我国自主煤气化技术现状与存在问题及对策

2011-04-10

河南化工 2011年17期

(鹤壁煤业(集团)公司，河南鹤壁 458030)

1 前言

我国是富煤缺油少气的国家，虽然国际石油价格在全球经济危机影响下低位徘徊过很长一段时间，但从长远看，作为不可再生资源，石油价格回归理性高位运行是必然趋势。作为能源消费大国，无论从实际需要还是从战略高度考虑，如何将我国丰富的煤炭资源进行洁净、高效利用是当前需要解决的紧迫问题，而煤气化技术不仅是煤炭深度加工、转化的先导技术，还是“绿色煤电”、煤化工、煤制油过程中实现煤炭综合利用和无污染排放的关键技术，日益受到重视。煤气化技术按照气化炉形式划分为固定床、流化床、气流床。气流床因单炉能力大、适应性广、煤转化率高、合成气质量高、副产物少、环境友好等优点日益被广泛应用。然而，长期以来由于相关先进技术被国外少数公司所垄断，我国国内企业在引进煤气化技术时不得不向这些公司支付高额的专利费用。同时，由于引进的技术大多并不完善，造成设备运行中出现了许多问题，付出了很大代价。因此，开发具有自主知识产权，适合中国国情的、可以降低项目投资、提高煤炭利用率、提升装置稳定性、扩大气化煤种的先进煤气化技术是当务之急。

2 我国引进煤气化技术现状与存在问题

据有关资料统计，截止2009年上半年，国内正在运行的煤气化炉包括约4 000台固定层间歇式气化炉、30台碎煤加压气化炉、30台GE德士古(Texaco)水煤浆气化炉、11台恩德炉、8台国产水煤浆气化炉，运行状况正常;20台壳牌干粉煤气化炉、7台灰融聚气化炉中，一部分运行正常;2台航天炉正在进行产业化示范，运行状况需要进一步观察。

在引进的国外技术中，目前世界上已实现工业化应用的煤气化技术有两种，即德士古水煤浆加压气化技术和壳牌干粉煤加压气化技术。其中，德士古工艺在我国应用有十多年的经验，因此对于该工艺技术涉及到的设计、设备制作、安装、装置开车、操作等方面均具有丰富经验，技术成熟可靠，设备国产化率高。其主要缺点是对煤质要求较高，气化炉烧嘴容易出现问题需经常更换，平均1～2个月就要停炉检修。近年来国内引进最多的是壳牌气化技术，该技术气化效率较高，煤种适应性较广，对原料煤几乎没有要求，对煤的灰熔融性适应范围宽，即使高灰分、高水分、高含硫量的煤种也同样适应，这也是其它煤气化技术难以比拟的，但对于灰熔点较高的煤需加入助熔剂(石灰)来降低煤的灰熔点，因此从经济运行角度考虑，煤种还是要有所选择。缺点是该气化技术的关键设备需要在国外制造，同时喷嘴、煤粉阀等也完全依赖进口，装置国产化率低，使该气化装置的投资在目前国内煤气化技术中最高，使产品成本中折旧占较大比例。同时装置建设周期较长，一般建设周期要三年甚至更多。这是该技术的一个最大不足。此外该技术目前国外仅有一套工业化装置用于联合循环发电，没有用于合成氨和甲醇的实际生产装置，缺乏有针对性的设计和生产经验，从而使装置投资加大，工艺复杂，使该装置的优势难以充分发挥。

3 我国自主煤气化技术发展现状

我国在引进国外先进煤气化技术的同时，也在不断探索拥有自主知识产权的煤气化技术，并在某些领域取得了突破，一些关键技术已经超越了现有的国外技术，甚至有的技术已经走出国门。

西北化工研究院开发的大型煤气化技术已形成完整、系统的专利体系。该技术原料适应性广，具有先进的固态排渣和液态排渣技术，“三废”排放少，设备完全立足于国内，已在25套工业装置上得到应用，今后一段时期将迎来装置投运高峰期。

西安热工研究院推出的两段式干煤粉加压气化技术，比其他干法气化技术提高冷煤气效率1～2个百分点，气化炉比氧耗降低10%，减小了空分规模，设备造价低，技术支持充分，已应用于多个项目。

