煤氣化技術(shù)發(fā)展中應注意的幾個問題

 未來相當長一段時間內(nèi)，煤炭在我國一次能源結(jié)構(gòu)中的主體地位不會改變，這已成為不爭的現(xiàn)實。隨著可持續(xù)發(fā)展觀念的深人人心和潔凈煤技術(shù)發(fā)展的不斷深化，煤氣化技術(shù)在我國正面臨著前所未有的發(fā)展機遇，而且市場前景十分廣闊。然而，總結(jié)多年來我國發(fā)展煤氣化技術(shù)的經(jīng)驗和教訓，有些問題值得認真思考和正確對待，并應引起各有關(guān)方面的足夠重視。否則，可能會走彎路或欲速而不達，從而造成不必要的人力、物力及資金浪費，并影響煤氣化技術(shù)的健康發(fā)展。
1 正確認識煤氣化技術(shù)
    為了實現(xiàn)煤氣化技術(shù)在我國的健康發(fā)展、首先必須讓人們對煤氣化技術(shù)有全面鉑了解和明確的認識，以便消除偏見和誤解，避免盲目性。
    雖然煤氣化技術(shù)面臨著前所未有的發(fā)展機遇，市場前景十分廣闊，但煤氣化技術(shù)往往獨木難成林，需要配套合適的后續(xù)加工轉(zhuǎn)化技術(shù)，將煤氣制成可以銷售的目標產(chǎn)品，而且世界上尚無萬能氣化爐，每種氣化爐在應用中部有一定局限性。
1．1 煤氣化發(fā)展前景廣闊
    煤氣化技術(shù)是指將固體煤轉(zhuǎn)化為可燃氣體(煤氣)的煤炭熱加工過程。煤炭轉(zhuǎn)化為煤氣后，不僅可以明顯提高煤炭資源的利用價值和利用效率，而H能夠大幅度減少煤炭利用過程中的污染物排放，同時還給輸送和后續(xù)利用以及進一步加工轉(zhuǎn)化帶來極大的方便。煤氣既可用作各種用途的燃料氣，也可用作多種化工合成工藝的原料氣，還可用作冶金行業(yè)的還原氣以及用業(yè)生產(chǎn)氧氣等。因此，煤氣化技術(shù)在我國潔凈煤技術(shù)體系中占有非常重要的地位，對解決我國煤炭利用過程中存在的資源與環(huán)境問題，實現(xiàn)經(jīng)濟、能源、環(huán)境的直轄市發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。加快發(fā)展煤氣化技術(shù)是保證國民經(jīng)濟持續(xù)、健康、高速發(fā)展的客觀要求，是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略需要受到了全社會的普遍關(guān)注和廣泛認同。
1.2煤氣化技術(shù)獨木難成林
    煤氣化技術(shù)的直接產(chǎn)品是煤氣。而煤氣除了直接作為燃料氣使用外，一般不能成為終端產(chǎn)品直接銷售，只有通過配套后續(xù)處理技術(shù)將期進一步加工轉(zhuǎn)化為其它附加值高、適銷對路的產(chǎn)品才能充分體現(xiàn)出其利用價值和經(jīng)濟效益。合適的后續(xù)配套加工轉(zhuǎn)化技術(shù)和適銷對路的終端目標產(chǎn)品，而決不能僅僅是為搞煤氣化而設煤氣公工程。可見，煤氣化只是煤炭濃度加工轉(zhuǎn)化過程中的一個關(guān)鍵五一節(jié)，而不能將其作為進行煤炭產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、實現(xiàn)煤炭產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化的最終目標。否則，就會誤人歧途。
1.3世界上尚無萬能氣化爐
    到目前為上，已經(jīng)實現(xiàn)工業(yè)化應用的煤氣化工藝有數(shù)十種，每種氣化工藝的核心是其關(guān)鍵設備——氣化爐，而每種氣化爐均有其獨有的特征。但無論氣化工藝有多先進，選種氣化爐在實際應用中都有一定的局限性，因為各種氣化工藝的氣化效率不同，生產(chǎn)煤氣的質(zhì)量也不同，特別是每種氣化爐對所用原料煤都有其具體要求。因此，從技術(shù)可行和經(jīng)濟合理兩方面綜合考慮，目前世界上尚不存在適合各種原料煤、各種煤氣用途以及各種生產(chǎn)規(guī)模的“萬能”氣化爐。

