煤氣化是新型煤化工的龍頭技術(shù)，技術(shù)發(fā)展得好壞，直接關(guān)系著整個煤化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。“十二五”期間，中國各種新型煤氣化技術(shù)根據(jù)企業(yè)的不同需求，大型化、精細(xì)化步伐不斷加快，安穩(wěn)長滿優(yōu)成為常態(tài)，不僅助推了氮肥、甲醇產(chǎn)業(yè)原料結(jié)構(gòu)的大調(diào)轉(zhuǎn)，而且推進了現(xiàn)代煤化工的穩(wěn)定發(fā)展。

無煙煤供應(yīng)緊張 企業(yè)渴求新技術(shù)

據(jù)了解，合成氨和甲醇的原料都是以無煙煤為主。以合成氨生產(chǎn)氮肥為例，2010年，全國氮肥行業(yè)用煤總量為8534.5萬噸，占全國煤炭產(chǎn)量的2.6%；氮肥用無煙煤量為5260.8萬噸，占全國氮肥原料煤總量的87%。而氮肥用無煙煤中又以無煙塊煤為主，大多采用間歇式固定床煤氣化（UGI）技術(shù)。然而，無煙煤僅占中國煤炭總產(chǎn)量的18%，隨著煤炭行業(yè)機采率的提高，2010年前后塊煤率已經(jīng)降至15%左右。當(dāng)時與全國煤炭供應(yīng)緊張的形勢相比，無煙煤供應(yīng)更加緊張，無煙塊煤供應(yīng)則是緊上加緊。

“2010年無煙塊煤、無煙粉煤、天然氣和電力等平均進廠價格比2005年分別增長了114%、83%、50%和34%，而同期尿素價格只增長了3%，行業(yè)效益嚴(yán)重受擠。”全國新型煤氣化委員會、全國化肥工業(yè)總站常務(wù)副站長鄭偉中在接受中國化工報記者采訪時說，“由于無煙煤的價格當(dāng)時是煙煤價格的近2倍，這就造成越來越多的企業(yè)，走上去無煙煤的道路。”

“2012年，中國擁有各種類型的煤氣化爐9000多臺，其中化工行業(yè)就有4000余臺，絕大部分以UGI爐為主。如果用天然氣生產(chǎn)合成氨的成本估算成1，那么用油做的是1.5，用煤做的就是2。由此看來，煤制合成氨的成本最高。如果不能在技術(shù)上盡快地實現(xiàn)升級，煤頭企業(yè)將面臨不小的生存壓力，而這恰好給新型水煤漿煤氣化技術(shù)的推廣提供了一個廣闊的發(fā)展平臺。”GE氣化業(yè)務(wù)中國區(qū)總經(jīng)理董宏海2012年的話，也反映了企業(yè)對新型煤氣化技術(shù)的期許。

而中國工程院院士、清華大學(xué)教授倪維斗“到2020年，中國對煤氣化爐的需求量將達到2250套”的研判，更是點燃了企業(yè)對新型煤氣化技術(shù)的渴求。

多種技術(shù)突飛猛進 調(diào)整行業(yè)原料結(jié)構(gòu)

記者調(diào)查發(fā)現(xiàn)，2010年，中國以煤、天然氣、油和焦?fàn)t氣為原料的合成氨產(chǎn)量比例分別為76.2%、21.9%、1.3%和0.3%；2015年，中國以煤、天然氣和焦?fàn)t氣為原料的合成氨產(chǎn)量比例分別為76%、22%和2%。其中，以非無煙煤為原料的產(chǎn)能比重由10%提高到24%，提高了14%；以無煙煤為原料的合成氨產(chǎn)能比重由65%下降至51%，下降了14%。

非無煙煤使用比例的提高，是煤氣化技術(shù)進步的結(jié)果。“現(xiàn)在陽煤化機正對陽煤豐喜臨猗公司的日投煤750噸氣化爐進行半廢鍋流程改造（清華爐3.0技術(shù)或第三代清華爐氣化技術(shù)），改造投產(chǎn)后，預(yù)計每小時能副產(chǎn)4.0兆帕、35~40噸高品位蒸汽，1噸蒸汽按100元計算，1小時就是3500~4000元，1個月就是270萬元左右，噸甲醇可以降低90元左右，節(jié)能效果、經(jīng)濟效益非常明顯。”山西陽煤豐喜肥業(yè)（集團）有限責(zé)任公司執(zhí)行董事、山西陽煤化工機械（集團）有限公司董事長李廣民在接受中國化工報記者采訪時說，“豐喜臨猗公司目前老廠采用無煙煤固定層間歇式煤氣化技術(shù)（UGI），新廠采用清華爐氣化技術(shù)，現(xiàn)在老廠賠錢，新廠賺錢，上述改造完成后，新廠的氣化技術(shù)將得到較大水平的提高，盈利能力將提升一個級別。”

