煤气化技术发展中应注意的几个问题

 未来相当长一段时间内，煤炭在我国一次能源结构中的主体地位不会改变，这已成为不争的现实。随着可持续发展观念的深人人心和洁净煤技术发展的不断深化，煤气化技术在我国正面临着前所未有的发展机遇，而且市场前景十分广阔。然而，总结多年来我国发展煤气化技术的经验和教训，有些问题值得认真思考和正确对待，并应引起各有关方面的足够重视。否则，可能会走弯路或欲速而不达，从而造成不必要的人力、物力及资金浪费，并影响煤气化技术的健康发展。
1 正确认识煤气化技术
    为了实现煤气化技术在我国的健康发展、首先必须让人们对煤气化技术有全面铂了解和明确的认识，以便消除偏见和误解，避免盲目性。
    虽然煤气化技术面临着前所未有的发展机遇，市场前景十分广阔，但煤气化技术往往独木难成林，需要配套合适的后续加工转化技术，将煤气制成可以销售的目标产品，而且世界上尚无万能气化炉，每种气化炉在应用中部有一定局限性。
1．1 煤气化发展前景广阔
    煤气化技术是指将固体煤转化为可燃气体(煤气)的煤炭热加工过程。煤炭转化为煤气后，不仅可以明显提高煤炭资源的利用价值和利用效率，而H能够大幅度减少煤炭利用过程中的污染物排放，同时还给输送和后续利用以及进一步加工转化带来极大的方便。煤气既可用作各种用途的燃料气，也可用作多种化工合成工艺的原料气，还可用作冶金行业的还原气以及用业生产氧气等。因此，煤气化技术在我国洁净煤技术体系中占有非常重要的地位，对解决我国煤炭利用过程中存在的资源与环境问题，实现经济、能源、环境的直辖市发展具有重要的现实意义。加快发展煤气化技术是保证国民经济持续、健康、高速发展的客观要求，是实现可持续发展的战略需要受到了全社会的普遍关注和广泛认同。
1.2煤气化技术独木难成林
    煤气化技术的直接产品是煤气。而煤气除了直接作为燃料气使用外，一般不能成为终端产品直接销售，只有通过配套后续处理技术将期进一步加工转化为其它附加值高、适销对路的产品才能充分体现出其利用价值和经济效益。合适的后续配套加工转化技术和适销对路的终端目标产品，而决不能仅仅是为搞煤气化而设煤气公工程。可见，煤气化只是煤炭浓度加工转化过程中的一个关键五一节，而不能将其作为进行煤炭产业结构调整、实现煤炭产品结构优化的最终目标。否则，就会误人歧途。
1.3世界上尚无万能气化炉
    到目前为上，已经实现工业化应用的煤气化工艺有数十种，每种气化工艺的核心是其关键设备——气化炉，而每种气化炉均有其独有的特征。但无论气化工艺有多先进，选种气化炉在实际应用中都有一定的局限性，因为各种气化工艺的气化效率不同，生产煤气的质量也不同，特别是每种气化炉对所用原料煤都有其具体要求。因此，从技术可行和经济合理两方面综合考虑，目前世界上尚不存在适合各种原料煤、各种煤气用途以及各种生产规模的“万能”气化炉。

2科学选择煤气化工艺
    选择合适的煤气化工艺是发展煤气化技术过程中的关键环节。在选用具体的煤气化工艺时，首先必须有科学的态度，既要根据技术发展水平考虑工艺的先进性，又要根据实际情况考虑工艺的合理性。以自身或附近的原料煤源为基础，以产品煤气的用途为目标，同时考虑煤气工程的生产规模与气化设备的生产能力相配套。
    多年来，我国煤气化技术发展过程中气化工艺选择的经验和教训表明，在具体煤气化工艺选择的过程中，不尊重科学的做法大多吃尽了苦头。主观决断容易事与愿违，长官意志多半后患无穷，生搬硬套往往事倍功半，一哄而上肯定好景不长。
2．1 以原料煤源为基础
    可靠的原料煤源是建设煤气化工程的重要前提，而就近解决原料煤供应，可以降低原料煤运输费用，有利于降低煤气的生产成本。因此，在进行煤气化工艺选择时，首先必须以原料煤源为基础，既要考虑原料煤质量能够完全满足拟选用煤气化工艺的要求，又要考虑原料煤供应可靠、煤质稳定，还要考虑原料煤的到厂价格尽可能低。如果原料煤源有问题，那将会给建厂后的正常运转及煤气生产的经济效益带来一系列问题。首先，若原料煤质量不能满足煤气化工艺的要求，则气化炉的运行结果很难达到设计指标；其次若原料煤不能可靠、稳定地供应，则会影响气化生产的正常进行；还有，若原料煤到厂价格太高，则会增加煤气的生产成本。前些年我国有些煤气化工程在这方面已有过教训。
2．2 以煤气用途为前提
    生产煤气的目的是为了应用，且每一种应用途径都对产品煤气的质量有具体的要求。而不同 的煤气化工艺，生产出煤气的质量是不同的。因此，在进行煤气化工艺的选择时，应尽可能使产品煤气直接满足后续配套加工转化技术的质量要求。否则，需要增加煤气改质环节，从而会增加工艺流程的复杂程度和提高煤气的生产成本，同时也会降低气化过程的总效率。
2．3 以生产规模为判据
    在选择煤气化工艺时，要充分考虑气化炉的产气能力应与煤气的生产规模相匹配。如果选用的气化炉产气能力过小，则会出现“小马拉大车”的现象，势必会使气化炉的台数过多，不仅增加占地面积，而且也增加生产管理难度，同时还会增加工程投资，提高生产成本；而如果选用的气化炉产气能力过大，则又会出现“大马拉小车”的现象，势必会造成气化炉的生产能力过剩和浪费，不仅会增加工程投资，而且也会提高运行费用，影响企业的经济效益。

