煤氣化技術(shù)裝備是煤炭清潔高效轉(zhuǎn)化利用的重要基礎(chǔ)，經(jīng)過近年來的不斷自主創(chuàng)新和技術(shù)提升，國(guó)內(nèi)氣化爐已呈百花齊放、百舸爭(zhēng)流之勢(shì)。把握煤氣化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，選擇與煤種相適應(yīng)、與產(chǎn)品需求相吻合、低能耗、低投資、成熟可靠、環(huán)保安全的煤氣化技術(shù)裝備，是煤化工產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的重要方向。7月29日在京舉行的2016中國(guó)新型煤氣化及配套技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展大會(huì)上，與會(huì)專家給出了這樣的見解和建議。
    各爐型層出不窮
    “各類煤氣化爐是煤氣化的重要載體和核心裝備，已在我國(guó)廣泛應(yīng)用，工業(yè)化成熟度高，技術(shù)種類多，氣化爐臺(tái)數(shù)多。國(guó)內(nèi)先進(jìn)大型氣流床加壓氣化爐投產(chǎn)臺(tái)數(shù)已達(dá)300臺(tái)以上。”石油和化學(xué)工業(yè)規(guī)劃院能源化工處副處長(zhǎng)韓紅梅介紹說。
    據(jù)了解，煤氣化爐從物料接觸方式分為固定床（移動(dòng)床）、流化床（沸騰床）、氣流床三大類。碎煤加壓固定床氣化爐（固態(tài)/液態(tài)排渣）的主流技術(shù)包括魯奇爐、賽鼎爐、BGL爐、云鼎YM爐等。流化床應(yīng)用較廣的恩德粉煤氣化技術(shù)包括中國(guó)ICC爐、恩德爐、科達(dá)爐（Newpower)等。氣流床干法加壓粉煤氣化的主流技術(shù)包括殼牌爐、GSP爐、科林爐、兩段爐（TPRI)、HT-L爐、東方爐、華理爐、五環(huán)爐、寧煤爐、柳化—齊耀爐、沈鼓爐、金重爐等。氣化床濕法水煤漿氣化主流爐型包括GE-TCGP、對(duì)置四噴嘴、清華爐、多原料漿氣化的西北院多元料漿爐等。
    目前我國(guó)在氣化爐創(chuàng)新方面取得了突出成果。航天長(zhǎng)征化學(xué)工程股份有限公司總經(jīng)理助理朱玉營(yíng)表示，航天公司研制成功的航天HT-L爐已通過長(zhǎng)周期運(yùn)行驗(yàn)證，其關(guān)鍵設(shè)備氣化爐、燒嘴、破渣機(jī)、熱風(fēng)爐、安全閥、特種閥（氧閥、煤粉閥、鎖渣閥、煤粉調(diào)節(jié)閥、換向閥、黑水調(diào)節(jié)閥）、高壓耐磨泵、高速泵，均已實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，掌握了自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。
    華東理工大學(xué)教授劉海峰介紹說，由中石化寧波工程公司、寧波技術(shù)研究院與華東理工大學(xué)聯(lián)合開發(fā)的單噴嘴冷壁式粉煤氣化技術(shù)（SE東方爐），在江蘇南京揚(yáng)子石化的1000噸/日示范裝置已經(jīng)投產(chǎn)，中安聯(lián)合170萬噸/年煤制烯烴項(xiàng)目采用了7臺(tái)1500噸/日氣化爐正在設(shè)計(jì)中。該爐型采用列管式水冷壁、集點(diǎn)火、升溫、工藝為一體的整合燒嘴，分級(jí)凈化單元由混合器—旋風(fēng)分離器—水洗塔組成，蒸發(fā)熱水塔兼具閃蒸與換熱功能，解決了黑水易堵塞換熱器、影響傳熱效果等問題。