據(jù)了解，李廣民所說的老廠是豐喜集團臨猗分公司一廠，年產(chǎn)36萬噸合成氨、5萬噸聯(lián)醇、60萬噸尿素，采用間歇式固定床無煙塊煤為原料制半水煤氣工藝，目前共3套系統(tǒng)；新廠是指豐喜集團臨猗分公司二廠，年產(chǎn)甲醇30萬噸，采用清華爐水煤漿制氣低壓甲醇合成工藝，也是3套系統(tǒng)。

其實，豐喜集團早在“十五”期間就和清華大學(xué)合作開展第一代清華爐氣化技術(shù)的研制； 2012年，第二代清華爐氣化技術(shù)在臨猗公司成功應(yīng)用；2013年，陽煤化機聯(lián)合清華大學(xué)、豐喜集團等單位共同組成研發(fā)團隊，承擔(dān)了“十二五”山西省科技重大專項——水煤漿水冷壁氣化爐的開發(fā)與制造項目，成功突破了氣化溫度低、無法燃燒劣質(zhì)煤、排渣易堵塞、運行周期偏短等制約煤氣化的關(guān)鍵瓶頸，并將這一科技成果成功實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用（清華爐2.5代）。

據(jù)了解，截至2014年年底，全國合成氨裝置采用清華爐氣化技術(shù)的7臺，產(chǎn)能48萬噸；甲醇裝置采用3臺，產(chǎn)能30萬噸。2015年已經(jīng)投產(chǎn)并平穩(wěn)運行的有新疆天智辰業(yè)化工有限公司2臺6.5兆帕日投煤1550噸的氣化爐；山西陽煤豐喜泉稷能源有限公司焦?fàn)t氣綜合利用生產(chǎn)尿素聯(lián)產(chǎn)LNG轉(zhuǎn)型升級項目的2臺已經(jīng)穩(wěn)定運行；正在安裝的陽煤集團壽陽化工有限責(zé)任公司40萬噸/年乙二醇項目、陽泉煤業(yè)集團平定化工有限責(zé)任公司乙二醇項目（一期）、新疆國泰新華各2臺；制作完成待提貨的有6臺；正在制造的還有6臺。

“不僅清華爐得到較快發(fā)展，而且多噴嘴對置式氣化、航天煤氣化技術(shù)、多元料漿氣化、碎煤加壓氣化、兩段式粉煤氣化，還有GE水煤漿氣化、殼牌粉煤氣化、科林（CCG）粉煤氣化、西門子（GSP）粉煤氣化等也得到較快的發(fā)展，對中國原料煤結(jié)構(gòu)的調(diào)整起到了重要的作用。”鄭偉中說。

“2010年年底，全國合成氨企業(yè)472家，產(chǎn)能6560萬噸，已建和在建的水煤漿、干煤粉加壓氣化裝置分別有66臺、36臺，合成氨能力分別為706萬噸、768萬噸,其中42%建成投產(chǎn)，投產(chǎn)產(chǎn)能620萬噸，新型煤氣化產(chǎn)能不到總產(chǎn)能的10%。”鄭偉中介紹說，“到2014年年底，全國合成氨企業(yè)數(shù)331家，采用新型煤氣化技術(shù)企業(yè)數(shù)49家，占比14.8%；采用新型煤氣化已建成投產(chǎn)的水煤漿、干煤粉、碎煤加壓氣化裝置分別有75臺、20臺、35臺，合成氨能力分別為957.5萬噸、578萬噸、286萬噸,投產(chǎn)產(chǎn)能1821.5萬噸，產(chǎn)能提高了2倍多，占全國合成氨總產(chǎn)能的24.6%。”   
          
除了合成氨行業(yè)，甲醇行業(yè)的原料結(jié)構(gòu)也得到了調(diào)整。據(jù)鄭偉中介紹，2014年底，全國甲醇企業(yè)345家，采用新型煤氣化技術(shù)企業(yè)61家，占比17.7%；全國甲醇產(chǎn)量4540.1萬噸，采用新型煤氣化技術(shù)的產(chǎn)品產(chǎn)量2343.5萬噸，占比51.6%；已建成的水煤漿、干煤粉、碎煤加壓氣化裝置分別有127臺、28臺、24臺，甲醇能力分別達2531萬噸、1027萬噸、250萬噸,投產(chǎn)產(chǎn)能3808萬噸。