3 深刻理解多联产实质
    所谓“多联产”，就是指将以煤气化技术为“龙头”的多种煤炭转化技术通过优化组合集成在一起，以同时获得多种高附加值的化工产品(合成氨、脂肪烃、芳香烃等)和多种洁净的二次能源(气体燃料、液体燃料、电等)。
虽然多联产系统是以煤气化技术为“龙头”的多种煤炭转化技术组合而成。但特别值得注意的是，这种组合决不是简单的叠加和罗列，而应该是科学的优化集成。因此，多联产不仅可以实现煤炭资源价值的梯级利用，而且能够实现煤炭资源价值提升，达到煤炭利用效率和工程经济效益的最大化。
3．1 实现煤炭资源价值的梯级利用
    煤炭作为大自然赋予人类的化石能源，不仅是非常重要的固体燃料，而且更是十分宝贵的化工原料。一般说来，煤炭作为化工原料的使用价值要远远高于其仅仅作为燃料的使用价值。多联产的思路是通过以煤气化技术为“龙头”的多种煤炭转化技术的优化集成，先从煤炭生产多种高附加值的化工产品和洁净的气体与液体燃料，然后再利用前面各生产环节产生的残渣、尾气以及余热等低品位的能源发电。因此，从资源合理与有效利用的角度来看，多联产能够实现煤炭资源价值从高到低的逐次梯级利用。
3．2 追求煤炭资源利用效率最大化
    任何一种煤炭转化技术都会注重从原料到产品的过程利用效率的最大化。而多联产煤炭转化系统中要包含多个煤炭转化子系统。显然，每个子系统过程利用效率的最优并不一定能使总系统的效率达到最优。同时，对于不同的煤炭转化技术而言，一种技术的产品也有可能是另一种技术的原料。因此，多联产通过对多种煤炭转化技术的优化集成，可以实现从煤炭到各种产品的煤炭资源利用过程效率的尽可能最大化。初步估算表明，热、电、甲醇、合成气四联供系统与分供情况相比，煤炭消耗量有可能降低22．6％。
3．3 追求煤炭利用的经济效益最大化
    同样，虽然任何一种煤炭转化技术都会注重过程经济效益的最大化：但每个子系统经济效益的最优也并不一定能使多个子系统组成的多联产总系统的经济效益达到最优。而多联产将多种煤炭转化技术优化集成以后，不仅可以通过多项技术组合来实现系统的规模经济效益，而且能够通过各种工艺流程、主要设备、附属设施以及公用工程的合并共用来降低工程建设的比投资，从而实现从煤炭到各种产品的煤炭资源利用过程经济效益的尽可能最大化。初步估算表明，IGCC热、电、甲醇三联供与IGCC热、电、甲醇分供的情况相比，产品的综合价格有可能降低40％；而热、电、甲醇、合成气四联供与热、电、甲醇、合成气分供的情况相比，工程投资有可能降低38％，产品的综合价格有可能降低31％。