    由清華大學(xué)山西清潔能源研究院、山西陽煤豐喜和山西陽煤化工機(jī)械（集團(tuán)）有限公司聯(lián)合研發(fā)的晉華爐（合成氣/蒸汽聯(lián)產(chǎn)氣化爐）于2016年4月1日，在陽煤豐喜臨猗分公司成功投產(chǎn)，以山西“三高”煤為原料，已穩(wěn)定運(yùn)行100余天。該氣化爐能有效避免堵渣和積灰；獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)減少了雙面受熱的布置比例，設(shè)備體積和投資減少；回收高溫合成氣熱量，副產(chǎn)高溫高壓蒸汽，能提高氣化爐能源轉(zhuǎn)換效率。
    調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，截至2015年年底，除去固定床常壓氣化爐，國(guó)內(nèi)已實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用的加壓煤氣化爐共計(jì)392臺(tái)，開工數(shù)量最多的固定床碎煤加壓氣化爐120臺(tái)占比77.9%，流化床恩德粉煤氣化爐20臺(tái)占比55.5%，氣流床GE水煤漿氣化爐75臺(tái)占比37.1%。
    技術(shù)創(chuàng)新補(bǔ)短板　
    韓紅梅表示，煤氣化技術(shù)經(jīng)過了數(shù)十年的探索和實(shí)踐，不斷改進(jìn)，不斷完善，技術(shù)水平已相當(dāng)高。但隨著國(guó)內(nèi)煤氣化應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用地域越來越廣，煤氣組分要求更加多樣化，煤種更多、煤質(zhì)變化更加復(fù)雜，隨著環(huán)保、安全要求越來越高，煤氣化技術(shù)仍需根據(jù)自身特點(diǎn)和生產(chǎn)運(yùn)行中出現(xiàn)的問題，進(jìn)一步改進(jìn)、提升。
    據(jù)介紹，現(xiàn)有各氣化爐型急需解決的問題有：減少購買專利設(shè)備及關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)一步國(guó)產(chǎn)化、優(yōu)化流程和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、降低軟件費(fèi)（專利費(fèi)+PDP費(fèi)+技術(shù)服務(wù)費(fèi)），提升水煤漿氣化壓力到6.5～8.7MPa、繼續(xù)提高設(shè)備規(guī)模以加大投煤量、提高副產(chǎn)蒸汽壓力等級(jí)、優(yōu)化激冷和除塵系統(tǒng)，回收能量、優(yōu)化合成氣激冷方式、有效處理有害廢水、優(yōu)化灰水處理系統(tǒng)，改進(jìn)灰水循環(huán)工藝、改進(jìn)煤氣洗滌方法，降低粉塵帶出量、降低灰渣殘?zhí)�，降低�?xì)渣排放，加強(qiáng)細(xì)渣利用研究。
    “煤氣化爐裝備未來的創(chuàng)新點(diǎn)是提高國(guó)產(chǎn)化水平、降低投資、提高煤氣化壓力、開發(fā)大型煤氣化裝備，提高節(jié)能降耗水平、節(jié)水水平、環(huán)保水平。”韓紅梅說。例如，截至2016年6月，我國(guó)已引進(jìn)28臺(tái)殼牌廢鍋流程氣化爐。目前殼牌工藝10大關(guān)鍵設(shè)備，除煤粉速度計(jì)和密度計(jì)外，都有了國(guó)內(nèi)認(rèn)證制造商或者正在認(rèn)證過程中。未來還需要加快關(guān)鍵設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化，這可以大大降低氣化單元投資和運(yùn)行成本，并提高國(guó)內(nèi)裝備制造水平。
    記者采訪了解到，煤氣化技術(shù)創(chuàng)新的方向未來會(huì)集中到催化氣化、煤炭地下氣化等領(lǐng)域。韓紅梅表示，催化氣化可使氣化溫度降低200℃～300℃，實(shí)現(xiàn)溫和氣化和定向轉(zhuǎn)化，目前需要重點(diǎn)研究催化劑類型、催化反應(yīng)機(jī)理和催化氣化工藝。煤炭地下氣化技術(shù)目前重點(diǎn)是完善技術(shù)細(xì)節(jié)，包括過程工藝控制、地下氣化輔助裝置/設(shè)備、點(diǎn)火技術(shù)、氣化爐設(shè)計(jì)；還應(yīng)加強(qiáng)關(guān)鍵外圍技術(shù)，如氣化回收、污染物控制等。
