áp suất 4,0 MPa, 6,5 MPa và 8,7 MPa. Hiện tại, áp suất tối đa trong lò khí hóa dùng để cung cấp bột khô chỉ là 4,0 MPa. Tăng áp suất trong hệ thống khí hóa có thể giúp giảm kích thước của các thiết bị, giảm mức tiêu thụ năng lượng khi vận hành hệ thống, từ đó thực hiện quá trình tổng hợp ở áp suất không đổi trong hệ thống hóa chất. Về mặt cấu trúc bảo vệ, lò khí hóa có thể được chia thành hai loại: gạch chịu nhiệt và vách ngăn làm mát bằng nước. Nhờ cấu trúc tường làm mát bằng nước, nhiệt độ vận hành của lò khí hóa có thể đạt 1500°C hoặc cao hơn. Điều này giúp **mở rộng khả năng sử dụng các loại than khác nhau trong quá trình khí hóa, đồng thời giảm chi phí nguyên liệu trong quá trình vận hành. Trong khi đó, nhiệt độ hoạt động của lò khí hóa bằng gạch chịu nhiệt không được vượt quá 1400°C. Lò Qinghua thế hệ thứ hai – Việc nghiên cứu và phát triển thành công lò Qinghua sử dụng vách ngăn làm mát bằng nước cho chất lỏng than, cùng việc đưa lò này vào hoạt động, đã giúp giải quyết triệt để các vấn đề liên quan đến tính ổn định của lò khí hóa sử dụng phương pháp đưa nguyên liệu khô vào lò, cũng như các vấn đề liên quan đến khả năng thích ứng của lò khí hóa sử dụng gạch chịu lửa với các loại than khác nhau ； Đã thực hiện quá trình khí hóa than có chỉ số “ba cao”, giúp sử dụng than tại chỗ cho mục đích khí hóa, từ đó giảm chi phí than đầu vào ； Đồng thời, các đặc điểm của công nghệ khí hóa bằng vách ngăn làm mát bằng nước trong quy trình tạo hỗn hợp nước và than cũng phù hợp với xu hướng phát triển trong việc sử dụng than một cách sạch và hiệu quả hiện nay. Năm 2012, công nghệ khí hóa than bằng lò Qinghua với bộ tản nhiệt dạng nước đã được đưa vào kế hoạch triển khai các công nghệ tiên tiến nhằm tiết kiệm năng lượng trong quá trình khí hóa than, do Bộ Công nghiệp và Công nghệ thông tin ban hành. Năm 2015, Bộ Công nghiệp và Thông tin cùng Bộ Tài chính đã phát hành “Kế hoạch hành động về việc sử dụng than một cách sạch và hiệu quả trong lĩnh vực công nghiệp (2015–2020)”. Lò đốt than kiểu Water-Cooled Wall của trường Đại học Tsinghua được xếp vào danh sách 21 công nghệ tham khảo để sử dụng than một cách hiệu quả trong lĩnh vực công nghiệp. III. Nguyên lý công nghệ khí hóa trong lò của Đại học Thanh Hoa
Công nghệ khí hóa trong lò của Đại học Thanh Hoa sử dụng than làm nguyên liệu, cùng với oxy tinh khiết làm chất oxi hóa để thực hiện phản ứng oxi hóa ở nhiệt độ cao trong lò khí hóa. Qua quá trình này, người ta thu được khí công nghiệp có thành phần chính là CO và H2. Sau đó, khí này được làm mát bằng nước trong buồng làm mát và được rửa sạch trong tháp rửa. Khí công nghiệp đã được làm sạch sẽ được đưa vào các công đoạn tiếp theo để sử dụng làm nguyên liệu. Quy trình khí hóa hỗn hợp nước và than là một quy trình oxy hóa một phần không sử dụng chất xúc tác. Oxy có độ tinh khiết cao và hỗn hợp nước than được trộn với nhau thông qua các bộ phun đặc biệt, sau đó được đưa vào lò khí hóa. Ở nhiệt độ và áp suất cao, các chất này xảy ra phản ứng oxy hóa một phần, tạo ra khí thô chứa CO và H2. Trong lò khí hóa, các phản ứng chính giữa hỗn hợp nước than và oxy là:
