如果要問最近我國煤氣化技術領域最受關注的事件是什么，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)運行了幾個月當仁不讓。而由此，水煤漿熱壁爐和水冷壁爐優(yōu)缺點的比較再次成為業(yè)界的熱點話題，繼而又引起了關于煤氣化技術孰優(yōu)孰劣的爭議。
    事實上，目前國內煤氣化技術種類眾多，近幾年圍繞各種技術之間的優(yōu)缺點比較、評判就一直就沒有停止過。國內煤化工企業(yè)也想通過選擇與比較，尋求最好的技術。哪種煤氣化技術好？什么樣的企業(yè)適用什么樣的技術？企業(yè)在選取煤氣化技術時應注意什么問題？
氣化技術各有優(yōu)劣
    煤氣化技術是煤化工項目的龍頭。目前在國內推廣的煤氣化技術，包括我國自主開發(fā)技術和國外技術10多種。煤氣化技術若按爐型分，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；氣流床按進料形式不同，分為干煤粉進料和水煤漿進料兩大類，而以氣化爐內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構的熱壁爐。但是，山西陽煤豐喜肥業(yè)（集團）有限責任公司臨猗分公司與清華大學、北京達力科公司共同合作，把水煤漿氣化爐的內襯革新改造為了水冷壁，可謂一項重大創(chuàng)新。
    江蘇索普集團有限責任公司副總經(jīng)理邵守言向記者介紹，耐火磚結構的水煤漿氣化爐，其耐火溫度為1350℃。如果煤的灰熔點超過1350℃，耐火磚會受不了。水冷壁氣化爐最大的優(yōu)勢，就是對灰熔點超過1350℃的煤也能氣化。盡管他認為水冷壁氣化爐還要經(jīng)過幾年的工程運行考驗，還要解決水帶走的熱量、結垢后怎么處理等工程問題，但這是個技術發(fā)展方向，從技術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。
    華東理工大學潔凈煤技術研究所所長于廣鎖向記者坦言，水冷壁是把氣化煤種擴寬了，但水冷壁爐與熱壁爐仍各有千秋。神華集團煤制油公司技術顧問陳家仁表示，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，但水煤漿氣化工藝中，由于進入氣化爐的煤漿含有35%～40%的水，水要被加熱到氣化反應溫度，就要消耗大量的能量。因此他認為今后的發(fā)展方向還是氣流床粉煤氣化。
    國家化工行業(yè)生產(chǎn)力促進中心總工程師方德巍認為，水冷壁雖提高了可氣化煤的灰熔點，但也是以多消耗煤和氧氣為代價的。目前，業(yè)內形成的所謂煤的灰熔點高低的觀點，是一些國外技術提供方在國內推廣技術時，宣揚他們可氣化灰熔點高的煤而形成的固定思維。事實上，早在上世紀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。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，壓力達到8～10兆帕接近實現(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中，煤是靠氮氣或二氧化碳輸送，氣體加壓要耗費大量能量，壓力只能加到30千克，整體能量平衡還需要壓縮機。因此，經(jīng)多方比較，今后發(fā)展方向應是氣流床水煤漿氣化。
    事實上，關于煤氣化技術的孰優(yōu)孰劣，現(xiàn)在仍沒有定論。每種技術都有自己的優(yōu)點，也有自己的缺點。記者今年就曾參加一個流化床氣化技術的鑒定會。主持鑒定的科技部門要求，在鑒定結果上應形成該技術在國際上所處的技術水平或地位。但是會上鑒定專家的意見并不一致，研究流化床的專家認為，技術達到國際氣化技術先進水平；但研究氣流床的專家認為，氣流床是煤氣化技術的發(fā)展方向，說流化床達到國際先進水平不合適。就這樣，一場上午9點開始的鑒定會，一直討論到中午1點多還沒結束。最后，在當?shù)乜萍疾块T的協(xié)調下，形成了一個折衷的意見：該技術達到國際流化床氣化先進水平。
宣傳應用存在誤區(qū)
    目前，在我國推廣的煤氣化技術有10多種。此外，針對企業(yè)的不同要求，不少煤氣化技術開發(fā)商也在對技術進行革新和改造。但不少業(yè)內人士表示，一些煤氣化技術在改造和宣傳的過程中，以及企業(yè)在應用技術的過程中存在誤區(qū)。
    誤區(qū)之一，穿新鞋走老路。目前，有技術開發(fā)商對氣流床煤氣化技術實施常壓改造。對此，華東理工大學潔凈煤技術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/天的氣化爐爐膛內徑約為2.7米，要達到相同的處理量，0.1兆帕的氣化爐爐膛內徑要達到8.7米，這根本不現(xiàn)實。“事實上，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，不適應現(xiàn)代煤化工的發(fā)展，所以才變成高壓。煤氣化技術發(fā)展到現(xiàn)在，是存在一些問題，但技術開發(fā)不能再走回老路。”周志杰說。
