圖為山東兗礦魯南化工有限公司日處理煤1150噸的多噴嘴水煤漿氣化爐。
“中國現(xiàn)在是全球最大的煤化工市場，也是最大的煤氣化市場。未來十年國內煤氣化技術水平將不斷提高，在傳統(tǒng)煤化工向新型煤化工轉變中迎來發(fā)展時機。”這是日前在貴陽召開的新型水煤漿煤氣化會議上，通用電氣神華氣化技術有限公司總經理董宏海對中國煤氣化行業(yè)的最新定義以及對未來市場的基本判斷。
在當前煤化工市場相對低迷，諸多業(yè)界人士對煤化工發(fā)展仍持懷疑態(tài)度之時，董宏海的觀點讓煤氣化的同行看到了希望。那么，誰會給煤氣化市場注射一劑強心針？我國煤氣化的發(fā)展道路到底該怎么走？
1 轉型提供發(fā)展平臺
“2012年全球合成氨需求量為1.64億噸，而實際產能卻已經達到了2.2億噸。在全球范圍內，合成氨的開工不足，行業(yè)處于不是特別景氣的階段。”董宏海表示，2013年全球合成氨產能平均增長5%，而中國將超過這一數(shù)字，行業(yè)面臨產能過剩的挑戰(zhàn)。預計到“十二五”末，將轉為產能嚴重過剩的態(tài)勢，屆時氮肥行業(yè)將呈現(xiàn)出比較顯著的優(yōu)勝劣汰局面。
不僅產能相對過剩，合成氨行業(yè)面臨的能耗標準也并不樂觀。國家在頒布的《“十二五”期間煤炭深加工示范項目能效和資源消耗指標》中明確規(guī)定，煤制合成氨項目能效基本要求≥48%，先進值≥52%，而煤間接液化兩項指標分別為≥42%和≥47%、煤制天然氣為≥56%和≥60%、煤制烯烴為≥40%和≥44%以及低階煤提質為≥75%和≥85%。
目前中國擁有各種類型的煤氣爐9000多臺，其中化工行業(yè)就有4000余臺，絕大部分以間歇式氣化爐（UGI）為主。此外，國內大多數(shù)中小化肥廠和許多大型化肥廠基本上以無煙煤為主要原料，能效比較低，環(huán)境壓力大。“如果用天然氣生產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的推廣提供了一個廣闊的發(fā)展平臺。”董宏海如是說。
“目前全國有40億噸煤的產量，而實現(xiàn)轉化的只有5億噸。要解決當前的環(huán)境問題，化工企業(yè)要努力，電力行業(yè)更是責無旁貸。但據(jù)我所知，火電行業(yè)對清潔生產的準備并不充分。所以，煤氣化技術不僅在化工行業(yè)大有可為，在聯(lián)合循環(huán)發(fā)電（IGCC）等行業(yè)同樣是商機無限。所以說，在實現(xiàn)美麗中國的過程中，煤氣化技術的發(fā)展是恰逢其時。”他進一步分析。
2 煙煤使用提供商機
受成本的壓力，很多合成氨已經開始逐步用煙煤替代無煙煤，而煤氣化技術也需要進行相應的改造。
全國新型煤氣化委員會、全國化肥工業(yè)總站常務副站長鄭偉中表示，新型煤氣化技術其實就是應“替代無煙煤”之運而生的，現(xiàn)在UGI的產量雖然還占絕對多數(shù)，但由于無煙煤的價格是煙煤價格的近2倍，所以今后會有越來越多的企業(yè)，走上“去無煙煤的道路”。
“我們看好清華爐技術。”陽煤正元化工集團設計院院長張長秋告訴記者，“下一步，我們打算對石家莊柏坡正元化肥有限公司年產30萬噸合成氨項目中的氣化裝置采用水冷壁水煤漿氣化技術。現(xiàn)在企業(yè)采用的是無煙煤，噸煤價格1104元，噸氨煤價1388.83元，采用新技術后，企業(yè)的煤種將從無煙煤變?yōu)闊熋海瑖嵜簝r格555.56元，噸氨煤價833.4元，噸氨相差555.43元，按年產30萬噸合成氨計算，一年可為企業(yè)節(jié)約1.667億元。”
記者了解到，利用新型水煤漿煤氣化技術對可用煤種進行改造，其實不只是水煤漿水冷壁氣化技術一種，多噴嘴對置式新型煤氣化技術和GE（德士古煤氣化技術）也早有涉足，由于效益可觀，逐漸成為業(yè)界效法的典范。
華東理工大學于廣鎖教授介紹說，以多噴嘴水煤漿氣化技術為例，該技術自2005年投入工業(yè)運行以來，經過研究單位及各用戶的不斷努力，經歷了多次升級改造，目前已經進入安全、穩(wěn)定的運行階段。