CmHnO + m/2 O2 → m CO + (n/2 – r) H2 + r H2S
CmHnO → (m/4 – r/2) CH4 + (m – n/4 + r/2) C + H2S
C + O2 → CO2 + Q
C + O2 → CO + Q
C + CO2 → 2 CO – 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
Trong lò khí hóa, có ba loại phản ứng chính xảy ra: oxy hóa carbon, phân hủy hơi nước, và khử carbon dioxide. Trong đó, quá trình oxy hóa carbon tạo ra lượng nhiệt lớn, giúp duy trì nhiệt độ cao trong lò để thúc đẩy hai phản ứng còn lại. Các sản phẩm của phản ứng khí hóa chủ yếu là CO + H2, cùng với một lượng nhỏ các khí như H2O(g), CO2, H2S, CH4, N2, v.v. Giường dòng khí là một lò phản ứng khí hóa với hai pha chảy song song. Hỗn hợp bùn than và chất khí hóa được trộn đều với nhau, sau đó được phun vào buồng phản ứng thông qua các vòi phun đặc biệt. Tại đó, hỗn hợp này sẽ bốc cháy ngay lập tức, tạo ra phản ứng lửa; nhiệt độ có thể lên tới 1300–1700°C. Oxy và hỗn hợp than nước được trộn lẫn nhau thông qua vòi phun, sau đó đi vào lò khí hóa. Quá trình khí hóa diễn ra trong vài giây. Để đạt được tỷ lệ chuyển hóa cao, người ta sử dụng phương pháp oxy hóa một phần để giải phóng năng lượng, nhằm duy trì nhiệt độ trong lò gas hóa ở mức cao hơn điểm nóng chảy của tro than, từ đó thúc đẩy quá trình phản ứng diễn ra. Nhiệt độ phản ứng được xác định dựa trên yêu cầu của loại than được sử dụng; áp suất khí hóa thì được quyết định dựa trên yêu cầu của quy trình sản xuất. Tốc độ phản ứng khí hóa diễn ra rất nhanh; thời gian mà các chất rắn ở trong lò chỉ khoảng vài giây mà thôi. Hàm lượng metan trong khí tổng hợp thu được từ phản ứng này khá thấp, thường chỉ dưới 0,1%. Tỷ lệ chuyển hóa carbon lại khá cao, lên tới 98%. Do nhiệt độ phản ứng khá cao, nên không tạo ra các chất phụ phẩm có thể kết tụ như nhựa đen, phenol và các hydrocarbon bậc cao; do đó mức độ ô nhiễm môi trường cũng thấp hơn, lượng nước thải thải ra cũng ít hơn. Quy trình khí hóa được chia thành ba phần: quy trình tạo bột, quy trình khí hóa, và quy trình xử lý nước thải tro. Than nguyên liệu cùng nước và một lượng nhỏ chất phụ gia được nghiền trong máy nghiền than để tạo thành hỗn hợp than có độ đặc từ 58–65%. Hỗn hợp này sau đó được bơm bằng máy bơm áp suất cao vào lò khí hóa, thông qua các vòi đốt trong lò ； Oxy được cung cấp từ hệ thống tách khí sẽ đi vào lò khí hóa thông qua các ống đốt. Hỗn hợp than và oxy sẽ trải qua quá trình khí hóa bên trong lò khí hóa. Khí tổng hợp và xỉ thu được sau đó sẽ được làm lạnh và rửa sạch trong buồng làm lạnh nằm ở phía dưới lò khí hóa. Khí tổng hợp sau khi được làm lạnh sẽ được chuyển vào hệ thống làm sạch thông qua các ống dẫn khí ； Chất thải nóng sau khi được làm mát sẽ được đưa ra bể chứa chất thải thông qua các ống dẫn. Nước chứa các hạt chất thải mịn sẽ được đưa vào hệ thống xử lý chất thải; sau khi được xử lý, nước này sẽ được tái sử dụng trong hệ thống. Hình 1 – Sơ đồ quy trình sản xuất bột than.
Hình 2 – Sơ đồ quy trình xử lý khí.
http://ydqd.yingdegas.com/chinese/DataBase/UploadFile/20160808091722822.jpg
Hình 3 – Sơ đồ quy trình xử lý nước thải từ quá trình sản xuất bột than.
