如果要問最近我國煤氣化技術(shù)領(lǐng)域最受關(guān)注的事件是什么，那世界第一臺水煤漿氣化的水冷壁氣化爐在山西建成并成功連續(xù)運(yùn)行了幾個(gè)月當(dāng)仁不讓。而由此，水煤漿熱壁爐和水冷壁爐優(yōu)缺點(diǎn)的比較再次成為業(yè)界的熱點(diǎn)話題，繼而又引起了關(guān)于煤氣化技術(shù)孰優(yōu)孰劣的爭議。
    事實(shí)上，目前國內(nèi)煤氣化技術(shù)種類眾多，近幾年圍繞各種技術(shù)之間的優(yōu)缺點(diǎn)比較、評判就一直就沒有停止過。國內(nèi)煤化工企業(yè)也想通過選擇與比較，尋求最好的技術(shù)。哪種煤氣化技術(shù)好？什么樣的企業(yè)適用什么樣的技術(shù)？企業(yè)在選取煤氣化技術(shù)時(shí)應(yīng)注意什么問題？
氣化技術(shù)各有優(yōu)劣
    煤氣化技術(shù)是煤化工項(xiàng)目的龍頭。目前在國內(nèi)推廣的煤氣化技術(shù)，包括我國自主開發(fā)技術(shù)和國外技術(shù)10多種。煤氣化技術(shù)若按爐型分，主要有固定床、流化床、氣流床三種。具體來講，固定床氣化爐有UGI爐和魯奇爐，目前我國氮肥產(chǎn)業(yè)就主要采用UGI爐，有幾千臺爐子在運(yùn)行；流化床常用氣化爐有溫克勒爐、循環(huán)流化床爐、灰熔聚流化床爐、恩德爐、U-Gas氣化爐等；氣流床按進(jìn)料形式不同，分為干煤粉進(jìn)料和水煤漿進(jìn)料兩大類，而以氣化爐內(nèi)是否襯有耐火保溫材料分類，又有熱壁爐和水冷壁爐兩種。
    所謂水冷壁，就是由水管、石英砂、煤渣組成的內(nèi)腔。一直以來，水冷壁都用于粉煤氣化爐，水煤漿氣化爐則多用耐火磚結(jié)構(gòu)的熱壁爐。但是，山西陽煤豐喜肥業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司臨猗分公司與清華大學(xué)、北京達(dá)力科公司共同合作，把水煤漿氣化爐的內(nèi)襯革新改造為了水冷壁，可謂一項(xiàng)重大創(chuàng)新。
    江蘇索普集團(tuán)有限責(zé)任公司副總經(jīng)理邵守言向記者介紹，耐火磚結(jié)構(gòu)的水煤漿氣化爐，其耐火溫度為1350℃。如果煤的灰熔點(diǎn)超過1350℃，耐火磚會受不了。水冷壁氣化爐最大的優(yōu)勢，就是對灰熔點(diǎn)超過1350℃的煤也能氣化。盡管他認(rèn)為水冷壁氣化爐還要經(jīng)過幾年的工程運(yùn)行考驗(yàn)，還要解決水帶走的熱量、結(jié)垢后怎么處理等工程問題，但這是個(gè)技術(shù)發(fā)展方向，從技術(shù)方案上來說具有可行性。畢竟目前適合熱壁爐的煤種在國內(nèi)只在河南義馬、甘肅華亭、陜西榆林等地有，適合的煤種不多，水冷壁氣化爐拓寬了煤種的使用范圍。
    華東理工大學(xué)潔凈煤技術(shù)研究所所長于廣鎖向記者坦言，水冷壁是把氣化煤種擴(kuò)寬了，但水冷壁爐與熱壁爐仍各有千秋。神華集團(tuán)煤制油公司技術(shù)顧問陳家仁表示，熱壁爐有耐火磚及磚外的保溫材料，其保溫性能更好，外部水夾套產(chǎn)生蒸汽的熱損失小，轉(zhuǎn)入煤氣中的熱量更多，冷煤氣效率會更高。因此，對于高活性、低灰分的煤，仍應(yīng)考慮熱壁爐。
    安徽晉煤中能化工股份有限公司副總經(jīng)理劉偉表示，水冷壁爐雖提高了煤的灰熔點(diǎn)，但水煤漿氣化工藝中，由于進(jìn)入氣化爐的煤漿含有35%～40%的水，水要被加熱到氣化反應(yīng)溫度，就要消耗大量的能量。因此他認(rèn)為今后的發(fā)展方向還是氣流床粉煤氣化。