2科學選擇煤氣化工藝
    選擇合適的煤氣化工藝是發(fā)展煤氣化技術(shù)過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在選用具體的煤氣化工藝時，首先必須有科學的態(tài)度，既要根據(jù)技術(shù)發(fā)展水平考慮工藝的先進性，又要根據(jù)實際情況考慮工藝的合理性。以自身或附近的原料煤源為基礎(chǔ)，以產(chǎn)品煤氣的用途為目標，同時考慮煤氣工程的生產(chǎn)規(guī)模與氣化設備的生產(chǎn)能力相配套。
    多年來，我國煤氣化技術(shù)發(fā)展過程中氣化工藝選擇的經(jīng)驗和教訓表明，在具體煤氣化工藝選擇的過程中，不尊重科學的做法大多吃盡了苦頭。主觀決斷容易事與愿違，長官意志多半后患無窮，生搬硬套往往事倍功半，一哄而上肯定好景不長。
2．1 以原料煤源為基礎(chǔ)
    可靠的原料煤源是建設煤氣化工程的重要前提，而就近解決原料煤供應，可以降低原料煤運輸費用，有利于降低煤氣的生產(chǎn)成本。因此，在進行煤氣化工藝選擇時，首先必須以原料煤源為基礎(chǔ)，既要考慮原料煤質(zhì)量能夠完全滿足擬選用煤氣化工藝的要求，又要考慮原料煤供應可靠、煤質(zhì)穩(wěn)定，還要考慮原料煤的到廠價格盡可能低。如果原料煤源有問題，那將會給建廠后的正常運轉(zhuǎn)及煤氣生產(chǎn)的經(jīng)濟效益帶來一系列問題。首先，若原料煤質(zhì)量不能滿足煤氣化工藝的要求，則氣化爐的運行結(jié)果很難達到設計指標；其次若原料煤不能可靠、穩(wěn)定地供應，則會影響氣化生產(chǎn)的正常進行；還有，若原料煤到廠價格太高，則會增加煤氣的生產(chǎn)成本。前些年我國有些煤氣化工程在這方面已有過教訓。
2．2 以煤氣用途為前提
    生產(chǎn)煤氣的目的是為了應用，且每一種應用途徑都對產(chǎn)品煤氣的質(zhì)量有具體的要求。而不同 的煤氣化工藝，生產(chǎn)出煤氣的質(zhì)量是不同的。因此，在進行煤氣化工藝的選擇時，應盡可能使產(chǎn)品煤氣直接滿足后續(xù)配套加工轉(zhuǎn)化技術(shù)的質(zhì)量要求。否則，需要增加煤氣改質(zhì)環(huán)節(jié)，從而會增加工藝流程的復雜程度和提高煤氣的生產(chǎn)成本，同時也會降低氣化過程的總效率。
2．3 以生產(chǎn)規(guī)模為判據(jù)
    在選擇煤氣化工藝時，要充分考慮氣化爐的產(chǎn)氣能力應與煤氣的生產(chǎn)規(guī)模相匹配。如果選用的氣化爐產(chǎn)氣能力過小，則會出現(xiàn)“小馬拉大車”的現(xiàn)象，勢必會使氣化爐的臺數(shù)過多，不僅增加占地面積，而且也增加生產(chǎn)管理難度，同時還會增加工程投資，提高生產(chǎn)成本；而如果選用的氣化爐產(chǎn)氣能力過大，則又會出現(xiàn)“大馬拉小車”的現(xiàn)象，勢必會造成氣化爐的生產(chǎn)能力過剩和浪費，不僅會增加工程投資，而且也會提高運行費用，影響企業(yè)的經(jīng)濟效益。

3 深刻理解多聯(lián)產(chǎn)實質(zhì)
    所謂“多聯(lián)產(chǎn)”，就是指將以煤氣化技術(shù)為“龍頭”的多種煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)通過優(yōu)化組合集成在一起，以同時獲得多種高附加值的化工產(chǎn)品(合成氨、脂肪烴、芳香烴等)和多種潔凈的二次能源(氣體燃料、液體燃料、電等)。