IV. Đặc điểm kỹ thuật của lò Qinghua sử dụng vách ngăn làm mát bằng nước.
4.1 Độ an toàn cao: Việc sử dụng bột than làm nguyên liệu giúp quá trình vận hành trở nên an toàn và đáng tin cậy hơn. Điều này giúp tránh được các vấn đề như tính không ổn định của bột than, khả năng cháy nổ, ma sát gây rò rỉ, v.v. Tường làm mát bằng nước sử dụng cấu trúc ống thẳng đứng được treo, vốn đã được áp dụng rộng rãi trong lĩnh vực kỹ thuật nhiệt. Cấu trúc này không chỉ đảm bảo an toàn cho quá trình tuần hoàn nước mà còn giúp tránh được những vấn đề phức tạp liên quan đến sự giãn nở nhiệt. Vòng tuần hoàn nước được thiết kế theo nguyên lý tuần hoàn tự nhiên, hoạt động theo chế độ tuần hoàn cưỡng bức; trong trường hợp xảy ra sự cố, vẫn có thể chuyển sang chế độ tuần hoàn tự nhiên, nhằm đảm bảo an toàn cho các bộ phận làm mát bằng nước một cách tối đa. 4.2 Khả năng thích ứng với các loại than cao: Nhiệt độ khí hóa không bị giới hạn bởi các vật liệu chịu lửa; nhiệt độ hoạt động thực tế trong công nghiệp có thể lên tới 1520°C (hoặc cao hơn). Tốc độ phản ứng khí hóa nhanh, tỷ lệ chuyển hóa carbon cao. Loại than này có khả năng thích ứng tốt với nhiều loại than có hàm lượng tro cao, điểm nóng chảy của tro cao, hoặc hàm lượng lưu huỳnh cao. Do đó, việc khí hóa than tại chỗ trở nên dễ dàng hơn. 4.3 Tỷ lệ hoạt động của hệ thống cao: Thiết bị hoạt động một cách ổn định và liên tục. Phần đầu của bộ đốt được xử lý đặc biệt, giúp thiết bị có thể hoạt động liên tục trong hơn 120 ngày. Không cần phải ngừng máy để thay thế gạch chịu nhiệt hàng năm; thời gian hoạt động hàng năm có thể lên tới 8000 giờ. 4.4 Thân thiện với môi trường, hiệu quả trong việc bảo vệ môi trường: Nhiệt độ phản ứng khá cao, hàm lượng than cốt thấp; không tạo ra các chất phụ phẩm có thể kết tụ như nhựa đường, phenol hay các hydrocarbon phức tạp. Do đó, mức độ ô nhiễm môi trường được giảm thiểu, lượng nước thải cũng ít hơn, thuận lợi cho việc thu gom và xử lý ； Đồng thời, công đoạn sản xuất bột giấy có thể sử dụng các loại nước thải hữu cơ khó xử lý. 4.5 Hệ thống khởi động nhanh: Quy trình đốt nóng kết hợp được đơn giản hóa; các thao tác đốt lửa và đưa nguyên liệu vào hệ thống được thực hiện một cách tích hợp. Việc đốt cháy hỗn hợp nước và than được thực hiện bằng công nghệ “đốt bằng lửa” độc đáo; từ trạng thái nguội, lò khí hóa chỉ cần năm giờ để hoạt động ở công suất tối đa. 4.6 Tiết kiệm năng lượng: Áp suất khí hóa cao; áp suất này không bị ảnh hưởng bởi hệ thống vận chuyển nguyên liệu. Do đó, có thể chọn giá trị áp suất phù hợp hơn dựa trên yêu cầu của các công đoạn tiếp theo. Điều này giúp duy trì áp suất tương đương với quá trình tổng hợp methanol, từ đó giảm mức tiêu thụ năng lượng. Có khả năng xử lý các loại than có hàm lượng tro cao, điểm nóng chảy của tro cao và hàm lượng lưu huỳnh cao; giúp việc chuyển đổi than thành khí diễn ra tại chỗ một cách dễ dàng, từ đó giảm chi phí vận chuyển và làm tăng giá trị của than gấp nhiều lần ； Giảm bớt việc thay thế gạch chịu lửa, mỗi năm có thể tiết kiệm chi phí thay gạch hơn 3 triệu nhân dân tệ ； 4.7 Tiết kiệm vốn đầu tư: Các thiết bị khí hóa được sản xuất hoàn toàn trong nước; so với các công nghệ khí hóa dưới áp suất khác đang được sử dụng tại Việt Nam, mức tiết kiệm vốn đầu tư lên tới 30–50%. 