中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會會長李壽生曾在2015年8月中國氮肥工業(yè)協(xié)會組織召開的一次氮肥、甲醇行業(yè)發(fā)展研討會上指出，中國化肥行業(yè)已經(jīng)到了轉(zhuǎn)型發(fā)展的關(guān)鍵時期，企業(yè)要加強重大關(guān)鍵技術(shù)及裝備開發(fā)，對已建成投產(chǎn)的先進煤氣化爐做好達產(chǎn)達標(biāo)工作，同時根據(jù)原料結(jié)構(gòu)調(diào)整的要求，集中力量優(yōu)化先進煤氣化技術(shù)，改善原料結(jié)構(gòu)，力爭到2020年采用非無煙煤的合成氨產(chǎn)能占比從目前的24%提升至40%左右，采用常壓無煙煤的合成氨產(chǎn)能從目前的51%下降到41%。

單爐容量不斷升級 推動行業(yè)穩(wěn)步發(fā)展

大型化是煤化工的發(fā)展方向，也是煤氣化的發(fā)展方向。“十二五”期間，全國煤氣化技術(shù)的“最大”一次次被刷新；首臺首套不斷涌現(xiàn)；GE爐、殼牌爐、清華爐、航天爐、GSP爐、多噴嘴對置式氣化爐等新型加壓氣化技術(shù)應(yīng)用范圍不斷擴大，推動了中國新型煤化工行業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展。

UGI爐以無煙塊煤為原料，尤其適宜高灰熔點煤炭氣化，單位能耗低、利用率高、投資省、安全性能好、操作簡便，是最適合晉城無煙塊煤的氣化技術(shù)工藝。河南心連心、山西天澤等使用UGI爐的企業(yè)能耗水平處于以煤為原料的合成氨企業(yè)前列。但是，UGI爐日消耗煤量最大為70噸，1個百萬噸煤制油項目日消耗煤量達1萬多噸，如果用UGI爐，至少需要150臺。如果選用大型爐，只用四五臺就足夠了，因為大型氣化爐日消耗煤量最少為600噸，多的日消耗2000~3000噸，比UGI爐多10~30倍。

2012年9月3日，首套水煤漿水冷壁氣化爐在北京通過了中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會組織的科技成果專家鑒定。中國工程院院士謝克昌、倪維斗、岑可法、秦裕琨以及方德巍等煤化工領(lǐng)域的知名專家組成的專家委員會一致認(rèn)為，水煤漿水冷壁清華爐煤氣化技術(shù)成果具有顯著創(chuàng)新性，擁有自主知識產(chǎn)權(quán)，同時具有水煤漿耐火磚和干粉水冷壁氣化爐的優(yōu)點，綜合性能優(yōu)異，具有明顯的經(jīng)濟效益和社會效益，總體技術(shù)處于國際領(lǐng)先水平。

“裝備大型化、產(chǎn)品精細(xì)化、能量梯級利用和節(jié)能減排是國內(nèi)煤化工的發(fā)展方向。‘十二五’期間，GE大型化氣化爐在國內(nèi)受到眾多業(yè)主的青睞。”通用電氣神華氣化技術(shù)有限公司營銷經(jīng)理方斌介紹說，神華包頭60萬噸/年煤制烯烴項目是世界首套煤制烯烴工業(yè)裝置。該項目采用美國GE公司的水煤漿氣化技術(shù)，共7臺單爐日投煤量為1500噸的氣化爐，包括煤漿制備、氣化、渣水處理等工序，7臺氣化爐5開2備，2011～2013年項目年均實現(xiàn)凈利潤約10億元。

據(jù)了解，采用GE水煤漿氣化技術(shù)的還有中煤集團陜西榆林能源化工有限公司的煤制烯烴項目，年生產(chǎn)甲醇約360萬噸，烯烴產(chǎn)能達120萬噸；中天合創(chuàng)的煤炭深加工項目，項目采用14臺900立方英尺氣化爐在6.5兆帕的高溫操作壓力下運行，氣化爐單爐投煤量約1500噸/天，每年合成約360萬噸甲醇；蒲城清潔能源化工180萬噸甲醇制烯烴項目，通過采用8.7兆帕高壓氣化配置提高產(chǎn)能，其單爐投煤量達到2350噸/日。