    國家化工行業(yè)生產(chǎn)力促進(jìn)中心總工程師方德巍認(rèn)為，水冷壁雖提高了可氣化煤的灰熔點(diǎn)，但也是以多消耗煤和氧氣為代價(jià)的。目前，業(yè)內(nèi)形成的所謂煤的灰熔點(diǎn)高低的觀點(diǎn)，是一些國外技術(shù)提供方在國內(nèi)推廣技術(shù)時(shí)，宣揚(yáng)他們可氣化灰熔點(diǎn)高的煤而形成的固定思維。事實(shí)上，早在上世紀(jì)80年代初，原國家科委和化工部就組成專家組到日本、美國、歐洲等地考察煤氣化技術(shù)。最后，專家經(jīng)過核算形成的意見是，從節(jié)能降耗上講，各種煤種的的最佳氣化溫度是1200～1250℃。水煤漿是液相，很容易加壓，壓力達(dá)到8～10兆帕接近實(shí)現(xiàn)等壓合成甲醇，可減少大量能耗，對合成氣生產(chǎn)十分有利。水煤漿氣化雖然有40%的水要消耗能量，但氣流床粉煤氣化的能耗也不少。在氣流床粉煤氣化技術(shù)中，煤是靠氮?dú)饣蚨趸驾斔停瑲怏w加壓要耗費(fèi)大量能量，壓力只能加到30千克，整體能量平衡還需要壓縮機(jī)。因此，經(jīng)多方比較，今后發(fā)展方向應(yīng)是氣流床水煤漿氣化。
    事實(shí)上，關(guān)于煤氣化技術(shù)的孰優(yōu)孰劣，現(xiàn)在仍沒有定論。每種技術(shù)都有自己的優(yōu)點(diǎn)，也有自己的缺點(diǎn)。記者今年就曾參加一個(gè)流化床氣化技術(shù)的鑒定會。主持鑒定的科技部門要求，在鑒定結(jié)果上應(yīng)形成該技術(shù)在國際上所處的技術(shù)水平或地位。但是會上鑒定專家的意見并不一致，研究流化床的專家認(rèn)為，技術(shù)達(dá)到國際氣化技術(shù)先進(jìn)水平；但研究氣流床的專家認(rèn)為，氣流床是煤氣化技術(shù)的發(fā)展方向，說流化床達(dá)到國際先進(jìn)水平不合適。就這樣，一場上午9點(diǎn)開始的鑒定會，一直討論到中午1點(diǎn)多還沒結(jié)束。最后，在當(dāng)?shù)乜萍疾块T的協(xié)調(diào)下，形成了一個(gè)折衷的意見：該技術(shù)達(dá)到國際流化床氣化先進(jìn)水平。
宣傳應(yīng)用存在誤區(qū)
    目前，在我國推廣的煤氣化技術(shù)有10多種。此外，針對企業(yè)的不同要求，不少煤氣化技術(shù)開發(fā)商也在對技術(shù)進(jìn)行革新和改造。但不少業(yè)內(nèi)人士表示，一些煤氣化技術(shù)在改造和宣傳的過程中，以及企業(yè)在應(yīng)用技術(shù)的過程中存在誤區(qū)。
    誤區(qū)之一，穿新鞋走老路。目前，有技術(shù)開發(fā)商對氣流床煤氣化技術(shù)實(shí)施常壓改造。對此，華東理工大學(xué)潔凈煤技術(shù)研究所教授周志杰表示，氣流床的壓力與氣化爐處理能力基本成正比，一臺氣化壓力4兆帕、處理煤1800噸/天的氣流床氣化爐，其所生產(chǎn)的合成氣能配套生產(chǎn)合成氨1300噸/天。但如果把氣化壓力降回到常壓0.1兆帕，壓力下降40倍，每天處理煤的能力也就只有原來的1/40。在爐膛空間相同的情況下，常壓的氣流床氣化爐只能日處理煤45噸，產(chǎn)合成氨30噸/天。4兆帕、1800噸煤/天的氣化爐爐膛內(nèi)徑約為2.7米，要達(dá)到相同的處理量，0.1兆帕的氣化爐爐膛內(nèi)徑要達(dá)到8.7米，這根本不現(xiàn)實(shí)。“事實(shí)上，早期的氣流床也是從常壓發(fā)展而來的。由于常壓下氣流床氣化爐的處理能力太低，不適應(yīng)現(xiàn)代煤化工的發(fā)展，所以才變成高壓。煤氣化技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在，是存在一些問題，但技術(shù)開發(fā)不能再走回老路。”周志杰說。