4 煤气化技术跨越式发展的分析
    我国实现煤气化技术的跨越式发展不仅非常必要，而且时机基本成熟。既有国外很多的成功经验和失败教训可供借鉴，又有国内多年的基础研究和工艺开发作为支撑，还有各方面的优越条件可供利用。但也必须清醒地认识到，跨越式发展需要建立在坚实的基础之上，特别是跨度要适当，否则会欲速而不达，既误事，又浪费。
4．1 煤气化技术跨越式发展已势在必行
    面临前所未有的发展机遇和十分广阔的应用市场，按照传统的发展模式进行煤气化新技术的研究开发和推广应用，是不可能满足实际需要的。因此，实现煤气化技术的跨越式发展是非常必要的。
    在进行煤气化新技术研究开发和推广应用的过程中，不仅可以借鉴国内外多年来在发展煤气化技术过程中已经取得的丰富成功经验和大量失败教训，而且能够利用现有发达的科学技术、先进的研究开发手段、卓越的新型材料、精密的制造技术以及丰富的研究开发经验等优越条件，同时还有国家的统筹规划、政策引导和资金支持以及各相关行业和一些重点企业的积极参与。因此，实现煤气化技术跨越式发展的条件已经具备、时机已经成熟。
4．2 具有扎实基础
    实现煤气化技术跨越式发展的一个前提是必须有扎实的工作基础，否则将缺乏必要的技术支撑。数十年来，我们在煤气化技术的发展方面做了大量的基础研究和工艺开发工作，对煤气化的基本原理和理论基础有深刻的认识，对我国各主要煤种的气化特性做过认真系统的研究，开发了具有自主知识产权的多种煤气化工艺和气化炉型，有数十年多种煤气化技术广泛应用的丰富经验，对国外各种主要的先进煤气化新技术有比较全面的了解，同时也为开发具有自主知识产权的先进煤气化新技术做了大量的准备工作，特别是“十五”期间国家对开发具有自主知识产权的先进煤气化新技术不仅有具体的政策扶持，而且列出专项经费进行资助。所有这些都为煤气化技术的跨越式发展打下了坚实的基础。
4．3 跨度要适当
    实现煤气化技术跨越式发展的另一个前提是跨度必须适当，否则难以实现预定的发展目标。也就是说，跨越式发展必须面对现实，尊重科学规律，不能超越或省略必不可少的关键环节和中间过程，不可能一步跨到终点来实现最终目标。急于求成和急功近利往往事与愿违，不仅收不到预想的效果，而且还会造成人力、物力及资金的大量浪费和严重损失。

5客观分析国情
    我国目前仍然是发展中国家，煤炭是国民经济发展的支柱，煤气化技术的应用市场广阔、领域广泛，数十年来煤气一直在各有关行业发挥着非常重要的作用。因此，各种煤气化工艺均有足够的市场空间。原有的一些煤气化工艺虽然多数技术已经落后，多数设备也已经陈旧，但淘汰它们或用新的工艺取代它们都需要一定的时间。煤气化新技术的发展完全依靠自主开发既不现实，也来不及；全部依赖引进既不可取，也吃不消。切实可行的选择是引进消化与自主开发相结合。
5．1 各种煤气化工艺均有广阔市场
    我国地域辽阔，适合用于气化的原料煤种齐全，煤气应用领域广泛，对煤气的质量要求也千变万化。因此，面对世界上最大的煤气化技术应用市场和千差万别的煤气应用途径，各种煤气化工艺在我国均有其足够的发展空间。况且在多数情况下，不同煤气化工艺相互之间并不排斥，而在一定程度上可以优势互补。可以说，我国是目前世界上拥有煤气化工艺最为齐全、气化炉数量最多的国家，而且这种情况将会在今后相当长一段时间内继续存在。
5．2 原有落后工艺的淘汰尚需一段时间
    目前，我国各行各业应用的各种煤气化炉总数达8 000台以上。但总体上说，技术水平比较低，多数工艺已经落后，大部分设备也已经陈旧，而且生产能力较小，气化效率较低，劳动强度较大，工作环境较差，三废排放污染较严重。因此，原有的落后工艺和陈旧设备应逐渐淘汰，以一些先进工艺和新型设备取而代之。然而，落后工艺的淘汰需要一段时间，陈旧设备的更新也是一个渐进过程。因为我国目前仍是一个发展中国家，技术发展水平和综合经济实力还处于不太高的水平，尚不具备大量依靠先进的煤气化技术解决煤炭气化效率较低和环境污染较重的问题，而真正需要的仍是通过经济、实用技术量大面广的应用来逐步解决存在的问题。所以，在加快发展先进气流床煤气化新技术的同时，应继续改造现有的固定床煤气化技术，鼓励推广使用流化床煤气化技术，并适当发展煤炭地下气化技术。
5．3 新技术的发展应做到引进消化与自主开发相结合
    从我国对煤气化技术的市场需求看，先进煤气化新技术的发展是今后的主攻方向。国外在这方面的研发工作已有二、三十年的历史，并且已取得了很好的成果，而我国在这方面才刚刚开始实质性的起步。显然，完全依靠自主开发来发展煤气化新技术是不现实的。首先，我们可以充分借鉴国外已有的大量成功经验和失败教训，既可以避免走弯路，又可以节省大量人力、物力和资金。其次，迫切的市场需求也等不及我们自力更生、从头做起。当然，全部依赖引进来发展煤气化新技术也是行不通的。如果大量引进国外的煤气化新技术，不仅会造成关键技术和设备长期受制于人的局面，而且大量的外汇支出也承受不起。因此，切实可行的选择是走引进消化和自主开发相结合的路子来发展我国的煤气化新技术。
    总之，我国应该充分借鉴和学习国内外已有的成功经验，认真总结和吸取国内外已有的失败教训。克服主观性，避免盲目性；从实际情况出发选择合适的煤气化工艺和目标产品，走跨越式发展道路，开发先进的煤气化技术和关键设备；尊重科学规律和市场法则，杜绝生搬硬套和一哄而上，真正实现煤气化技术的健康、有序、可持续发展，并使其尽早为国民经济发展做出应有的贡献。