除了GE水煤漿氣化技術(shù)，多噴嘴對置式氣化技術(shù)的大型化，在“十二五”期間也取得了進展。2011年11月25~28日，江蘇靈谷化工有限公司日處理煤2000噸級多噴嘴對置式水煤漿氣化技術(shù)工業(yè)裝置通過現(xiàn)場連續(xù)72小時考核；2013年4月19日，中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會在北京組織了對該技術(shù)的成果鑒定會。鑒定意見認(rèn)為：該成果創(chuàng)新性強，總體處于同類技術(shù)的國際領(lǐng)先水平。

如果說2000噸級是煤氣化技術(shù)的一次升級，那么3000噸級更是多噴嘴對置式水煤漿氣化技術(shù)的一次飛躍。2015年12月25日，由華東理工大學(xué)與兗州煤業(yè)股份有限公司共同承擔(dān)的國家“863”計劃3000噸/日級超大型煤氣化關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)及示范主題項目在北京通過驗收。項目首席科學(xué)家、華東理工大學(xué)于廣鎖教授介紹，在該校與兗礦集團兗州煤業(yè)股份有限公司的積極配合下，由兗礦集團內(nèi)蒙古榮信化工有限公司承擔(dān)建設(shè)的180萬噸/年煤制甲醇項目一期工程，順利完成了3套日處理煤3000噸級的超大型多噴嘴對置式水煤漿氣化工業(yè)示范裝置的建設(shè)。該工業(yè)裝置自2014年6月24日首次投料試運行以來，各項工藝參數(shù)運行正常，裝置整體運行狀況良好，經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)先進、運行平穩(wěn)，為依托企業(yè)創(chuàng)造了較好的經(jīng)濟效益，在國內(nèi)外產(chǎn)生了廣泛的影響。

此外，2014年3月下旬，西門子（中國）有限公司與北京杰斯菲克氣化技術(shù)有限公司在京發(fā)布其研發(fā)的SFG850新型氣化爐。北京杰斯菲克氣化技術(shù)有限公司市場總監(jiān)馬鳳橋表示，隨著超大型氣化爐項目的推進，氣化效率相差幾個百分點，一年的運行費用就會相差幾億元。這幾億元的效益差距，往往就可能是一個項目從盈利到虧損的反轉(zhuǎn)。而整個項目能效的提高，有賴于項目總體聯(lián)合各段技術(shù)專利商協(xié)同工作。

除了以上幾種技術(shù)，最后不得不說說殼牌煤氣化技術(shù)。作為在中國應(yīng)用的第一種干粉加壓氣流床煤氣化技術(shù)，殼牌煤氣化技術(shù)不但給中國傳統(tǒng)的煤氣化帶來了先進的技術(shù)和全新的理念，同時也大大地促進了國內(nèi)干粉氣流床技術(shù)的發(fā)展，因此被應(yīng)用于國內(nèi)多個煤化工項目。比如，大唐內(nèi)蒙古多倫煤化工有限責(zé)任公司年產(chǎn)46萬噸煤制烯烴項目，氣化爐是3臺每天單臺可處理干燥原煤2870噸的六燒嘴殼牌煤氣化爐，目前運行平穩(wěn)；又比如，云南天安、中石化、安慶、神華煤制油等多家采用殼牌先進煤氣化工藝的企業(yè)，已取得單爐連續(xù)高負(fù)荷運行超過120日的業(yè)績,實現(xiàn)了百日常態(tài)化；而雙環(huán)、柳化、永城等多套殼牌煤氣化裝置累計運行超過300天，其中最高紀(jì)錄是338天。據(jù)悉，殼牌已經(jīng)實現(xiàn)98%的關(guān)鍵設(shè)備國產(chǎn)化率，不但減少了投資和備品備件成本，而且對提高中國煤化工過程裝備制造水平具有積極意義。

國家能源局原局長張國寶曾指出，中國煤化工發(fā)展比較快，是全球最大的煤氣化市場，做好先進煤氣化技術(shù)推廣，不僅可以為中國能源替代戰(zhàn)略作出貢獻，而且還可以走出去，為煤炭資源占能源比重大的國家輸出技術(shù)。

但記者發(fā)現(xiàn)，中國煤氣化技術(shù)雖然在“十二五”時期躍上了新臺階，但整體還處在各自為戰(zhàn)、群雄割據(jù)的階段，走出去局面尚未全面開啟。有專家認(rèn)為，“十三五”期間，如何用綠色、環(huán)保、高效的現(xiàn)代煤氣化技術(shù)與“一帶一路”沿線國家共享，將成為一個新的重要課題，有待中國煤氣化領(lǐng)域各路英豪去開拓、實踐和取得新成果。