    誤區(qū)之二，宣傳存在誤導(dǎo)。目前，有一些粉煤氣化技術(shù)提供商宣揚(yáng)，可以氣化灰熔點(diǎn)1500℃以上、高灰含量達(dá)30％的煤，而且不需要備用爐。對此，中科合成油工程有限公司高級工程師唐宏青向記者表示，這種說法也越來越受到質(zhì)疑。高含灰量的“高”不是無限的，含灰量8％～15％還可以，再高就對工藝不利。因?yàn)榛伊吭礁撸罄m(xù)設(shè)備越大，運(yùn)行越困難。如果氣化灰含量25％～30％的煤，就會出現(xiàn)灰堵塞爐子和管道的現(xiàn)象，難以讓后續(xù)工藝長周期運(yùn)轉(zhuǎn)。唐宏青表示，不是什么樣的煤都適合氣化，氣化用煤的灰含量是有上限的，這個(gè)限值應(yīng)在25％～30%之間。灰份含量過高，即便排灰問題解決，在經(jīng)濟(jì)上也不一定合算。另外，不需要備用爐也不可能。煤化工特別是大型裝置必須有備用爐，一臺爐不可能一年連續(xù)開8000小時(shí)，而且有時(shí)候停車不光是因?yàn)闋t子，后續(xù)系統(tǒng)出現(xiàn)故障也會造成停車，一臺爐子難以保證裝置的連續(xù)運(yùn)行。從事這方面技術(shù)的科研單位，把這些問題輕量化了。
    誤區(qū)之三，只注重單項(xiàng)指標(biāo)。由于魯奇氣化技術(shù)氣化產(chǎn)生的甲烷含量較高，制天然氣可降低甲烷合成工序的負(fù)荷和氧氣消耗量，國內(nèi)普遍主張采用魯奇氣化技術(shù)。但唐宏青表示，魯奇氣化技術(shù)的廢水排放量大，多產(chǎn)了甲烷，但水處理的投資也上去了。假如同產(chǎn)10億標(biāo)準(zhǔn)立方米/年的天然氣，水煤漿氣化技術(shù)采用6000千卡熱值的煤，由于甲烷化有大量的能量釋放，可以得到大量的高位能，用來產(chǎn)生8兆帕的高壓蒸汽576噸/小時(shí)。每套60000標(biāo)準(zhǔn)立方米的空分消耗8兆帕、477℃高壓過熱蒸汽135噸/小時(shí)，蒸汽用于空分后還有富余。魯奇氣化技術(shù)采用4000千卡的煤，氣化爐耗煤378.68噸/小時(shí)，用303噸中壓蒸汽，甲烷化只能產(chǎn)生292噸中壓蒸汽，不夠氣化爐自用，沒有能力向空分供氣。因此，魯奇氣化盡管節(jié)省了空分投資，但是要另建高壓鍋爐。某項(xiàng)投資低了，另一項(xiàng)投資就高。通過算總帳，其實(shí)魯奇氣化技術(shù)和其他氣化技術(shù)的投資、能耗是差不多的。
    周志杰表示，由于煤本身的復(fù)雜性和特殊性，在目前的工業(yè)水平下，煤氣化過程中存在無法克服的矛盾。比如，如果追求煤轉(zhuǎn)化過程能量效率高，氣化溫度就要低；但煤的結(jié)構(gòu)中存在大量苯環(huán)，氣化過程如果要環(huán)保，就需靠高溫打破這些苯環(huán)，高溫就要多消耗能量，還要用純氧，要上空分，帶來投資高、熱損失大、能量效率低等一系列問題。周志杰指出，這些問題都是由煤的特性決定的，而某些針對解決某個(gè)單一問題、追求單向指標(biāo)而開發(fā)的技術(shù)，很容易誤導(dǎo)煤化工企業(yè)。這些技術(shù)往往宣揚(yáng)，其單項(xiàng)指標(biāo)是最好的，個(gè)別單元工藝可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，但割裂了其他處理過程需要投入的能量和費(fèi)用，誤導(dǎo)了企業(yè)對技術(shù)的選取和對煤氣化技術(shù)的認(rèn)識。