雖然多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)是以煤氣化技術(shù)為“龍頭”的多種煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)組合而成。但特別值得注意的是，這種組合決不是簡單的疊加和羅列，而應該是科學的優(yōu)化集成。因此，多聯(lián)產(chǎn)不僅可以實現(xiàn)煤炭資源價值的梯級利用，而且能夠?qū)崿F(xiàn)煤炭資源價值提升，達到煤炭利用效率和工程經(jīng)濟效益的最大化。
3．1 實現(xiàn)煤炭資源價值的梯級利用
    煤炭作為大自然賦予人類的化石能源，不僅是非常重要的固體燃料，而且更是十分寶貴的化工原料。一般說來，煤炭作為化工原料的使用價值要遠遠高于其僅僅作為燃料的使用價值。多聯(lián)產(chǎn)的思路是通過以煤氣化技術(shù)為“龍頭”的多種煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)的優(yōu)化集成，先從煤炭生產(chǎn)多種高附加值的化工產(chǎn)品和潔凈的氣體與液體燃料，然后再利用前面各生產(chǎn)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的殘渣、尾氣以及余熱等低品位的能源發(fā)電。因此，從資源合理與有效利用的角度來看，多聯(lián)產(chǎn)能夠?qū)崿F(xiàn)煤炭資源價值從高到低的逐次梯級利用。
3．2 追求煤炭資源利用效率最大化
    任何一種煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)都會注重從原料到產(chǎn)品的過程利用效率的最大化。而多聯(lián)產(chǎn)煤炭轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中要包含多個煤炭轉(zhuǎn)化子系統(tǒng)。顯然，每個子系統(tǒng)過程利用效率的最優(yōu)并不一定能使總系統(tǒng)的效率達到最優(yōu)。同時，對于不同的煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)而言，一種技術(shù)的產(chǎn)品也有可能是另一種技術(shù)的原料。因此，多聯(lián)產(chǎn)通過對多種煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)的優(yōu)化集成，可以實現(xiàn)從煤炭到各種產(chǎn)品的煤炭資源利用過程效率的盡可能最大化。初步估算表明，熱、電、甲醇、合成氣四聯(lián)供系統(tǒng)與分供情況相比，煤炭消耗量有可能降低22．6％。
3．3 追求煤炭利用的經(jīng)濟效益最大化
    同樣，雖然任何一種煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)都會注重過程經(jīng)濟效益的最大化：但每個子系統(tǒng)經(jīng)濟效益的最優(yōu)也并不一定能使多個子系統(tǒng)組成的多聯(lián)產(chǎn)總系統(tǒng)的經(jīng)濟效益達到最優(yōu)。而多聯(lián)產(chǎn)將多種煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)優(yōu)化集成以后，不僅可以通過多項技術(shù)組合來實現(xiàn)系統(tǒng)的規(guī)模經(jīng)濟效益，而且能夠通過各種工藝流程、主要設備、附屬設施以及公用工程的合并共用來降低工程建設的比投資，從而實現(xiàn)從煤炭到各種產(chǎn)品的煤炭資源利用過程經(jīng)濟效益的盡可能最大化。初步估算表明，IGCC熱、電、甲醇三聯(lián)供與IGCC熱、電、甲醇分供的情況相比，產(chǎn)品的綜合價格有可能降低40％；而熱、電、甲醇、合成氣四聯(lián)供與熱、電、甲醇、合成氣分供的情況相比，工程投資有可能降低38％，產(chǎn)品的綜合價格有可能降低31％。