4.8 Các chi tiết kỹ thuật được xử lý một cách tốt: Công nghệ đốt than của Đại học Thanh Hoa có nhiều sáng tạo trong khâu thiết kế chi tiết trong quy trình công nghiệp hóa. Ví dụ, bộ phận phân phối khí ở đáy tháp rửa giúp kết hợp đều nước tro và khí than, từ đó đảm bảo hiệu quả rửa khí than ； Thiết kế bộ phân phối dạng rãnh tròn trong bình sôi giúp việc bảo trì hệ thống sôi trở nên thuận tiện hơn ； Thiết kế van chặn chất lỏng trong quá trình sấy bằng chân không giúp ngăn tình trạng tắc nghẽn trong bình sấy; những cải tiến về mặt chi tiết này giúp hệ thống khí hóa hoạt động ổn định trong thời gian dài. V. Việc ứng dụng thành công kỹ thuật lò đốt kiểu Tsinghua trong việc sử dụng vách ngăn làm mát bằng nước cho chất lỏng than là một thành tựu mới từ sự kết hợp giữa các lĩnh vực kỹ thuật nhiệt và kỹ thuật hóa học. Lò đốt này có khả năng thích ứng tốt với nhiều loại than khác nhau; điều này giúp có thể sử dụng nguyên liệu than tại chỗ, từ đó giảm chi phí nguyên liệu. Đây chính là con đường sáng tạo để phát triển than một cách sạch hơn, đồng thời tận dụng tối đa nguồn tài nguyên than “cao chất lượng”. Với lò khí hóa có lượng than đầu vào là 1000 tấn mỗi ngày, nếu giá than nguyên liệu giảm 100 nhân dân tệ/tấn, thì mỗi lò sẽ tiết kiệm được hơn 30 triệu nhân dân tệ chi phí than nguyên liệu mỗi năm. Sau khi thay thế gạch chịu lửa bằng tường làm mát bằng nước, chi phí sửa chữa gạch chịu lửa giảm đi. Tuổi thọ sử dụng của gạch chịu lửa thường vào khoảng 1,5 năm; chi phí thay thế mỗi lần vào khoảng 2 triệu nhân dân tệ. Nếu xét tuổi thọ của tường làm mát bằng nước trong vòng 10 năm, thì tổng cộng có thể tiết kiệm được hơn 1 triệu nhân dân tệ chi phí bảo trì mỗi năm. So với các lò khí hóa sử dụng gạch chịu lửa khác, lò khí hóa có vách ngăn làm mát bằng nước dùng cho hỗn hợp nước và than đá mang lại những lợi ích kinh tế và xã hội rất rõ rệt sau khi được vận hành. Quá trình khí hóa than là một trong những công nghệ quan trọng để chuyển đổi than thành nhiên liệu sạch. Lò khí hóa loại này có ưu điểm là có khả năng thích ứng với nhiều loại than khác nhau, hiệu suất khí hóa cao, mức phát thải ô nhiễm thấp, hoạt động ổn định. So với các công nghệ tương tự khác, công nghệ này còn có ưu điểm là chi phí đầu tư thấp và tỷ lệ hoạt động cao. Do đó, nó mang lại cho các doanh nghiệp công nghiệp than một giải pháp khí hóa hiệu quả với chi phí thấp, từ đó nâng cao khả năng cạnh tranh của các doanh nghiệp này trên thị trường. Ngoài ra, công nghệ này còn góp phần thúc đẩy sự phát triển kinh tế địa phương, bảo vệ môi trường sinh thái, và góp phần tăng nguồn thu nhập cho địa phương, mang lại nhiều lợi ích xã hội. Nhờ vào những ưu điểm về cấu trúc của lò Qinghua sử dụng vách ngăn làm mát bằng nước, việc cải tạo các lò khí hóa sử dụng gạch chịu nhiệt từ chất lỏng than đá hiện có trở nên rất dễ dàng. Điều này mở ra triển vọng phát triển rộng lớn hơn cho việc ứng dụng lò Qinghua sử dụng vách ngăn làm mát bằng nước. Công nghệ khí hóa than