    誤區(qū)之二，宣傳存在誤導。目前，有一些粉煤氣化技術提供商宣揚，可以氣化灰熔點1500℃以上、高灰含量達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。因為灰量越高，后續(xù)設備越大，運行越困難。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)工藝長周期運轉。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，這個限值應在25％～30%之間。灰份含量過高，即便排灰問題解決，在經(jīng)濟上也不一定合算。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，而且有時候停車不光是因為爐子，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)運行。從事這方面技術的科研單位，把這些問題輕量化了。
    誤區(qū)之三，只注重單項指標。由于魯奇氣化技術氣化產(chǎn)生的甲烷含量較高，制天然氣可降低甲烷合成工序的負荷和氧氣消耗量，國內普遍主張采用魯奇氣化技術。但唐宏青表示，魯奇氣化技術的廢水排放量大，多產(chǎn)了甲烷，但水處理的投資也上去了。假如同產(chǎn)10億標準立方米/年的天然氣，水煤漿氣化技術采用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。每套60000標準立方米的空分消耗8兆帕、477℃高壓過熱蒸汽135噸/小時，蒸汽用于空分后還有富余。魯奇氣化技術采用4000千卡的煤，氣化爐耗煤378.68噸/小時，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。某項投資低了，另一項投資就高。通過算總帳，其實魯奇氣化技術和其他氣化技術的投資、能耗是差不多的。
    周志杰表示，由于煤本身的復雜性和特殊性，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，如果追求煤轉化過程能量效率高，氣化溫度就要低；但煤的結構中存在大量苯環(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單一問題、追求單向指標而開發(fā)的技術，很容易誤導煤化工企業(yè)。這些技術往往宣揚，其單項指標是最好的，個別單元工藝可以實現(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用，誤導了企業(yè)對技術的選取和對煤氣化技術的認識。
因煤制宜才是關鍵
    一方面，煤氣化技術各有優(yōu)劣；另一方面，技術在改造和宣傳應用過程中存在誤區(qū)。那么，企業(yè)到底該如何選擇合適的煤氣化技術用于煤化工項目呢？
    “沒有哪項技術最好之說，企業(yè)應當根據(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，各種氣化技術之間的優(yōu)缺點的比較，不是在相同平臺下進行的，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)會會長楊春升也認為，不同的煤種適合于不同的氣化技術，就像汽車、火車、飛機等交通工具一樣，各有不同的用途和適用性，沒有先進性的區(qū)別，只有適用性之分。
    業(yè)內人士表示，我國煤的種類很多，選擇合適的氣化技術應因煤制宜，目標產(chǎn)品不同也要采用不同的氣化技術。煙臺萬華聚氨酯有限公司副總工程師李紹磊認為，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。實踐證明，這是一個真理，不可能一種氣化方式通吃各種煤。比如，我國內蒙古、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行少量的干燥、破碎和篩分，遠比氣流床的干燥、磨粉要節(jié)省能量消耗。另外，采用后兩種方法氣化時，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)在選擇煤氣化技術時，首先必須以原料煤源為基礎，既要考慮原料煤質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可靠、煤質穩(wěn)定，還要考慮原料煤的到廠價格。
焦點新聞：煤氣化技術開發(fā)應用亟待規(guī)范
    近日在采訪調查中發(fā)現(xiàn)，作為全球最大煤氣化市場的中國，煤氣化技術開發(fā)和應用卻呈現(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)內專家建議，我國煤氣化技術開發(fā)應用需注重原始創(chuàng)新、規(guī)范競爭；還要警惕中國再次成為國外煤氣化技術的試驗場。