因煤制宜才是關(guān)鍵
    一方面，煤氣化技術(shù)各有優(yōu)劣；另一方面，技術(shù)在改造和宣傳應(yīng)用過程中存在誤區(qū)。那么，企業(yè)到底該如何選擇合適的煤氣化技術(shù)用于煤化工項(xiàng)目呢？
    “沒有哪項(xiàng)技術(shù)最好之說，企業(yè)應(yīng)當(dāng)根據(jù)不同煤種、不同產(chǎn)品來選擇。”華能滿洲里煤化工有限責(zé)任公司副總經(jīng)理李群這樣告訴記者。唐宏青也表示，各種氣化技術(shù)之間的優(yōu)缺點(diǎn)的比較，不是在相同平臺下進(jìn)行的，在比較過程中，原料、產(chǎn)物的組成、溫度、壓力都不同，比較結(jié)果難有說服力。如果硬要去區(qū)別誰優(yōu)誰劣，誰行誰不行，意義不大。山東省化肥工業(yè)協(xié)會會長楊春升也認(rèn)為，不同的煤種適合于不同的氣化技術(shù)，就像汽車、火車、飛機(jī)等交通工具一樣，各有不同的用途和適用性，沒有先進(jìn)性的區(qū)別，只有適用性之分。
    業(yè)內(nèi)人士表示，我國煤的種類很多，選擇合適的氣化技術(shù)應(yīng)因煤制宜，目標(biāo)產(chǎn)品不同也要采用不同的氣化技術(shù)。煙臺萬華聚氨酯有限公司副總工程師李紹磊認(rèn)為，一種氣化方式只適用某種特定的煤；反之，某一種煤的氣化只能采用其特定的氣化方式。實(shí)踐證明，這是一個(gè)真理，不可能一種氣化方式通吃各種煤。比如，我國內(nèi)蒙古、云南和廣西等地有大量褐煤，這些大都是灰分較高的劣質(zhì)煤，水分含量一般為30％左右。如果采用氣流床氣化，要把這么高的水分干燥，再磨成很細(xì)的煤粉，或制成濃度不高的水煤漿，顯然不合算。如果采用加壓流化床或加壓固定床，就比較合適。從入爐原料煤的加工來說，這兩種氣化工藝只需對原煤進(jìn)行少量的干燥、破碎和篩分，遠(yuǎn)比氣流床的干燥、磨粉要節(jié)省能量消耗。另外，采用后兩種方法氣化時(shí)，每千立方米合成氣有效成分(一氧化碳和氫氣)的氧氣消耗也要低得多，不僅可減少制氧設(shè)備的投資，還減少了制氧的能耗和冷卻水的消耗量。
    因此，總的來說，企業(yè)在選擇煤氣化技術(shù)時(shí)，首先必須以原料煤源為基礎(chǔ)，既要考慮原料煤質(zhì)量能夠完全滿足擬選用煤氣化工藝的要求，又要考慮原料煤供應(yīng)可靠、煤質(zhì)穩(wěn)定，還要考慮原料煤的到廠價(jià)格。
焦點(diǎn)新聞：煤氣化技術(shù)開發(fā)應(yīng)用亟待規(guī)范
    近日在采訪調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，作為全球最大煤氣化市場的中國，煤氣化技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用卻呈現(xiàn)概念炒作多、翻版模仿多、沒有工業(yè)化示范就推廣等諸多新亂象。對此，業(yè)內(nèi)專家建議，我國煤氣化技術(shù)開發(fā)應(yīng)用需注重原始創(chuàng)新、規(guī)范競爭；還要警惕中國再次成為國外煤氣化技術(shù)的試驗(yàn)場。