của Qinghua được phát triển nhằm giúp làm sạch than. Bằng cách tận dụng nguồn than có chất lượng cao, công nghệ này đã mở ra con đường đổi mới trong lĩnh vực khai thác than. Công nghệ khí hóa than thế hệ thứ hai này đã được áp dụng tại các doanh nghiệp như Yangmei Fengxi ở Sơn Tây, Tianye ở Tân Cương, Yangmei Jishan. Ngoài ra, công nghệ này còn được sử dụng bởi nhiều công ty khác như Shijiazhuang Yingding, Weifang Yingde, Karamay Yingde, CNOOC Tianye Chemical Co., Ltd., Jiangsu Debang Xinghua Chemical Technology Co., Ltd., Shandong Jincheng Chemical Technology Co., Ltd., Hebei Zhengyuan Chemical Group Company, Yangquan Coal Industry (Group) Co., Ltd., Xing’an League Wulantai’an Energy Chemical Co., Ltd. và nhiều công ty khác nữa. Hiện nay, công tác cải tạo công nghệ tường làm mát bằng nước đang được thực hiện đối với các lò sử dụng gạch chịu nhiệt từ hỗn hợp nước và than tại Công ty TNHH Hóa chất than Xinsheng thuộc Tập đoàn Khai thác mỏ Shuicheng ở Quý Châu, chi nhánh Haolianghe của Công ty Cổ phần Nông nghiệp Beidahuang ở Hắc Long Giang, và Công ty Năng lượng hóa học Tây Bắc thuộc Tập đoàn Hoaihua ở An Huy. Điều này sẽ mở ra những triển vọng phát triển rộng lớn hơn cho việc phổ biến và ứng dụng công nghệ lò hơi Qinghua với vách ngăn làm mát bằng nước trong quy trình sản xuất hỗn hợp nước và than. Dự án sản xuất 200.000 tấn ethylene glycol mỗi năm tại Tân Cương Tianye được xây dựng với công suất tổng hợp khí hiệu quả (CO + H2) là 120.000 Nm3/giờ tại khu vực sản xuất. Thiết bị khí hóa sử dụng công nghệ khí hóa lò Qinghua với vách làm mát bằng nước và hỗn hợp than-nước. Áp suất hoạt động của lò khí hóa là 6,5 MPa, kích thước ống là φ2800 mm; lò được thiết kế để hoạt động liên tục. Khả năng sản xuất của mỗi lò khí hóa là 1500 tấn than mỗi ngày. Sử dụng than nâu địa phương ở Tân Cương; khi chỉ sử dụng than nâu thì nồng độ hỗn hợp tạo thành bột là 53%. Bằng cách pha trộn thêm mùn than, nồng độ này có thể được nâng lên trên 58%. Hình 4: Hai thiết bị đốt than của công ty Xinjiang Tianye loại Qinghua. Thông số kỹ thuật liên quan đến loại than được sử dụng là than Shenhua. Các chỉ số phân tích công nghiệp như sau: hàm lượng nước: Marwt% = 24,4; hàm lượng tro: Adwt% = 6,56; hàm lượng chất bay hơi: Vdwt% = 30,99; hàm lượng carbon cố định: FCdwt% = 62,45. Các chỉ số phân tích nguyên tố: CCdwt% = 75,71; HHdwt% = 3,7; NNdwt% = 0,54; SSdwt% = 0,58; OOdwt% = 12,91; CLCLdwt% = 0,014; AsAsdug/g = 0,35. Năng lượng tỏa ra khi đốt than: Qnet.arMJ/kg = 20,01. Chỉ số khả năng nghiền của than: HGI/100. Nhiệt độ nóng chảy của tro: DT℃ = 1250; nhiệt độ mềm hóa của than: ST℃ = 1280; nhiệt độ chảy của than: FT℃ = 1300. Độ đặc của hỗn hợp than khi được xử lý theo quy trình thông thường: %53,04. Độ nhớt biểu kiến của hỗn hợp than (ở nhiệt độ 125℃): mPa.s = 954. Bảng 1: Các chỉ số kỹ thuật của than nâu được sử dụng làm nguyên liệu bởi công ty Xinjiang Tianye. Vào tháng 8 năm 2015, thiết bị đốt than loại Qinghua đầu tiên của công ty Xinjiang Tianye đã hoạt động thành công sau lần vận hành đầu tiên. Chỉ trong chưa đầy một tuần, toàn bộ quy trình sản xuất đã được triển