據(jù)了解，為了用煙煤替代無煙煤，2009年6月，江蘇靈谷化工有限公司2套日處理煤2000噸級的水煤漿氣化大型化裝置投入運轉，開車第一年裝置安全運行318天，噸氨煤耗1.1~1.2噸。去年底，公司還正式簽訂了第三臺氣化爐專利實施許可合同；2010年3月，神華寧夏煤業(yè)集團有限責任公司3套日處理2000噸煤氣化裝置一次投料成功；此外還有河南心連心化肥有限公司，日投煤1200噸，2開1備裝置；新疆心連心能源化工有限公司，日投煤1500噸，1開1備裝置；兗礦新疆煤化工有限公司、中鹽昆山有限公司、山東海力化工股份有限公司、安陽盈德氣體有限公司、江蘇華昌化工有限公司總共開6備5，這些合成氨項目都采用了這種技術，項目全部建成后日投煤量可達15400噸。
“多噴嘴對置式水煤漿技術的安全性和節(jié)能、環(huán)保特點在工業(yè)運行中得到了充分體現(xiàn)。截至2013年4月，該技術已在國內外32家企業(yè)中得到成功應用，累計氣化爐臺數(shù)達到91臺，全部用于生產后日投煤量將達到4.3萬噸。”山東兗礦國拓科技工程有限公司董事長丁輝表示。
董宏海告訴記者：“截至4月13日，GE（德士古技術）在國內一共簽了55個合同，總共涉及171臺氣化爐，其中93臺投入了商業(yè)化運行，全部投產后，每天的處理量能達到6萬噸。時下，用油、氣做合成氨也是一種發(fā)展思路，中國無煙煤制合成氨企業(yè)面臨的優(yōu)勢正慢慢失去。現(xiàn)在新疆有好多合成氨項目，其中也包括煤頭裝置，這給煤氣化技術提供了很好的發(fā)展前景。我們的企業(yè)一定要抓住機會。”
圖為會議現(xiàn)場華東理工大學于廣鎖教授正在介紹多噴嘴水煤漿氣化技術。
3 大型高壓化趨勢明顯
清華大學張建勝教授告訴記者：“水冷壁水煤漿氣化技術是山西陽煤豐喜肥業(yè)（集團）有限責任公司與清華大學、北京達立科科技有限公司共同開發(fā)的新型煤氣化技術。這項技術正在朝大型化、高壓化方向發(fā)展。”
“清華爐現(xiàn)在簽訂的合同大多是6.5MPa的，其中包括產合成氨的山東金誠石化有限公司、產合成氨聯(lián)堿的江蘇德邦化工科技有限公司，產合成氨甲醇的中海油天野化工有限公司，產合成氨丁辛醇的江蘇華昌化工股份有限公司等多家企業(yè)。”北京盈德清大科技有限公司馬宏波總經理說。
董宏海表示，“南化、大化搬遷項目，蒲城項目都采用的是高壓合成技術。南化、大化合成氨項目分別從2006、2010年開車投產，蒲城180萬噸甲醇制烯烴項目大概到明年四五月份投產，現(xiàn)在氣化爐已經到貨了。以合成氨行業(yè)為例，如果在8.7MPa的基礎上，把氣化爐的壓力再往上提一點，合成的壓力往下降一點，企業(yè)的效益就會提高。所以，國家現(xiàn)在也在鼓勵使用高壓氣化技術。國內合成氨企業(yè)消耗高，未來有作為的空間將會很大。”
“大型化應用是未來水煤漿煤氣化技術發(fā)展的另一特點。”丁輝介紹說，“2000噸級多噴嘴對置式水煤漿氣化裝置已經建成并運行了7套，江蘇靈谷化工有限公司45萬噸/年合成氨項目就是其中的代表。未來建設中的超大型多噴嘴對置式水煤漿氣化示范裝置，單爐日處理煤將達到3000噸級，這是‘十二五’‘863計劃’立項示范超大型水煤漿氣化技術，計劃于2014年建成。”
談到大型化，于廣鎖為記者做了一個形象的對比：單噴嘴氣化爐只有一個噴嘴，在操作壓力確定的情況下，加大生產能力需要增加噴嘴間隙，但較大的噴嘴間隙會影響霧化效果，造成碳轉化率降低。而多噴嘴對置式水煤漿氣化爐有4個噴嘴，每個噴嘴僅需分擔相對較小的負荷，便可達到整爐較大的處理能力，在規(guī)模、大型化方面具有明顯的優(yōu)勢。特別是在單爐日投煤1500噸級以上的氣化爐上運行優(yōu)勢更加突出。
