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缺點的比較再次成為業界的熱點話題，繼而又引起了關于煤氣化技術孰優孰劣的爭議。
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缺點比較、評判就一直就沒有停止過。國內煤化工企業也想通過選擇與比較，尋求最好的技術。哪種煤氣化技術好？什么樣的企業適用什么樣的技術？企業在選取煤氣化技術時應注意什么問題？
氣化技術各有優劣
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，目前我國氮肥產業就主要采用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（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，可謂一項重大創新。
江蘇索普集團有限責任公司副總經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展方向還是氣流床粉煤氣化。
國家化工行業生產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，專家經過核算形成的意見是，從節能降耗上講，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8～10兆帕接近實現等壓合成甲醇，可減少大量能耗，對合成氣生產十分有利。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，經多方比較，今后發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孰劣，現在仍沒有定論。每種技術都有自己的優點，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，在當地科技部門的協調下，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
目前，在我國推廣的煤氣化技術有10多種。此外，針對企業的不同要求，不少煤氣化技術開發商也在對技術進行革新和改造。但不少業內人士表示，一些煤氣化技術在改造和宣傳的過程中，以及企業在應用技術的過程中存在誤區。
誤區之一，穿新鞋走老路。目前，有技術開發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，其所生產的合成氣能配套生產合成氨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，這根本不現實。“事實上，早期的氣流床也是從常壓發展而來的。由于常壓下氣流床氣化爐的處理能力太低，不適應現代煤化工的發展，所以才變成高壓。煤氣化技術發展到現在，是存在一些問題，但技術開發不能再走回老路。”周志杰說。
誤區之二，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，后續設備越大，運行越困難。如果氣化灰含量25％～30％的煤，就會出現灰堵塞爐子和管道的現象，難以讓后續工藝長周期運轉。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開8000小時，而且有時候停車不光是因為爐子，后續系統出現故障也會造成停車，一臺爐子難以保證裝置的連續運行。從事這方面技術的科研單位，把這些問題輕量化了。
誤區之三，只注重單項指標。由于魯奇氣化技術氣化產生的甲烷含量較高，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，多產了甲烷，但水處理的投資也上去了。假如同產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，氣化過程如果要環保，就需靠高溫打破這些苯環，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的技術，很容易誤導煤化工企業。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節能減排，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，煤氣化技術各有優劣；另一方面，技術在改造和宣傳應用過程中存在誤區。那么，企業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，企業應當根據不同煤種、不同產品來選擇。”華能滿洲里煤化工有限責任公司副總經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。如果硬要去區別誰優誰劣，誰行誰不行，意義不大。山東省化肥工業協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，沒有先進性的區別，只有適用性之分。
業內人士表示，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、煤質穩定，還要考慮原料煤的到廠價格。
焦點新聞：煤氣化技術開發應用亟待規范
近日在采訪調查中發現，作為全球最大煤氣化市場的中國，煤氣化技術開發和應用卻呈現概念炒作多、翻版模仿多、沒有工業化示范就推廣等諸多新亂象。對此，業內專家建議，我國煤氣化技術開發應用需注重原始創新、規范競爭；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，煤氣化技術的優點和缺點是連在一起的，不能突出優點、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，與操作溫度、煤種等都有關，難以靜態的進行比較。
其次，翻版模仿多，自主創新少。目前，國內煤氣化技術開發人氣旺，大學、企業、研究院、設計院多頭并進開發。而美國煤氣化技術的研制開發，是由美國能源部來主導規劃和協調的。對此，業內人士認為，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，近年煤氣化技術發展較快，但要發明出一個完全新穎的原始創新工藝不容易。國內一些技術人員通過小改小動創造出“具有自主知識產權”的專利，大多沒有突出優點和特色，實際意義并不大。
最后，沒有經工業化示范就推廣的技術多。目前，國外一些未經工業化示范的氣化技術也欲在國內推廣。據唐宏青介紹，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電，不適合用于化工，企業在選擇時應慎重。
觀點：煤氣化技術任重道遠
石油和化學工業規劃院院長顧宗勤：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，煤氣化技術研發單位有待深入研究應用中出現的一些問題，比如氣化爐會產生液態的灰渣，其排出前在爐壁面上會形成液態的渣膜。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現的問題。因此，對液態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，所以應該根據不同煤種確定一套氣化控制參數，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，都把問題放到生產中摸索了，讓企業走了不少彎路。
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、穩定運行要經歷一個較長的摸索和改進過程。而技術使用企業以經濟效益為目標，因此，國內煤化工企業在選擇煤氣化技術時，首先應選擇成熟的技術，有業績的技術，這樣才能保證氣化裝置的運行穩定性，企業的效益才能有保證。
上海達門化工工程技術有限公司總經理於子方：煤氣化在合成氨生產過程中是關鍵工序，其消耗的能源占全部生產能耗的70%左右。根據國家發改委無煙塊煤優先用于化肥工業的原則，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，企業應該在現有基礎上不斷對其存在的問題加以改造與創新，使該工藝更有效地發揮作用。
中國礦業大學博士苗真勇：國內應抓住煤化工發展的機遇，提高企業的自主創新能力，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、環境友好、實現零排放、提高碳轉化率、提高氣化效率以及改善液態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學模擬以及開發自動控制軟件上面。
國家化工生產力促進中心總工程師方德巍：我國煤氣化技術開發走出了一條實踐原始創新、集成創新、引進消化再創新的成功道路。當前，我們要繼續走不斷創新和發展自主知識產權之路，尊重科學、尊重首創、尊重知識產權，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）