khai. Vào tháng 10 năm 2015, hai thiết bị đốt than loại Qinghua được vận hành song song, giúp tạo ra lượng khí có hiệu quả lên đến hơn 120.000 Nm3/giờ. Tính đến tháng 3 năm 2016, lò khí hóa đã hoạt động liên tục trong hơn 100 ngày, từ đó thực hiện được mục tiêu thiết kế về tính ổn định, hiệu quả và bền bỉ trong hoạt động. Các chỉ số kỹ thuật chính: Nồng độ hỗn hợp than: 58% (kèm 40% xỉ than); Thành phần khí có ích: CO + H2 ≥ 78%; Lượng oxy tiêu thụ trên mỗi đơn vị khí: ≤ 420 Nm3/1000 Nm3 (CO + H2); Lượng than tiêu thụ trên mỗi đơn vị khí: ≤ 620 kg/1000 Nm3 (CO + H2); Tỷ lệ chuyển hóa carbon: ≥ 98%; Hàm lượng chất dễ cháy trong xỉ: ≤ 5%. Cho đến nay, lò Qinghua với vách ngăn làm mát bằng nước dùng cho hỗn hợp nước và than đã được đưa vào hoạt động ở quy mô công nghiệp trong thời gian dài tại Tianye ở Tân Cương. Nhờ việc vận hành thành công tại Tianshan Industry ở Tân Cương, lò đốt của Đại học Thanh Hoa đã đạt mức tiêu thụ năng lượng tổng thể ở mức tiên tiến so với các tiêu chuẩn trong nước trong lĩnh vực chuyển hóa khí than nâu tại Tân Cương. VI. Triển vọng phát triển công nghệ khí hóa than tại Thanh Hoa 1. Cải tạo các nhà máy sản xuất phân đạm quy mô vừa và nhỏ có công nghệ lạc hậu. Các nhà máy hóa chất từ than truyền thống thường sử dụng công nghệ khí hóa trên giá đỡ cố định ở áp suất bình thường. Đặc điểm của công nghệ này là tiêu thụ năng lượng cao, gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, hiệu quả kinh tế thấp – tức là những đặc điểm được gọi là “ba cao một thấp”. Dưới áp lực từ “ba cao một thấp”, việc điều chỉnh cơ cấu ngành hóa chất dựa trên than và nâng cấp công nghệ là điều cần thiết. Hiện nay, có hơn 500 doanh nghiệp sản xuất khí bằng phương pháp giường cố định tại Trung Quốc đang phải tiến hành công tác nâng cấp công nghệ. Trong khi đó, lò khí hóa than bột dưới áp suất cao lại có chi phí đầu tư quá lớn, nên khó có thể được các doanh nghiệp sản xuất phân đạm quy mô vừa và nhỏ – vốn đã gặp nhiều khó khăn trong hoạt động kinh doanh – chấp nhận. Do đó, công nghệ khí hóa sử dụng hỗn hợp nước và than với chi phí đầu tư thấp sẽ trở thành giải pháp ưu tiên cho nhiều doanh nghiệp sản xuất phân đạm quy mô vừa và nhỏ cũng như các nhà sản xuất khí đốt. So với phương pháp tạo khí sử dụng giá thể cố định, việc thay đổi loại than nguyên liệu và giảm mức tiêu hao nhiên liệu có thể giúp giảm chi phí sản xuất 1 tấn amoniac xuống hơn 500 nhân dân tệ. Đối với các doanh nghiệp sản xuất amoniac với công suất 200.000 tấn mỗi năm, điều này có thể giúp tiết kiệm được 100 triệu nhân dân tệ mỗi năm. Bằng cách sử dụng phương pháp khí hóa bằng lò Thanh Hoa với vách ngăn làm mát bằng nước, không chỉ đảm bảo an toàn và thân thiện với môi trường, mà còn có chu kỳ vận hành dài; đồng thời chi phí đầu tư và vận hành cũng được **giảm đi**. Điều này sẽ nâng cao đáng kể hiệu quả sản xuất của doanh nghiệp, góp phần bảo vệ môi trường sinh thái. Đồng thời, nó cũng góp phần thúc đẩy sự phát triển kinh tế địa phương và tăng nguồn thu cho chính quyền địa phương. Như vậy, việc này mang lại cả lợi ích xã hội lẫn lợi ích kinh tế. 2. Công nghệ gas hóa tổng thể trong