袖珍爐:小裝置閃亮大舞臺

文/郁 紅

9月7日，國內(nèi)首個化工領(lǐng)域百噸/日干煤粉加壓氣化裝置工業(yè)化示范基地，正式落戶山東昌邑濱海經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)化工園區(qū)，項目土建工程破土動工。該項目由中國華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院（簡稱華能清能院）下屬市場拓展公司，與青島三力本諾化學(xué)工業(yè)有限公司共同投資6000萬元建設(shè)，為國內(nèi)乃至世界上首套被稱做“袖珍爐”的100噸/日干煤粉加壓氣化裝置。該氣化爐的開發(fā)成功，可為中小型化肥和化工企業(yè)提供更適宜的技術(shù)改造方案。

據(jù)該爐的發(fā)明單位——中國華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院院長助理徐越告訴記者，目前已經(jīng)有部分計劃實施技改的中小型化工企業(yè)對此爐型很感興趣，表示了合作意向。那么，在煤化工建設(shè)熱度很高，企業(yè)紛紛上馬大型氣化爐的今天，發(fā)這種小而精且適應(yīng)性強(qiáng)的袖珍型氣化爐對中小化工企業(yè)來說有著什么實際意義？目前中小企業(yè)裝置改造升級的著眼點(diǎn)又在哪里呢？記者專門對此進(jìn)行了調(diào)研。

生逢其時正給力

談起“袖珍爐”的誕生，還得從我國煤化工行業(yè)的發(fā)展說起。

據(jù)記者了解，近年來我國現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，煤制甲醇、二甲醚、烯烴和煤制油等具有能源替代概念的新建和改擴(kuò)建項目眾多，對先進(jìn)煤氣化技術(shù)需求旺盛，同時合成氨等傳統(tǒng)煤化工產(chǎn)業(yè)也對煤氣化技術(shù)的應(yīng)用及進(jìn)展給予了極大的關(guān)注。

華能清能院煤氣化與多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)部主任任永強(qiáng)告訴記者，煤化工行業(yè)發(fā)展到目前，存在的一個重要問題是，現(xiàn)在行業(yè)里有眾多是規(guī)模小于20萬噸/年的中小型合成氨企業(yè)，而他們所使用的都是技術(shù)相對落后的固定床間歇式造氣爐。因為從1949年到20世紀(jì)60年代，我國氮肥工業(yè)當(dāng)時所掌握的制合成氣技術(shù)有限，只有用無煙煤為原料的常壓固定床間歇式煤氣爐制取合成氣的方法生產(chǎn)合成氨，才能解決我國氮肥工業(yè)發(fā)展不足的問題。但是隨著時間的推移和科技的進(jìn)步，這一技術(shù)出現(xiàn)了兩大問題：

一是原料供應(yīng)面窄價高。早期氮肥項目上馬時，大部分企業(yè)設(shè)想的是利用無煙煤制合成氣，當(dāng)時只有山西有豐富的無煙煤資源，這就造成了我國中小型氮肥廠的生產(chǎn)原料主要依靠山西晉城無煙煤的局面。隨著煤炭機(jī)械化開采的發(fā)展，碎煤率變高，作為氣化原料的塊煤產(chǎn)量相對減少，再加上遍布全國各地的中小型氮肥企業(yè)又遠(yuǎn)離主要的無煙煤產(chǎn)地，當(dāng)無煙煤經(jīng)長途運(yùn)輸?shù)綇S后，其利用率一般只有60%左右。這樣的現(xiàn)實使許多企業(yè)面臨著運(yùn)費(fèi)高、碎煤率高、原料價格高問題，加之產(chǎn)品尿素又限價，使部分氮肥廠無法維持生產(chǎn)。

二是尾氣利用問題。傳統(tǒng)的常壓固定床間歇式氣化技術(shù)工藝中，吹風(fēng)氣大量放空，既浪費(fèi)了可回收的能源，又對周圍環(huán)境造成了極大的污染。目前雖開發(fā)出了采用富氧氣化的常壓固定床氣化爐，提高了進(jìn)廠原料利用率，對大氣無污染，但只能氣化無煙塊煤，對煙煤不適應(yīng)，所以對已有常壓固定床間歇式氣化技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)造成局限性。

“這些情況給中小型化肥企業(yè)造成了嚴(yán)重的虧損，企業(yè)市場競爭力日益降低?，F(xiàn)在有部分的小型合成氨廠的開車率很低，50%都達(dá)不到，有的甚至只有20%，產(chǎn)品不得不賠本銷售，根本爭不過大企業(yè)，生存狀況十分艱難，只能進(jìn)行技改。無力技改的小型企業(yè)，就只能倒閉或被兼并。這也促進(jìn)了我們開始研發(fā)適應(yīng)中小化工企業(yè)日投煤量的‘袖珍’氣化爐?！比斡缽?qiáng)說。