據(jù)了解，煤氣化技術是煤炭潔凈高效利用的關鍵技術之一，也是煤化工的龍頭技術。截至目前，中國已連續(xù)5年成為全球最大煤氣化市場，吸引了眾多國內外煤氣化技術。但是，我國煤氣化技術在推廣應用過程中存在不少新亂象。
    首先，概念炒作多。據(jù)了解，目前在國內推廣的煤氣化技術概念很多，有復合型、緊湊型、非催化流化技術等。對此，華東理工大學潔凈煤技術研究所所長于廣鎖表示，煤氣化技術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仍屬于這三類，萬變不離其宗。此外，不少煤氣化技術在氧耗、冷煤氣效率、碳轉化率等指標上，用一種不平等平臺對比手法抬高自己，誤導用戶。對此，山西煤化所研究員王洋表示，煤氣化技術的優(yōu)點和缺點是連在一起的，不能突出優(yōu)點、輕化缺點。中科合成油工程有限公司高級工程師唐宏青也認為，煤氣化技術指標的比較是個變數(shù)，與操作溫度、煤種等都有關，難以靜態(tài)的進行比較。
    其次，翻版模仿多，自主創(chuàng)新少。目前，國內煤氣化技術開發(fā)人氣旺，大學、企業(yè)、研究院、設計院多頭并進開發(fā)。而美國煤氣化技術的研制開發(fā)，是由美國能源部來主導規(guī)劃和協(xié)調的。對此，業(yè)內人士認為，國內多頭并進容易造成低水平重復研究和資源浪費。同時，一位不愿意透露姓名的煤化工專家向記者介紹，近年煤氣化技術發(fā)展較快，但要發(fā)明出一個完全新穎的原始創(chuàng)新工藝不容易。國內一些技術人員通過小改小動創(chuàng)造出“具有自主知識產(chǎn)權”的專利，大多沒有突出優(yōu)點和特色，實際意義并不大。
    最后，沒有經(jīng)工業(yè)化示范就推廣的技術多。目前，國外一些未經(jīng)工業(yè)化示范的氣化技術也欲在國內推廣。據(jù)唐宏青介紹，有一種屬于流化床氣化的技術，在美國僅建了處理煤量50噸/天的中試裝置，還面臨灰分嚴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)在選擇時應慎重。
觀點：煤氣化技術任重道遠
    石油和化學工業(yè)規(guī)劃院院長顧宗勤：我認為，目前煤氣化技術改進的方向是擴大氣化煤種，突破現(xiàn)有成熟煤氣化技術的限制，研究適合高灰、高灰融點、高水分的“三高煤”等中國特有煤種的氣化技術。
    新奧能源化工集團股份有限公司技術部主任張剛：目前，煤氣化技術研發(fā)單位有待深入研究應用中出現(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。渣膜的流動和換熱特性，會大大影響爐內氣化反應的溫度和條件。這是我們在實踐應用中發(fā)現(xiàn)的問題。因此，對液態(tài)灰渣流動和換熱特性的研究非常重要，但目前國內相關的研究還很少。
    上海澤瑪克敏達機械設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系。我國煤種與國外不一樣，所以應該根據(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，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部部長張士祥：煤氣化技術的長周期、穩(wěn)定運行要經(jīng)歷一個較長的摸索和改進過程。而技術使用企業(yè)以經(jīng)濟效益為目標，因此，國內煤化工企業(yè)在選擇煤氣化技術時，首先應選擇成熟的技術，有業(yè)績的技術，這樣才能保證氣化裝置的運行穩(wěn)定性，企業(yè)的效益才能有保證。
    上海達門化工工程技術有限公司總經(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首選提升型固定床間歇氣化工藝。我認為，該工藝在今后一段時期內不會被其他工藝取代。同時，企業(yè)應該在現(xiàn)有基礎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)大學博士苗真勇：國內應抓住煤化工發(fā)展的機遇，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。在氣化工藝方面，可借鑒美國的經(jīng)驗，把研究重點放在提高氣化壓力、提高氣化爐容量、煤種適應性廣、環(huán)境友好、實現(xiàn)零排放、提高碳轉化率、提高氣化效率以及改善液態(tài)排渣的氣化工藝上面。另外，在基礎研究方面，應把研究重點放在氣化基礎和氣化過程的數(shù)學模擬以及開發(fā)自動控制軟件上面。
    國家化工生產(chǎn)力促進中心總工程師方德巍：我國煤氣化技術開發(fā)走出了一條實踐原始創(chuàng)新、集成創(chuàng)新、引進消化再創(chuàng)新的成功道路。當前，我們要繼續(xù)走不斷創(chuàng)新和發(fā)展自主知識產(chǎn)權之路，尊重科學、尊重首創(chuàng)、尊重知識產(chǎn)權，堅決反對學術及知識上不道德行為和不良風氣。（作者：張興剛）