圖為由中國華能清潔能源技術研究院下屬市場拓展公司與青島三力本諾化學工業有限公司共同投資6000萬元的國內首個化工領域100噸/日干煤粉加壓氣化裝置工業化示范基地建設現場。 （陳鍇 攝）
最近，一種被稱做“袖珍爐”的100噸/日干煤粉加壓氣化爐進入了人們的視野。據該爐的發明單位——中國華能集團清潔能源技術研究院（以下簡稱華能清能院）院長助理徐越告訴記者，目前已經有部分計劃實施技改的中小型化工企業對此爐型很感興趣，表示了合作意向。那么，在煤化工建設熱度很高，企業紛紛上馬大型氣化爐的今天，發這種小而精且適應性強的袖珍型氣化爐對中小化工企業來說有著什么實際意義？目前中小企業裝置改造升級的著眼點又在哪里呢？記者專門對此進行了調研。
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的發展說起。
據記者了解，近年來我國現代煤化工產業快速發展，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建項目眾多，對先進煤氣化技術需求旺盛，同時合成氨等傳統煤化工產業也對煤氣化技術的應用及進展給予了極大的關注。
華能清能院煤氣化與多聯產技術部主任任永強告訴記者，煤化工行業發展到目前，存在的一個重要問題是，現在行業里有眾多是規模小于20萬噸/年的中小型合成氨企業，而他們所使用的都是技術相對落后的固定床間歇式造氣爐。因為從1949年到20世紀60年代，我國氮肥工業當時所掌握的制合成氣技術有限，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合成氨，才能解決我國氮肥工業發展不足的問題。但是隨著時間的推移和科技的進步，這一技術出現了兩大問題：
一是原料供應面窄價高。早期氮肥項目上馬時，大部分企業設想的是利用無煙煤制合成氣，當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原料主要依靠山西晉城無煙煤的局面。隨著煤炭機械化開采的發展，碎煤率變高，作為氣化原料的塊煤產量相對減少，再加上遍布全國各地的中小型氮肥企業又遠離主要的無煙煤產地，當無煙煤經長途運輸到廠后，其利用率一般只有60%左右。這樣的現實使許多企業面臨著運費高、碎煤率高、原料價格高問題，加之產品尿素又限價，使部分氮肥廠無法維持生產。
二是尾氣利用問題。傳統的常壓固定床間歇式氣化技術工藝中，吹風氣大量放空，既浪費了可回收的能源，又對周圍環境造成了極大的污染。目前雖開發出了采用富氧氣化的常壓固定床氣化爐，提高了進廠原料利用率，對大氣無污染，但只能氣化無煙塊煤，對煙煤不適應，所以對已有常壓固定床間歇式氣化技術進行改進造成局限性。
“這些情況給中小型化肥企業造成了嚴重的虧損，企業市場競爭力日益降低。現在有部分的小型合成氨廠的開車率很低，50%都達不到，有的甚至只有20%，產品不得不賠本銷售，根本爭不過大企業，生存狀況十分艱難，只能進行技改。無力技改的小型企業，就只能倒閉或被兼并。這也促進了我們開始研發適應中小化工企業日投煤量的‘袖珍’氣化爐。”任永強說。
除了經營上面臨的困難，政策的出臺也讓中小企業壓力倍增。據了解，今年3月16日，工業和信息化部發布的《先進煤氣化節能技術推廣實施方案》提出，在5年內，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進行技術改造，形成一定規模的以先進煤氣化技術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，實現年節約標準煤171萬噸。這意味著國家再一次明確淘汰不符合國家節能降耗要求的固定床煤氣化技術。
“現在我們非常慶幸當初做了開發‘袖珍’氣化爐的決定，讓這種新型粉煤加壓氣化技術不只是為大型煤化工服務，也能給中小型煤化工企業技術改造提供技術支撐。” 華能清能院院長助理徐越表示。
通過技術改造，化肥企業的產品質量提升、成本下降，效益明顯。圖為雙聯化工工人正在仔細觀察技改后造粒情況。（本報記者 薛慶海 攝）
獨樹一幟添活力
據記者了解，此前華能清能院已開發出了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，使其開發日投煤量百噸級的小型爐技術更為成熟。
在通過對中小型氣化爐市場前景進行精準的調研后，華能清能院最終以化工基礎較好、陸路海運鐵路發達、化工產業鏈較為完整的山東省為重點，發展激冷式流程氣化爐的小型化，推廣中小型氣化技術。
他們聯合青島三力本諾化學工業有限公司，共同投資6000萬元，合作建立了首座應用化工領域工業化配套的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提供更適宜技術改造及制氫的高效、潔凈、環保、經濟的中小型氣化爐。