除了經(jīng)營上面臨的困難，政策的出臺也讓中小企業(yè)壓力倍增。據(jù)了解，今年3月16日，工業(yè)和信息化部發(fā)布的《先進(jìn)煤氣化節(jié)能技術(shù)推廣實施方案》提出，在5年內(nèi)，要選擇19家左右以煤為原料的大中型合成氨等煤化工企業(yè)進(jìn)行技術(shù)改造，形成一定規(guī)模的以先進(jìn)煤氣化技術(shù)為龍頭的煤氣化能力，爭取替代780萬噸常壓固定床煤氣化能力，實現(xiàn)年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤171萬噸。這意味著國家再一次明確淘汰不符合國家節(jié)能降耗要求的固定床煤氣化技術(shù)。

“現(xiàn)在我們非常慶幸當(dāng)初做了開發(fā)‘袖珍’氣化爐的決定，讓這種新型粉煤加壓氣化技術(shù)不只是為大型煤化工服務(wù)，也能給中小型煤化工企業(yè)技術(shù)改造提供技術(shù)支撐。” 華能清能院院長助理徐越表示。

獨(dú)樹一幟添活力

據(jù)記者了解，此前華能清能院已開發(fā)出了1000～2000噸/日的大型爐，分別采用廢鍋式和激冷式流程，且擁有了50噸/日投煤量的試驗裝置，使其開發(fā)日投煤量百噸級的小型爐技術(shù)更為成熟。

在通過對中小型氣化爐市場前景進(jìn)行精準(zhǔn)的調(diào)研后，華能清能院最終以化工基礎(chǔ)較好、陸路海運(yùn)鐵路發(fā)達(dá)、化工產(chǎn)業(yè)鏈較為完整的山東省為重點(diǎn)，發(fā)展激冷式流程氣化爐的小型化，推廣中小型氣化技術(shù)。

他們聯(lián)合青島三力本諾化學(xué)工業(yè)有限公司，共同投資6000萬元，合作建立了首座應(yīng)用化工領(lǐng)域工業(yè)化配套的100噸/日干煤粉加壓氣化爐實驗示范基地，旨在為中小型化肥和化工企業(yè)提供更適宜技術(shù)改造及制氫的高效、潔凈、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的中小型氣化爐。

據(jù)了解，目前國內(nèi)外中小型氣化爐型約有9類。包括常壓固定床間歇式氣化爐，原料使用無煙煤（或焦炭），最小投煤量為100噸/日；魯奇固定床煤加壓氣化爐，最小投煤量為800～900噸/日；灰熔聚煤氣化爐，最小投煤量為600～700噸/日；恩德粉煤氣化爐，最小投煤量為700噸/日；GE水煤漿加壓氣化爐，最小投煤量為720噸/日；多元料漿加壓氣化爐；還有華東理工大學(xué)、兗礦魯南化肥廠、中國天辰化學(xué)工程公司共同開發(fā)的多噴嘴（四燒嘴）氣化爐，最小投煤量為750噸/日；殼牌干煤粉加壓氣化爐（荷蘭），最小投煤量為1000噸/日；GSP干煤粉加壓氣化爐（西門子），最小投煤量為720噸/日；H-TL干煤粉加壓氣化爐的最小投煤量為670噸/日。

中科合成油工程有限公司技術(shù)顧問唐宏青介紹說：“其實，目前華東理工大學(xué)等開發(fā)的多噴嘴（四噴嘴）氣化爐以及德士古水煤漿爐等都可以往小型爐上做，而且環(huán)保上也有保證，但是他們還都沒有把重點(diǎn)放在小型爐的研發(fā)上，都在著重研發(fā)大型化設(shè)備。”

“而且和這些設(shè)備相比，華能清能院開發(fā)的這種100噸/日氣化爐不僅能適應(yīng)劣質(zhì)煤，符合中小型企業(yè)生產(chǎn)合成氨所需原料氣氣量，最為關(guān)鍵的是不會給企業(yè)帶來巨額投資的壓力，適應(yīng)了國內(nèi)市場的需求。因此，不管在戰(zhàn)略規(guī)劃還是在市場定位上，推廣它都是明智的決策?！?任永強(qiáng)強(qiáng)調(diào)說。

任永強(qiáng)給記者算了一筆賬，他說，他們給中國化工集團(tuán)下屬一家化工有限公司5萬噸/年合成氨的固定床間歇式氣化技改后作了一次經(jīng)濟(jì)核算，技改前其公司的固定床間歇?dú)饣癄t生產(chǎn)1噸合成氨的成本在2900元/噸，如果進(jìn)行技改后，原料從原來的塊煤改為沫煤，從粉煤氣化爐和后續(xù)變化工段還能每小時副產(chǎn)4～6噸蒸汽的效益計算，技改后每噸合成氨的生產(chǎn)成本為1900元/噸，比他們原來要節(jié)約1000元/噸左右，5萬噸/年合成氨一年就可節(jié)約4000萬～5000萬元。對小企業(yè)來說，這是一筆不菲的金額，非常合算。