华东理工大学与兖矿集团共同完成的多喷嘴对置式水煤浆气化技术及国产化装备已得到广泛应用，现已推广至十几家企业。该项目的创新点体现在创造性地研制了多喷嘴对置式气流床气化炉，开发了多喷嘴对置式水煤浆气化成套技术，提出了气流床气化模型。

此外，中国航天科技集团完成的航天煤气化技术，北京达立科科技有限公司和清华大学等合作研发的非熔渣—熔渣分级氧化煤气化技术，陕西秦能天脊科技有限公司开发的灰融聚流化床粉煤气化技术等，都为大规模新型煤化工产业提供了坚实的技术和装备支撑，甚至有望走向国际市场。

4 发展推广我国自主煤气化技术的对策

4.1 完善支持开发自主煤气化技术的相关政策

在国家863计划等科技计划支持下，我国已经取得了一批拥有自主知识产权的先进煤气化技术，并成功地实现了工业化应用。国产煤气化技术正处于产业化的关键阶段，亟待国家大力培育和支持。国家应鼓励国产化技术和装备的开发，形成系列化产品，尽快将煤气化装置高昂的价格降下来。但政府目前还没有强制性的必须选择新技术的环境保护支持政策，缺乏系统、全面的激励政策，缺乏足够的财政补贴。政策不配套，企业自然也就缺乏动力。所以国家必须从政策层面上给予我国具有自主知识产权的煤气化技术以支持，尽快出台完善相关扶持政策，加紧开发建设一批先进的适合我国国情的煤气化技术示范装置。

4.2 国内企业需吸取经验加强相互间交流

因为种种原因，国内企业在引进国外技术的时候往往各自为战，很少就煤气化过程中出现的问题进行交流与沟通，结果造成盲目引进，出现技术问题后不知道如何解决，只好继续向国外公司支付很高的后续费用。我国自主煤气化技术同国外公司的同台竞技，必须了解与解决国外技术工艺与设备中存在的问题，并在自身的工艺技术的设计中给予解决。同时国内企业之间要避免偏见，站在国家民族利益的高度，加强互相之间的技术交流与沟通，使国内技术尽快赶上超越国外技术。而企业选择煤气化技术时要兼顾原料条件、目标产品、技术经济性等多重因素，在先进性、投资和经济性之间寻求平衡，找到适合国内企业自身条件的煤气化技术。

4.3 重视企业与科研机构的产学研合作

在我国技术开发领域长期存在的一个问题是企业和科研机构没有建立长期稳定和制度化的利益共同体，企业往往找不到合适的技术，而科研机构的技术又找不到推广的地方。因此面对煤气化这样技术工艺复杂、需要大量投入的领域，更加需要企业和科研机构的共同合作与努力。同时发展高效煤气化技术还应建立和完善知识产权交易制度，发展科技中介机构，促进企业之间、企业与大学和科研院所之间的知识流动和技术转移，促进企业大力开展自主创新活动。有关部门应鼓励并扶持原始创新，国家基金应更多投入此类基础性研究，为不断发展的煤化工提供源源不断的技术支撑。研究人员应突破现有成熟煤气化技术的限制，积极开发适应我国“三高煤”(高灰、高灰熔点、高水分)特点的多种气化技术，提高煤炭资源的利用效率。

4.4 建立健全煤化工人才引进、培养与储备机制

煤气化技术属于煤化工的范畴，发展煤化工产业的四个重要要素是资源、技术、资金和人才。拥有了资源、技术和资金，但没有这方面的专业人才，要想发展煤化工产业很难，同时现代煤化工是属于技术密集型的产业，因此发展新型煤气化技术需要一大批具有专业知识专业技能的高级煤化工人才。必须建立健全煤化工人才引进、培养与储备机制，鼓励引进国际国内尖端人才，培养具有创新意识的研发人才，储备一批拥有丰富实践经验与理论知识的专业人才。要建立煤化工人才的激励政策，解决煤化工人才的后顾之忧，让他们能够充分发挥自身潜能，为煤气化技术创新做出应有的贡献。