據了解，目前國內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、兗礦魯南化肥廠、中國天辰化學工程公司共同開發的多噴嘴（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顧問唐宏青介紹說：“其實，目前華東理工大學等開發的多噴嘴（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，而且環保上也有保證，但是他們還都沒有把重點放在小型爐的研發上，都在著重研發大型化設備。”
“而且和這些設備相比，華能清能院開發的這種100噸/日氣化爐不僅能適應劣質煤，符合中小型企業生產合成氨所需原料氣氣量，最為關鍵的是不會給企業帶來巨額投資的壓力，適應了國內市場的需求。因此，不管在戰略規劃還是在市場定位上，推廣它都是明智的決策。” 任永強強調說。
任永強給記者算了一筆賬，他說，他們給中國化工集團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濟核算，技改前其公司的固定床間歇氣化爐生產1噸合成氨的成本在2900元/噸，如果進行技改后，原料從原來的塊煤改為沫煤，從粉煤氣化爐和后續變化工段還能每小時副產4~6噸蒸汽的效益計算，技改后每噸合成氨的生產成本為1900元/噸，比他們原來要節約1000元/噸左右，5萬噸/年合成氨一年就可節約4000萬~5000萬元。對小企業來說，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可，認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，而且比較清潔環保，能效也高。
據了解，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權。之后，為了適合中小企業技改及煉油廠對氫氣的需要，又決定將大型爐縮小。“現在因為出現煤化工熱，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，業內人士普遍表示看好。
從宏觀面看，在當前全球能源日趨緊缺的情況下，目前國內合成氨企業生產合成氣所用的原料結構不盡合理，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，中小型氮肥生產企業正面臨煤炭、天然氣、原油價格和電力價格不斷上漲以及節能型設備少、能源利用率低，環境污染嚴重的困境。
鑒于此，業內人士預計，今后將有更多的合成氨企業采用先進的煤氣化技術生產合成氨，可以充分利用當地的煤炭資源，實現原料煤的本地化，改變對山西晉城無煙煤的依賴，有效提高煤炭的利用率，降低生產成本，增強產品的市場競爭能力，實現可持續發展，創造效益和環境雙贏的局面。
從實際出發看，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，要有科學性、前瞻性、合理性和綜合性，并逐步實現國產化，擺脫長期依賴國外、持續引進的被動局面。特別是我國擁有自主知識產權的新型粉煤加壓氣化技術，其能耗和投資費用均低于國外引進技術，顯示了出良好的產業化前景。
針對中小企業的技改，有關專家還提出了建議。
“我覺得如果小企業要想實現技改升級，還是要看需要，不要跟風。當對氣體的需要量不大的時候，無論是合成氨企業或是需要氫氣的煉油企業，小型氣化爐都是一個首選。否則對小企業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備，這一系列設備的投入還是滿大的。” 唐宏青提醒說。
徐越則告訴記者，現在的問題是，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在的水煤漿氣化爐要高。因此，他們為中小企業關于資金少的問題還想出了一個辦法。比如，企業要上馬這種小型氣化爐，他們授權的小型氣化爐代理權市場拓展公司——成都高科達科技有限公司可以跟企業進行聯合，并引入風險投資，創造一種新的投資模式。前期，企業從成都高科達科技有限公司“買氣”，雙方協商合作年份期滿之后，企業就可以擁有這臺氣化爐的產權，合成氣也可以自產自銷，這樣就能減少企業的投資壓力。
“最為關鍵的是企業在雙方合作過程中‘買氣’的價格都比原來造氣技術造出來的合成氣體的價格要便宜，合成氨企業還可以借此進行產品結構調整，生產附加值較高的下游產品。這種合作方式將帶動企業技改和華能清能院技術的不斷改進，從而走出一條新的氣體供應的路線。” 徐越向記者描繪著“袖珍爐”巨大的市場潛力和未來。
中國華能清潔能源技術研究院已研發小型氣化爐多年。圖為華能清能院建成的投煤量為36～40噸/日的干煤粉加壓半工業性示范裝置。該裝置已經通過了168小時連續運行考核試驗，累計運行達2200小時。（劉向東 攝）