據(jù)了解，煤氣化技術(shù)是煤炭潔凈高效利用的關(guān)鍵技術(shù)之一，也是煤化工的龍頭技術(shù)。截至目前，中國已連續(xù)5年成為全球最大煤氣化市場，吸引了眾多國內(nèi)外煤氣化技術(shù)。但是，我國煤氣化技術(shù)在推廣應(yīng)用過程中存在不少新亂象。
    首先，概念炒作多。據(jù)了解，目前在國內(nèi)推廣的煤氣化技術(shù)概念很多，有復(fù)合型、緊湊型、非催化流化技術(shù)等。對此，華東理工大學(xué)潔凈煤技術(shù)研究所所長于廣鎖表示，煤氣化技術(shù)若按爐型分有固定床、流化床、氣流床三種，任何炒作概念的技術(shù)仍屬于這三類，萬變不離其宗。此外，不少煤氣化技術(shù)在氧耗、冷煤氣效率、碳轉(zhuǎn)化率等指標(biāo)上，用一種不平等平臺對比手法抬高自己，誤導(dǎo)用戶。對此，山西煤化所研究員王洋表示，煤氣化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)是連在一起的，不能突出優(yōu)點(diǎn)、輕化缺點(diǎn)。中科合成油工程有限公司高級工程師唐宏青也認(rèn)為，煤氣化技術(shù)指標(biāo)的比較是個(gè)變數(shù)，與操作溫度、煤種等都有關(guān)，難以靜態(tài)的進(jìn)行比較。
    其次，翻版模仿多，自主創(chuàng)新少。目前，國內(nèi)煤氣化技術(shù)開發(fā)人氣旺，大學(xué)、企業(yè)、研究院、設(shè)計(jì)院多頭并進(jìn)開發(fā)。而美國煤氣化技術(shù)的研制開發(fā)，是由美國能源部來主導(dǎo)規(guī)劃和協(xié)調(diào)的。對此，業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，國內(nèi)多頭并進(jìn)容易造成低水平重復(fù)研究和資源浪費(fèi)。同時(shí)，一位不愿意透露姓名的煤化工專家向記者介紹，近年煤氣化技術(shù)發(fā)展較快，但要發(fā)明出一個(gè)完全新穎的原始創(chuàng)新工藝不容易。國內(nèi)一些技術(shù)人員通過小改小動(dòng)創(chuàng)造出“具有自主知識產(chǎn)權(quán)”的專利，大多沒有突出優(yōu)點(diǎn)和特色，實(shí)際意義并不大。
    最后，沒有經(jīng)工業(yè)化示范就推廣的技術(shù)多。目前，國外一些未經(jīng)工業(yè)化示范的氣化技術(shù)也欲在國內(nèi)推廣。據(jù)唐宏青介紹，有一種屬于流化床氣化的技術(shù)，在美國僅建了處理煤量50噸/天的中試裝置，還面臨灰分嚴(yán)格處理等工程化問題，其廢鍋流程僅適用于發(fā)電，不適合用于化工，企業(yè)在選擇時(shí)應(yīng)慎重。
觀點(diǎn)：煤氣化技術(shù)任重道遠(yuǎn)
    石油和化學(xué)工業(yè)規(guī)劃院院長顧宗勤：我認(rèn)為，目前煤氣化技術(shù)改進(jìn)的方向是擴(kuò)大氣化煤種，突破現(xiàn)有成熟煤氣化技術(shù)的限制，研究適合高灰、高灰融點(diǎn)、高水分的“三高煤”等中國特有煤種的氣化技術(shù)。