4 煤氣化技術(shù)跨越式發(fā)展的分析
    我國實現(xiàn)煤氣化技術(shù)的跨越式發(fā)展不僅非常必要，而且時機基本成熟。既有國外很多的成功經(jīng)驗和失敗教訓可供借鑒，又有國內(nèi)多年的基礎(chǔ)研究和工藝開發(fā)作為支撐，還有各方面的優(yōu)越條件可供利用。但也必須清醒地認識到，跨越式發(fā)展需要建立在堅實的基礎(chǔ)之上，特別是跨度要適當，否則會欲速而不達，既誤事，又浪費。
4．1 煤氣化技術(shù)跨越式發(fā)展已勢在必行
    面臨前所未有的發(fā)展機遇和十分廣闊的應用市場，按照傳統(tǒng)的發(fā)展模式進行煤氣化新技術(shù)的研究開發(fā)和推廣應用，是不可能滿足實際需要的。因此，實現(xiàn)煤氣化技術(shù)的跨越式發(fā)展是非常必要的。
    在進行煤氣化新技術(shù)研究開發(fā)和推廣應用的過程中，不僅可以借鑒國內(nèi)外多年來在發(fā)展煤氣化技術(shù)過程中已經(jīng)取得的豐富成功經(jīng)驗和大量失敗教訓，而且能夠利用現(xiàn)有發(fā)達的科學技術(shù)、先進的研究開發(fā)手段、卓越的新型材料、精密的制造技術(shù)以及豐富的研究開發(fā)經(jīng)驗等優(yōu)越條件，同時還有國家的統(tǒng)籌規(guī)劃、政策引導和資金支持以及各相關(guān)行業(yè)和一些重點企業(yè)的積極參與。因此，實現(xiàn)煤氣化技術(shù)跨越式發(fā)展的條件已經(jīng)具備、時機已經(jīng)成熟。
4．2 具有扎實基礎(chǔ)
    實現(xiàn)煤氣化技術(shù)跨越式發(fā)展的一個前提是必須有扎實的工作基礎(chǔ)，否則將缺乏必要的技術(shù)支撐。數(shù)十年來，我們在煤氣化技術(shù)的發(fā)展方面做了大量的基礎(chǔ)研究和工藝開發(fā)工作，對煤氣化的基本原理和理論基礎(chǔ)有深刻的認識，對我國各主要煤種的氣化特性做過認真系統(tǒng)的研究，開發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的多種煤氣化工藝和氣化爐型，有數(shù)十年多種煤氣化技術(shù)廣泛應用的豐富經(jīng)驗，對國外各種主要的先進煤氣化新技術(shù)有比較全面的了解，同時也為開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的先進煤氣化新技術(shù)做了大量的準備工作，特別是“十五”期間國家對開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的先進煤氣化新技術(shù)不僅有具體的政策扶持，而且列出專項經(jīng)費進行資助。所有這些都為煤氣化技術(shù)的跨越式發(fā)展打下了堅實的基礎(chǔ)。
4．3 跨度要適當
    實現(xiàn)煤氣化技術(shù)跨越式發(fā)展的另一個前提是跨度必須適當，否則難以實現(xiàn)預定的發(fā)展目標。也就是說，跨越式發(fā)展必須面對現(xiàn)實，尊重科學規(guī)律，不能超越或省略必不可少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和中間過程，不可能一步跨到終點來實現(xiàn)最終目標。急于求成和急功近利往往事與愿違，不僅收不到預想的效果，而且還會造成人力、物力及資金的大量浪費和嚴重損失。

5客觀分析國情