    此外，還有一些其他科研方向，例如加氫氣化、生物質(zhì)催化、分段氣流床煤氣化（耦合高溫變換）、煤在高爐渣中氣化、超臨界水煤氣化、飛灰二次氣化以及煤氣化與其他過程的熱集成（如與甲烷化集成）。
    氣化島漸成氣候
隨著煤氣化技術(shù)快速發(fā)展、工業(yè)園區(qū)（大型企業(yè)）規(guī)模擴(kuò)大、產(chǎn)業(yè)更替和優(yōu)化升級(jí)，采用專業(yè)化煤氣化島為工業(yè)園，特別是大型企業(yè)，提供大量合格、低價(jià)的合成氣、氫氣、一氧化碳等工業(yè)氣體已經(jīng)成為趨勢(shì)。　　　
韓紅梅表示，專業(yè)化經(jīng)營(yíng)的煤氣化島是應(yīng)對(duì)煤質(zhì)變化、實(shí)現(xiàn)工業(yè)氣體大量穩(wěn)定供應(yīng)、集中解決煤炭利用與環(huán)境影響問題的最佳措施。
    氣化島根據(jù)服務(wù)群體規(guī)模分為企業(yè)級(jí)和園區(qū)級(jí)，根據(jù)供氣成分分為合成氣型（CO+H2、H2、CO）和工業(yè)燃?xì)庑�，依�?jù)服務(wù)行業(yè)又可分為化工型（煉油/煤化工/其它化工等）和其他工業(yè)型（陶瓷/建材/水泥等）。對(duì)用氣企業(yè)供氣實(shí)現(xiàn)寬口徑普適的氣化島模式，以其具有的規(guī)�；�、專業(yè)化、靈活性優(yōu)勢(shì)，正吸引越來越多的企業(yè)和園區(qū)的關(guān)注和興趣。
    “對(duì)于企業(yè)數(shù)量多、工業(yè)氣體需求量大的工業(yè)園區(qū)，大型氣化島的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)運(yùn)行高效集約，生產(chǎn)服務(wù)統(tǒng)一調(diào)度，避免了由企業(yè)分散建設(shè)煤氣化裝置導(dǎo)致的小規(guī)模裝置重復(fù)建設(shè)的弊端，有利于園區(qū)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)和長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。”韓紅梅說。
    據(jù)悉，目前國(guó)內(nèi)外大型石化園區(qū)都已陸續(xù)引入氣化島模式。我國(guó)正在籌劃的大型現(xiàn)代煤化工生產(chǎn)基地也將統(tǒng)籌規(guī)劃大型氣化島。2014年7月總投資30億元的中原大化氣化島項(xiàng)目在濮陽開發(fā)區(qū)開工建設(shè)，工程建設(shè)周期預(yù)計(jì)36個(gè)月，主要以煤粉為原料，采用先進(jìn)的水煤漿加壓氣化技術(shù)，配套建設(shè)合成氣凈化、空分等裝置，生產(chǎn)煤化工下游產(chǎn)品的重要原料，項(xiàng)目全部建成后，預(yù)計(jì)可實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)值28億元、稅收2.2億元。
    中煤陜西公司榆林能源化工有限公司榆橫煤化工項(xiàng)目氣化島采用GE900立方英尺，6.5MPa壓力氣化工藝，氣化爐5開2備，單日總投煤量約8000噸，氣化裝置于2014年4月底一次投料成功。
    韓紅梅表示，專業(yè)化的煤氣化島需要根據(jù)需求特點(diǎn)，選擇合適的流化床氣化、氣流床氣化、固定床富氧氣化等工藝，同時(shí)需要結(jié)合煤源落實(shí)情況，進(jìn)行全流程經(jīng)濟(jì)性比較，即“煤源+氣化技術(shù)+產(chǎn)品價(jià)格”。