最近幾年，我國自主研發的煤氣化爐種類不斷增加。圖為華能集團清潔能源技術研究院開發的兩段式干煤粉氣化爐。    （張興剛 攝）

    最近幾年，煤化工越來越熱。隨著我國煤化工的快速發展，作為煤化工裝置龍頭的氣化爐，其運行也進入成熟穩定期。從不同技術看，以多噴嘴、航天爐為代表的國產化技術運行穩定，并走向大型化；以前爭議不斷的殼牌氣化爐，其開車運行也漸入佳境；去年下半年，世界首臺水煤漿水冷壁氣化爐也開發成功。

　　然而，最近記者在調查采訪中發現，不少煤化工企業在選擇氣化爐的時候，往往會出現“挑花了眼”的尷尬，且面臨三大誤區。
　　
　　
　　誤區一： 水煤漿爐全改為水冷壁
　　
　　
　　去年8月，世界首臺水煤漿氣化水冷壁氣化爐在陽煤豐喜臨猗分公司成功開發并建成投運。該爐型由山西陽煤豐喜肥業（集團）有限責任公司與清華大學、北京達力科公司等共同開發，能消化高灰分、高灰熔點、高硫煤，易于實現原料煤本地化，解決了水煤漿氣化爐耐火磚磨損、不能長周期運轉的問題。水冷壁爐的成功開發，為煤化工企業提供了新的選擇，也引起了業內的廣泛關注。

　　不過，最近記者了解到，國內有不少煤化工企業都打算把正在運行的水煤漿氣化爐，由耐火磚結構改造為水冷壁結構。對此，多位業內人士表示，這是一種誤區。

　　航天長征化學工程股份有限公司技術總監盧正滔表示，水冷壁結構只是將氣化爐的襯里進行了改變，仍屬于水煤漿氣化爐。進入這種氣化爐的煤漿含有35%～40%的水，水要被加熱到氣化反應溫度，就需多消耗煤和氧氣，且要把熱量傳到水冷壁副產蒸汽，還要再消耗煤和氧氣。不少企業為了擴寬煤種的使用范圍，將耐火磚改造為水冷壁。在這種情況下，實現燒灰熔點高的煤，是以多消耗煤和氧氣為代價，以拼成本為代價的。因此，企業在改造時不能盲目，要全面考慮問題。

　　作為水冷壁氣化爐研發單位之一的山西陽煤豐喜肥業集團有限責任公司的總工程師韓喜民向記者坦承，水冷壁爐的性能肯定比熱壁爐要好，但企業在選用時應考慮經濟性問題。現在他們的水冷壁爐使用的是神木煤，摻燒10%、20%、30%高灰熔點的陽泉末煤后，氧耗增加了，相應的二氧化碳也增加了，有效氣體產生量下降，等于是用氧氣產了蒸汽。目前，神木煤價格是750元/噸，如果陽泉沫煤價格不超過600元/噸，算總賬還是劃算的。但是，目前陽泉沫煤價格已經達到900～1000元/噸，再用水冷壁爐燒陽泉末煤已經沒有意義了。他指出，煤化工企業選用水冷壁爐，如果當地有高灰熔點的煤，在煤價低時可行，如果價格太高就不劃算了。

　　中科合成油工程有限公司高級工程師唐宏青指出，水冷壁爐只適合灰熔點高于1300℃的煤，這樣煤的制漿性能才好，而用干煤粉氣化時，不合適選用這種爐型。企業在選擇時應全面考慮。

　　針對有企業想把正在運行中的水煤漿氣化爐改造為水冷壁結構，華東理工大學潔凈煤技術研究所所長于廣鎖表示，對氣化爐“開膛破肚”進行改造存在安全隱患。把爐子割開后，如果企業缺少現場整體熱處理經驗，安全風險會很大。
　　

一家煤化工企業正在與外國技術專家討論氣化技術的選擇問題

　　
 

　　誤區二： 廢鍋流程最適用煤化工
　　
　　
　　進入中國的20多臺殼牌氣化爐，全部采用廢熱鍋爐流程（簡稱廢鍋流程）。當時，煤化工業內對此有質疑，認為廢鍋流程適合發電，并不適用于煤化工。事實上，國內多臺殼牌爐投產后，起初開車也并不順利。但是，經過近幾年的摸索、調試，殼牌爐開車運行逐漸穩定，有的甚至滿負荷連續運行了300多天。隨之而來的是另一種觀點：既然殼牌爐開好了，證明廢鍋流程能連續長周期穩定運行，那么煤化工企業應該優先選擇這種流程。這種說法對嗎？

　　據了解，氣化爐產生的高溫合成氣的冷卻方式一般有2種。一種是廢鍋流程，即先采用循環煤氣激冷，然后采用廢熱鍋爐進一步對合成氣進行冷卻；另一種是激冷流程，即采用水激冷的方式對合成氣進行直接冷卻。

　　記者了解到，華能集團清潔能源技術研究院開發的兩段式干煤粉氣化爐，其應用在天津綠色煤電250兆瓦級整體煤氣化聯合循環發電工業示范工程上時，采用的是廢鍋流程；而其應用于內蒙古世林化工有限公司年產30萬噸/年甲醇項目上時，采用的卻是激冷流程。同樣是兩段爐，應用于發電與甲醇生產上時，配備的流程為何不一樣？