    我國目前仍然是發(fā)展中國家，煤炭是國民經(jīng)濟發(fā)展的支柱，煤氣化技術(shù)的應用市場廣闊、領(lǐng)域廣泛，數(shù)十年來煤氣一直在各有關(guān)行業(yè)發(fā)揮著非常重要的作用。因此，各種煤氣化工藝均有足夠的市場空間。原有的一些煤氣化工藝雖然多數(shù)技術(shù)已經(jīng)落后，多數(shù)設備也已經(jīng)陳舊，但淘汰它們或用新的工藝取代它們都需要一定的時間。煤氣化新技術(shù)的發(fā)展完全依靠自主開發(fā)既不現(xiàn)實，也來不及；全部依賴引進既不可取，也吃不消。切實可行的選擇是引進消化與自主開發(fā)相結(jié)合。
5．1 各種煤氣化工藝均有廣闊市場
    我國地域遼闊，適合用于氣化的原料煤種齊全，煤氣應用領(lǐng)域廣泛，對煤氣的質(zhì)量要求也千變?nèi)f化。因此，面對世界上最大的煤氣化技術(shù)應用市場和千差萬別的煤氣應用途徑，各種煤氣化工藝在我國均有其足夠的發(fā)展空間。況且在多數(shù)情況下，不同煤氣化工藝相互之間并不排斥，而在一定程度上可以優(yōu)勢互補。可以說，我國是目前世界上擁有煤氣化工藝最為齊全、氣化爐數(shù)量最多的國家，而且這種情況將會在今后相當長一段時間內(nèi)繼續(xù)存在。
5．2 原有落后工藝的淘汰尚需一段時間
    目前，我國各行各業(yè)應用的各種煤氣化爐總數(shù)達8 000臺以上。但總體上說，技術(shù)水平比較低，多數(shù)工藝已經(jīng)落后，大部分設備也已經(jīng)陳舊，而且生產(chǎn)能力較小，氣化效率較低，勞動強度較大，工作環(huán)境較差，三廢排放污染較嚴重。因此，原有的落后工藝和陳舊設備應逐漸淘汰，以一些先進工藝和新型設備取而代之。然而，落后工藝的淘汰需要一段時間，陳舊設備的更新也是一個漸進過程。因為我國目前仍是一個發(fā)展中國家，技術(shù)發(fā)展水平和綜合經(jīng)濟實力還處于不太高的水平，尚不具備大量依靠先進的煤氣化技術(shù)解決煤炭氣化效率較低和環(huán)境污染較重的問題，而真正需要的仍是通過經(jīng)濟、實用技術(shù)量大面廣的應用來逐步解決存在的問題。所以，在加快發(fā)展先進氣流床煤氣化新技術(shù)的同時，應繼續(xù)改造現(xiàn)有的固定床煤氣化技術(shù)，鼓勵推廣使用流化床煤氣化技術(shù)，并適當發(fā)展煤炭地下氣化技術(shù)。
5．3 新技術(shù)的發(fā)展應做到引進消化與自主開發(fā)相結(jié)合
    從我國對煤氣化技術(shù)的市場需求看，先進煤氣化新技術(shù)的發(fā)展是今后的主攻方向。國外在這方面的研發(fā)工作已有二、三十年的歷史，并且已取得了很好的成果，而我國在這方面才剛剛開始實質(zhì)性的起步。顯然，完全依靠自主開發(fā)來發(fā)展煤氣化新技術(shù)是不現(xiàn)實的。首先，我們可以充分借鑒國外已有的大量成功經(jīng)驗和失敗教訓，既可以避免走彎路，又可以節(jié)省大量人力、物力和資金。其次，迫切的市場需求也等不及我們自力更生、從頭做起。當然，全部依賴引進來發(fā)展煤氣化新技術(shù)也是行不通的。如果大量引進國外的煤氣化新技術(shù)，不僅會造成關(guān)鍵技術(shù)和設備長期受制于人的局面，而且大量的外匯支出也承受不起。因此，切實可行的選擇是走引進消化和自主開發(fā)相結(jié)合的路子來發(fā)展我國的煤氣化新技術(shù)。
    總之，我國應該充分借鑒和學習國內(nèi)外已有的成功經(jīng)驗，認真總結(jié)和吸取國內(nèi)外已有的失敗教訓。克服主觀性，避免盲目性；從實際情況出發(fā)選擇合適的煤氣化工藝和目標產(chǎn)品，走跨越式發(fā)展道路，開發(fā)先進的煤氣化技術(shù)和關(guān)鍵設備；尊重科學規(guī)律和市場法則，杜絕生搬硬套和一哄而上，真正實現(xiàn)煤氣化技術(shù)的健康、有序、可持續(xù)發(fā)展，并使其盡早為國民經(jīng)濟發(fā)展做出應有的貢獻。