記者了解到，目前工業(yè)應用的日投煤量1500噸級多噴嘴氣化爐達到17臺，已運行12臺；工業(yè)應用的日投煤量2000噸級氣化爐36臺，已運行7臺；工業(yè)應用的2500噸級氣化爐8臺；3000噸級氣化爐5臺。向大型化發(fā)展有助于在氣化裝置建設中減少氣化爐數(shù)量，降低裝置投資額度。
圖為山西陽煤豐喜肥業(yè)有限責任公司水煤漿煤氣化工作人員正在氣化爐頂部巡檢。
4 向提供整體方案進軍
“從賣產品到賣技術是進步，從賣技術到賣服務更是進步，從賣服務到提供整體方案、賣理念則是飛躍。現(xiàn)在煤氣化企業(yè)可以靠提供技術為生，但未來還是要全方位發(fā)展，逐漸擺脫單一化的發(fā)展模式。”在采訪中，多家企業(yè)負責人紛紛向記者呼吁。
“我們從事水煤漿加壓氣化研究及生產已有20年時間，走的是典型的產、學、研結合運作模式。”山東兗礦國拓科技工程有限公司副總經理張濤介紹說，公司自成立以來，已簽訂多噴嘴氣化技術轉讓合同17份，建設氣化爐47臺套，并與國內多家煤化工企業(yè)、國外多家科研機構達成合作意向。但企業(yè)的腳步并沒有就此而放慢，依托一流的技術服務團隊，公司力爭為用戶在項目論證、技術開發(fā)、工程勘察、施工承包、開車運行等方面提供全方位的服務。
“現(xiàn)在煤化工企業(yè)比較多，但真正賺錢的不是很多，而煤化工是神華賺錢的板塊之一。公司在工程運作和產業(yè)化方面都有良好的業(yè)績。不僅要能提供技術，還要能提供一個整體的方案。我們就是想通過中國的實踐，借助國際化的平臺，把國內的煤氣化產業(yè)向前推進一步。”董宏海解釋說，“僅僅采用一個單獨的氣化技術是不能挽救一個企業(yè)，只有將可靠的煤氣化技術與完整的產業(yè)鏈條結合起來，通過對資源的綜合有效利用，才能使一個企業(yè)健康發(fā)展。”
“技術是要靠實際業(yè)績來說話的，用什么技術和煤種，要由你周圍的環(huán)境來定，并不是所有的煤都適合做煤化工的；如果受地方政府影響，不考慮煤種特性，逢煤必化，不僅浪費能源，還會帶來嚴重的生態(tài)災難。”董宏海解釋說。
董宏海為記者舉了一個例子：美國伊斯曼公司煤固體氣化裝置是6.5MPa、450立方英尺的爐子，一開一備，日處理1130噸煤，20年多年中一直穩(wěn)定運行，最好周期能達到233天的水平。“美國的煤并不比我們的煤便宜多少，但人家為什么能開得這么好？關鍵是企業(yè)產業(yè)鏈條規(guī)劃的好，比如，醋酸下游可開發(fā)的產業(yè)非常多。雖然是1臺爐子運行，但效益非常好。”董宏海表示。
業(yè)內專家指出，煤氣化氣化爐技術的選擇應該從投資額、可靠性、可用率、運行成本、環(huán)保全流程能耗等多方面進行綜合考慮，其中環(huán)保因素越來越重要。韓喜民指出，研發(fā)出一種具有煤種適應性寬、氣化強度高、污染排放少、高效潔凈、運行平穩(wěn)，具有中國知識產權的煤氣化技術，對推動我國煤氣化技術的發(fā)展和進步具有重要意義。
董宏海表示，GE收購德士古這個技術，看好的條件之一是火電技術的升級，例如IGCC技術。“美國50%的電力是靠火電，傳統(tǒng)的火電是被動環(huán)保，IGCC是主動的環(huán)保，整個IGCC能比傳統(tǒng)的火電節(jié)約30%的水。由于新型煤氣化技術的發(fā)展，IGCC非常適合我們中國煤化工的轉型升級，現(xiàn)在環(huán)境效益和天然氣在一個數(shù)量級上，IGCC產生的PM10小于10ppm，在節(jié)能環(huán)保日益受到重視的中國，IGCC有望迎來發(fā)展機遇。從煤化工到發(fā)電，我們呼吁政府出臺一些硬性規(guī)定。不搞好節(jié)能環(huán)保，機組和設備就不準運轉，發(fā)不了電、產不出產品。”
“但是，中國的IGCC還沒有準備好，從技術、裝備到制造，電力行業(yè)準備的不是非常充分。這個市場一旦開啟，中國的煤氣化行業(yè)將是最大的受益者，包括裝備。現(xiàn)在，我們這個行業(yè)其實還走在奔小康的路上，會迎來一個前所未有的機遇，有準備的人獲得更多的效益。”談到未來，董宏海充滿希望。