唐宏青也對該公司的100噸/日干煤粉加壓氣化爐表示了認(rèn)可，認(rèn)為其可以取代老的恩德爐及UGI（固定床間歇式造氣爐）等老式的小型氣化爐，而且比較清潔環(huán)保，能效也高。

據(jù)了解，華能清能院原來也做大型氣化爐，是兩段式的，形成了自己的知識產(chǎn)權(quán)。之后，為了適合中小企業(yè)技改及煉油廠對氫氣的需要，又決定將大型爐縮小?！艾F(xiàn)在因為出現(xiàn)煤化工熱，大家都愿意建大廠，掙大錢，所以只想往大型爐方面做，都不愿意往小里做。我們國家這么大，有要大爐子的，也有要小爐子的，你不能樣樣都去做大的，做小的也需要國家鼓勵。”唐宏青說。

制勝未來有潛力

對于“袖珍爐”的未來前景，業(yè)內(nèi)人士普遍表示看好。

從宏觀面看，在當(dāng)前全球能源日趨緊缺的情況下，目前國內(nèi)合成氨企業(yè)生產(chǎn)合成氣所用的原料結(jié)構(gòu)不盡合理，煤焦占到了64%。小氮肥主要以煤焦為原料，以天然氣為原料的不足10%。因此，中小型氮肥生產(chǎn)企業(yè)正面臨煤炭、天然氣、原油價格和電力價格不斷上漲以及節(jié)能型設(shè)備少、能源利用率低，環(huán)境污染嚴(yán)重的困境。

鑒于此，業(yè)內(nèi)人士預(yù)計，今后將有更多的合成氨企業(yè)采用先進(jìn)的煤氣化技術(shù)生產(chǎn)合成氨，可以充分利用當(dāng)?shù)氐拿禾抠Y源，實現(xiàn)原料煤的本地化，改變對山西晉城無煙煤的依賴，有效提高煤炭的利用率，降低生產(chǎn)成本，增強(qiáng)產(chǎn)品的市場競爭能力，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，創(chuàng)造效益和環(huán)境雙贏的局面。

從實際出發(fā)看，徐越告訴記者，在合成氨制氣原料路線和氣化方法的選擇上，要有科學(xué)性、前瞻性、合理性和綜合性，并逐步實現(xiàn)國產(chǎn)化，擺脫長期依賴國外、持續(xù)引進(jìn)的被動局面。特別是我國擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的新型粉煤加壓氣化技術(shù)，其能耗和投資費(fèi)用均低于國外引進(jìn)技術(shù)，顯示了出良好的產(chǎn)業(yè)化前景。

針對中小企業(yè)的技改，有關(guān)專家還提出了建議。

“我覺得如果小企業(yè)要想實現(xiàn)技改升級，還是要看需要，不要跟風(fēng)。當(dāng)對氣體的需要量不大的時候，無論是合成氨企業(yè)或是需要?dú)錃獾臒捰推髽I(yè)，小型氣化爐都是一個首選。否則對小企業(yè)而言投資可能吃不消，因為技改的同時也需要氧氣和空分設(shè)備，這一系列設(shè)備的投入還是滿大的。” 唐宏青提醒說。

徐越則告訴記者，現(xiàn)在的問題是，做干煤粉氣化，無論是大型爐，還是小型爐，一次性投資都要比現(xiàn)在的水煤漿氣化爐要高。因此，他們?yōu)橹行∑髽I(yè)關(guān)于資金少的問題還想出了一個辦法。比如，企業(yè)要上馬這種小型氣化爐，他們授權(quán)的小型氣化爐代理權(quán)市場拓展公司——成都高科達(dá)科技有限公司可以跟企業(yè)進(jìn)行聯(lián)合，并引入風(fēng)險投資，創(chuàng)造一種新的投資模式。前期，企業(yè)從成都高科達(dá)科技有限公司“買氣”，雙方協(xié)商合作年份期滿之后，企業(yè)就可以擁有這臺氣化爐的產(chǎn)權(quán)，合成氣也可以自產(chǎn)自銷，這樣就能減少企業(yè)的投資壓力。

“最為關(guān)鍵的是企業(yè)在雙方合作過程中‘買氣’的價格都比原來造氣技術(shù)造出來的合成氣體的價格要便宜，合成氨企業(yè)還可以借此進(jìn)行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整，生產(chǎn)附加值較高的下游產(chǎn)品。這種合作方式將帶動企業(yè)技改和華能清能院技術(shù)的不斷改進(jìn)，從而走出一條新的氣體供應(yīng)的路線?！?徐越向記者描繪著“袖珍爐”巨大的市場潛力和未來。