　　兩段爐研發帶頭人、華能集團清潔能源技術研究院院長許世森向記者介紹，發電是用煤產生蒸汽、燃氣，然后用于發電，是把熱能轉變成電能的過程，熱能要全部回收。如果發電工藝采用激冷流程，就需要把1400℃的蒸汽降至210℃，這樣會造成熱量損失，每小時要少產生100噸蒸汽，這樣發電就少了。因此，發電項目采用廢鍋流程比較合適。

　　許世森表示，煤化工是把煤轉變成有效合成氣，如果采用激冷流程，熱效率會損失一點，但由于后續變換系統還要加入蒸汽，相互抵消，熱損失不大。而煤化工如果采用廢鍋流程，其廢熱鍋爐、陶瓷過濾器的投資很大，相較采用激冷流程，一個日投煤2000噸的氣化爐要多花2億元。

　　許世森指出，廢鍋流程確實比激冷流程熱能轉換效率高，節能效果明顯。煤化工項目采用廢鍋流程后，爐子運行穩定，煤種適應性也強，但其代價是投資比較高、故障率高、產品競爭力弱。相較之下，還是激冷流程用于煤化工比較理想。

　　唐宏青認為，后續流程也是氣化的一部分，在氣化中得到或損失的能量，要看在后續工序中能否補充回來。在同樣原料、不同的設計中，蒸汽平衡如果做得好，全系統的能耗就低。因此，單獨討論氣化爐能回收多少能量是沒有意義的。

　　“目前，不少企業喜歡宣傳這樣的字眼：連續開車多少天、最高負荷多少。其實，我認為不能把類似體育比賽的規則引入化工。如果說打通流程得到產品就是成功，那么，用電解水得到氫氣，再用空分得到氮氣，然后將氫氣和氮氣合成氨就是成功。但是，企業能接受這樣的工業化流程嗎？化工項目應當用優化的方法來進行流程設計，裝置如果能安穩常滿運行，就可以節能省錢。煤氣化爐有兩個用途——發電與化工。兩者的后續流程，應各自取舍。”唐宏青說。
　　
　　
　　誤區三： 氣化爐規模越大就越好
　　
　　
　　大型化是煤化工的發展方向。而煤化工要大型化，作為裝置龍頭的氣化爐也要大型化，要提高日投煤量，擴大單爐制氣能力。今年2月14日，工信部、科技部、財政部、國務院國資委聯合制定發布《重大技術裝備自主創新指導目錄》（2012年版），大型氣流床氣化爐成套設備也被列入其中。在這種情況下，在國內推廣使用的煤氣化爐也越來越大。目前，多噴嘴水煤漿氣化爐已經從日投煤750噸發展到3000噸，航天爐從日投煤750噸發展到1600噸，殼牌煤氣化爐也達到了每天單臺可處理干燥原煤2870噸。

　　對此，目前業內有一種論調認為：氣化爐要大型化，越大就越好，沒有上限。業內人士認為，這種看法也存在偏頗。

　　唐宏青認為，氣化爐并不是越大越好，因為爐子越大，操作越困難，開停車一次的損失就越大。此外，爐子大了，會帶來一系列后續問題，比如灰塵容易堵塞，其他設備、管道、管件都要大型化，會帶來投資增加。因此，他認為在選擇氣化爐大小的時候要從整體上考慮，不能只看一點。總的來說，氣化爐日投煤量在1500～2000噸比較合適。

　　于廣鎖也向記者表示，氣化爐的大小應當根據項目來定，要根據項目的需求來選擇匹配的大小。比如，上海焦化原來是4臺日投煤量500噸的水煤漿氣化爐，三開一備，但爐子太小，氣化爐太多，造成投資大、操作管理難度大，操作工人也多。后來，上海焦化將氣化爐改造為日投煤量2000噸的多噴嘴氣化爐，只需要兩臺爐子，一開一備，總的開停車費用降低了。于廣鎖表示，今后氣化爐日投煤量在2000～3000噸比較合適。

　　陜西延長石油集團西灣煤化工項目籌建處技術顧問李佩玉則認為，氣化爐日投煤量在4000噸比較合適，因為大型化后投資少。不過，企業也不能盲目追求大，還是應該綜合統籌考慮。
　　據了解，煤氣化爐的尺寸大、殼體厚、結構復雜，受運輸條件的限制。比如，長50.1米、總重1283噸的殼牌爐，其設備殼體共分14段制造，其中氣化爐7段，輸氣管1段，氣體返回室2段，合成氣冷卻器2段，合成氣冷卻器裙座2段。設備制造完畢后，再分段發運到用戶現場，進行殼體的組裝及內件安裝。如果氣化爐太大，其制造、運輸、組裝也會存在一些問題。

　　另據專家介紹，在氣化爐大型化過程中，如果水煤漿爐單噴嘴投煤量為3000噸，燒嘴會霧化不好，無法做到均勻混合，此外還會帶來碳轉化率、氣化效率低的問題。許世森認為，在氣化爐大型化過程中，還有個對氣化爐優化設計的問題，比如燒嘴的布置。爐子投煤量放大后，要考慮提高其運行穩定性、可靠性，提高其碳轉化率。

今年2月，義煤集團綜能公司正在吊裝大型工業化氣化爐，用于建設日產500萬立方米煤制氣項目。  （攝）