    新奧能源化工集團(tuán)股份有限公司技術(shù)部主任張剛：目前，煤氣化技術(shù)研發(fā)單位有待深入研究應(yīng)用中出現(xiàn)的一些問題，比如氣化爐會產(chǎn)生液態(tài)的灰渣，其排出前在爐壁面上會形成液態(tài)的渣膜。渣膜的流動(dòng)和換熱特性，會大大影響爐內(nèi)氣化反應(yīng)的溫度和條件。這是我們在實(shí)踐應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)的問題。因此，對液態(tài)灰渣流動(dòng)和換熱特性的研究非常重要，但目前國內(nèi)相關(guān)的研究還很少。
    上海澤瑪克敏達(dá)機(jī)械設(shè)備有限公司總工程師陸歡慶：液態(tài)排渣的氣化爐，其灰渣黏度與操作溫度有一定關(guān)系。我國煤種與國外不一樣，所以應(yīng)該根據(jù)不同煤種確定一套氣化控制參數(shù)，還需要建立氣化模型。但是，目前的大部分煤氣化技術(shù)，對不同煤種加多少石灰石，配多少氧，配多少蒸汽，如何確定合適的黏度、溫度范圍，還沒有一套完善的模型，都把問題放到生產(chǎn)中摸索了，讓企業(yè)走了不少彎路。
    河南龍宇煤化工有限公司技術(shù)部部長張士祥：煤氣化技術(shù)的長周期、穩(wěn)定運(yùn)行要經(jīng)歷一個(gè)較長的摸索和改進(jìn)過程。而技術(shù)使用企業(yè)以經(jīng)濟(jì)效益為目標(biāo)，因此，國內(nèi)煤化工企業(yè)在選擇煤氣化技術(shù)時(shí)，首先應(yīng)選擇成熟的技術(shù)，有業(yè)績的技術(shù)，這樣才能保證氣化裝置的運(yùn)行穩(wěn)定性，企業(yè)的效益才能有保證。
    上海達(dá)門化工工程技術(shù)有限公司總經(jīng)理於子方：煤氣化在合成氨生產(chǎn)過程中是關(guān)鍵工序，其消耗的能源占全部生產(chǎn)能耗的70%左右。根據(jù)國家發(fā)改委無煙塊煤優(yōu)先用于化肥工業(yè)的原則，結(jié)合我國國情，從各方面綜合比較，采用無煙煤為原料的氣化工藝應(yīng)首選提升型固定床間歇?dú)饣に嚒Ｎ艺J(rèn)為，該工藝在今后一段時(shí)期內(nèi)不會被其他工藝取代。同時(shí)，企業(yè)應(yīng)該在現(xiàn)有基礎(chǔ)上不斷對其存在的問題加以改造與創(chuàng)新，使該工藝更有效地發(fā)揮作用。
    中國礦業(yè)大學(xué)博士苗真勇：國內(nèi)應(yīng)抓住煤化工發(fā)展的機(jī)遇，提高企業(yè)的自主創(chuàng)新能力，掌握煤氣化爐制造的核心技術(shù)。在氣化工藝方面，可借鑒美國的經(jīng)驗(yàn)，把研究重點(diǎn)放在提高氣化壓力、提高氣化爐容量、煤種適應(yīng)性廣、環(huán)境友好、實(shí)現(xiàn)零排放、提高碳轉(zhuǎn)化率、提高氣化效率以及改善液態(tài)排渣的氣化工藝上面。另外，在基礎(chǔ)研究方面，應(yīng)把研究重點(diǎn)放在氣化基礎(chǔ)和氣化過程的數(shù)學(xué)模擬以及開發(fā)自動(dòng)控制軟件上面。
    國家化工生產(chǎn)力促進(jìn)中心總工程師方德巍：我國煤氣化技術(shù)開發(fā)走出了一條實(shí)踐原始創(chuàng)新、集成創(chuàng)新、引進(jìn)消化再創(chuàng)新的成功道路。當(dāng)前，我們要繼續(xù)走不斷創(chuàng)新和發(fā)展自主知識產(chǎn)權(quán)之路，尊重科學(xué)、尊重首創(chuàng)、尊重知識產(chǎn)權(quán)，堅(jiān)決反對學(xué)術(shù)及知識上不道德行為和不良風(fēng)氣。（作者：張興剛）