ngành hóa chất từ than hiện đại: Các dự án liên quan đến ngành hóa chất từ than thường có đặc điểm là tiêu thụ lượng than lớn, sử dụng nhiều nước, và tạo ra lượng lớn nước thải, khí thải và chất thải rắn. Trong “ba loại chất thải” phát sinh từ ngành hóa chất than, có nhiều thành phần độc hại, khiến việc xử lý trở nên khó khăn. Ví dụ, đối với khí tự nhiên từ than, ngoài phương pháp khí hóa bột than trong nước, nếu sử dụng các phương pháp khí hóa trên giá đỡ cố định hoặc giá đỡ lưu động, việc xử lý nước thải sẽ trở thành một thách thức lớn; thậm chí vấn đề này còn được đưa vào chương trình nghiên cứu khoa học **“863”**. Mặc dù hiện nay có nhiều công nghệ xử lý nước thải từ ngành hóa chất than trong nước, nhưng hiệu quả vận hành của chúng vẫn chưa ổn định; chưa kể đến việc đạt được mục tiêu “không thải ra môi trường”. Do vấn đề xử lý nước thải khó giải quyết, nhiều dự án hóa chất từ than trong nước liên tục bị trì hoãn việc khởi công hoặc vận hành. 　　Hiện nay, ở trong nước, các công nghệ khí hóa khác ngoài phương pháp khí hóa bằng hỗn hợp nước và than đá, chẳng hạn như lò Lurgi, lò BGL, lò Aerospace, lò GSP, lò SHELL, lò End, v.v., đều yêu cầu phải sử dụng hơi nước trong quá trình khí hóa. Nước dùng để tạo hơi nước cần được xử lý loại bỏ muối trước; nước tinh khiết sau khi được xử lý mới có thể được sử dụng làm nước cho lò hơi. Tỷ lệ sử dụng nước chỉ khoảng dưới 80%. Đối với các vùng thiếu nước như Nội Mông và Tân Cương, nơi mà hàm lượng muối trong nước cao, tỷ lệ sử dụng nước còn thấp hơn nữa. Trong bối cảnh các yêu cầu về bảo vệ môi trường ngày càng khắt khe và nguồn nước ngày càng khan hiếm, việc xử lý nước thải và tiết kiệm nước rất có thể sẽ trở thành một trong những yếu tố quyết định sự thành bại của các dự án hóa chất từ than. 　　Đối với công nghệ khí hóa bột khô, trong quy trình chế biến bột than, người ta chủ yếu sử dụng khí nhiên liệu hoặc các chất trung gian khác để loại bỏ lượng hơi nước dư thừa trong than. Mức độ khô cần đạt được là khoảng 2%. Lượng nước trong phần này càng trở nên quý giá đối với những khu vực thiếu nước như Nội Mông, Tân Cương, nhưng cho đến nay vẫn chưa có phương pháp nào để tái sử dụng nó. Để duy trì độ khô của đường ống vận chuyển bột than, cần sử dụng hơi nước để sưởi ấm đường ống này. Một phần chất lỏng ngưng tụ không thể được thu hồi lại, gây lãng phí. 　 Quy trình đốt than tại Thanh Hoa là phương pháp sử dụng nước ở dạng hỗn hợp nước và than để đốt than. Không có yêu cầu đặc biệt nào về hàm lượng nước trong than; đồng thời, chất lượng nước được sử dụng cũng không cần quá cao. Thông thường, người ta sử dụng nước thải hữu cơ khó xử lý làm nước để tạo hỗn hợp nước và than, điều này mang lại lợi ích về mặt bảo vệ môi trường. Quá trình khí hóa bột khô là việc loại bỏ lượng nước dư thừa trong than, sau đó mới từ từ bổ sung lượng nước cần thiết. Lượng nước cần thiết cho lò khí hóa phải được cung cấp dưới dạng hơi nước có áp suất cao; còn lượng nước cần thiết cho các công đoạn chuyển hóa thì phải được cung cấp dưới dạng hơi nước hoặc nước từ boong-ke nước. Do đó, so với phương pháp khí hóa bằng lò Thanh Hoa, phương pháp khí hóa bằng bột khô đòi hỏi chất lượng nước cao hơn và lượng nước sử dụng cũng nhiều hơn so với phương pháp khí hóa bằng hỗn hợp than và nước. Đối với các dự án chuyển hóa than thành khí đốt tự nhiên hiện đang rất được quan tâm, người ta cho rằng lò Roche chứa khoảng 8%–12% metan; do đó việc sử dụng lò này để chuyển hóa than thành khí đốt tự nhiên khá hiệu quả về mặt kinh tế. Tuy nhiên, lò Roche chỉ có thể xử lý những khối than có kích thước từ 8mm đến 50mm. Trong quá trình khai thác than, một lượng lớn than vụn không thể được sử dụng. Ngoài ra, lò Roche còn tạo ra lượng lớn nước thải chứa phenol, và việc xử lý loại nước thải này rất khó khăn. Lò khí hóa bột than nước sử dụng phương thức cung cấp than kiểu bán kín, phương pháp nghiền than ở trạng thái ẩm, cùng quy trình khí hóa trong giường khí. Toàn bộ quy trình này gây ô nhiễm ít; việc khí hóa và chuyển hóa không cần sử dụng hơi nước. Bột than có thể được tạo ra từ nước thải chứa cồn; lượng nước thải sinh ra cũng ít. Các chất gây ô nhiễm trong nước thải khá đơn giản; giá trị COD trong nước thải chỉ từ 200–760 mg/l, vì vậy rất dễ xử lý bằng phương pháp sinh học. Sử dụng công nghệ khí hóa lò Qinghua với vách ngăn làm mát bằng nước từ hỗn hợp than và nước, thứ nhất, có thể tận dụng than bột thu được trong quá trình khai thác than ； Thứ hai, có thể xử lý những nước thải khó xử lý được tạo ra từ lò Luchi ； Thứ ba, có thể tiết kiệm một phần chi phí đầu tư vào xử lý nước thải ； Thứ tư, có thể tiết kiệm một phần chi phí vận hành các thiết bị xử lý nước thải. 　　Do đó, đối với các dự án chuyển hóa than thành khí tự nhiên cụ thể, các chuyên gia khuyến nghị rằng trước tiên cần xác định tỷ lệ giữa than dạng khối và than bột, dựa trên tỷ lệ kết dính của than nguyên liệu và lượng than bột được sử dụng. Nếu sau khi cân bằng vẫn còn than bột thừa mà không có cách sử dụng nào khác, thì thiết bị chuyển hóa nên sử dụng công nghệ chuyển hóa kiểu giường cố định làm chính, kết hợp với công nghệ chuyển hóa kiểu lò Tsinghua làm phụ. Đồng thời, cũng cần cân bằng lượng nước sạch và nước thải để có thể tái sử dụng chúng. 　 VII. Kết luận: Cuộc cạnh tranh trên thế giới ngày nay, về bản chất, chính là cuộc cạnh tranh giành quyền kiểm soát nguồn năng lượng. Chỉ có thông qua thực tiễn mới có thể rút ra được những kinh nghiệm quý báu. Hiện nay, Trung Quốc có hơn 1.000 lò nung khác nhau; do đó, họ cũng tích lũy được nhiều kinh nghiệm và bài học quý giá. Quá trình chuyển hóa than thành khí gas chính là công nghệ then chốt để biến than thành nguồn năng lượng sạch. Việc lựa chọn công nghệ này, cùng với việc đảm bảo hoạt động ổn định, hiệu quả và tiết kiệm chi phí, là yếu tố quyết định sự thành bại của dự án. Sự thành công trong việc ứng dụng công nghệ khí hóa bằng vách ngăn làm mát bằng nước đối với hỗn hợp nước và than đã mở ra con đường sáng tạo để khai thác một cách hiệu quả các nguồn than có chất lượng cao. Điều này giúp nâng cao vị thế và quyền lực của nước ta trong lĩnh vực khí hóa trên thế giới, đồng thời tạo ra nền tảng kỹ thuật vững chắc cho việc sử dụng than một cách hiệu quả và thân thiện với môi trường.