五環(huán)：須重新審視賽鼎氣化爐用作煤制氣項目

五環(huán)：須重新審視賽鼎氣化爐用作煤制氣項目2015.51月29日，環(huán)保部網站公布通知，蘇新能源和豐公司（下稱〃蘇新能源”）塔城煤制氣項目環(huán)評被否。環(huán)保部列出6條意見，涉及水資源、廢氣廢水處理、氣化技術選擇等方面。蘇新能源項目，是2013年后獲取發(fā)改委路條煤制氣項目中推進最快的一家。據中國化工報報道，從2013年初至2014年4月，就有17個煤制氣項目獲得路條，總產能772億立方米，總投資超過4000億元。評論普遍認為，蘇新能源環(huán)評被否，預示環(huán)保部對煤制氣環(huán)評風向轉變，審核將更為嚴格。蘇新能源項目之前，一共有4個煤制氣項目通過環(huán)評，獲得核準。4個煤制氣項目中，大唐集團克旗煤制氣項目率先于2014年3月建成投產，此后慶華項目、匯能項目相繼進入商業(yè)化運行。大唐克旗項目投產后負面消息不斷，氣化爐壁腐蝕致停車、環(huán)境污染遭綠色和平組織曝光、不能滿負荷運行。隨后慶華項目也傳出負荷不穩(wěn)消息。短短一年間，煤制氣遭遇到輿論評價的反轉。大唐克旗投產之前，輿論多評價煤制氣為清潔能源、新型產業(yè)，負面消息陸續(xù)曝光后，煤制氣給外界留下技術不成熟、污染嚴重等負面印象。2014年2月，國家能源局煤炭清潔利用專家咨詢會，在會上小范圍通報了煤制油、氣至2020年初步規(guī)劃，其中煤制氣規(guī)劃產能500億立方米。此后形勢逆轉，這一規(guī)劃再未落實。五環(huán)工程公司副總經理張錦躍認為，經歷了一系列的挫折，煤制氣已處在十字路口。必須重新審視業(yè)界所傾向的碎煤加壓氣化技術。大唐克旗項目、慶華新疆項目以及蘇新能源項目，均采用賽鼎工程公司的碎煤加壓氣化技術，選擇爐型為賽鼎公司消化吸收魯奇爐開發(fā)的賽鼎爐。在張錦躍看來，在當下以環(huán)保定氣化技術的大趨勢下，碎煤加壓氣化技術的優(yōu)點已難以彌補其缺陷。碎煤加壓氣化技術反應溫度為中高溫，兼具干餾功能，可分解出甲烷、焦油等副產品，對煤制氣來說，副產甲烷，可降低所需氣化能力及后續(xù)配套設備規(guī)模，進而壓縮整體投資。這一技術缺點在于，中低溫分離出價值產品外，煤中雜質無法有效分解，進入污水中，增大水處理難度。張錦躍認為，現階段應更側重氣流床氣化技術在煤制氣領域的應用。氣流床氣化技術含干煤粉氣化技術和水煤漿氣化技術。這一技術路線特點為高溫高壓，對煤制氣產業(yè)來說，少掉了碎煤加壓氣化分離出高附加值副產品優(yōu)點，但同時也較徹底分解了煤中的雜質，水處理簡單，環(huán)保投入小。張錦躍指出，按照碎煤加壓氣化技術現有環(huán)保投入來看，以干煤粉氣化技術為代表的氣流床氣化技術總投資可與碎煤加壓氣化相當。而碎煤加壓氣化技術目前尚未有工業(yè)化水處理達標并實現零排放的環(huán)保技術，同時還遭受因機械強度、熱穩(wěn)定性差導致煤炭粒徑不達標，進而影響運行的困擾。比較而言，干煤粉氣化技術煤種適應性更為廣泛。4月29日，張錦躍詳細闡述了這一觀點，并回應了外界對各技術路線代表項目的各項質疑。提問：蘇新能源40億立方米煤制氣項目環(huán)評被否，你怎么看？張錦躍：蘇新能源項目環(huán)評未獲批準，還需進一步落實和補充材料，目前業(yè)主正在積極進行相關公司。環(huán)保部在給蘇新能源的答復中有一條：〃對煤氣化技術與整體工藝技術要從環(huán)境保護角度來進行論證比選?！蔽业睦斫馐?，在進行氣化技術、后續(xù)技術的選擇時，需要從前端就考慮環(huán)保因素，從源頭減少污染，而不是產生污染再治理。蘇新能源項目選擇的仍然是碎煤加壓氣化技術，環(huán)保專家認為，配套污水處理技術難以實現污水達標治理和零排放要求。在這個項目上，五環(huán)工程公司雖然是總體設計院和部分裝置院，但氣化裝置是由賽鼎工程公司承擔設計并提供技術。提問：大唐克旗項目也采用碎煤加壓氣化技術路線，被綠色和平組織爆出了污染問題，到底是怎么回事？張錦躍：大唐克旗項目曾運送擬用煤去義馬煤氣廠試燒，在后端污水處理上找了國內20多家污水處理公司。大唐承諾：誰技術做的好，技術成功，今后項目就選用誰的技術。經過多輪篩選，最后留下8家繼續(xù)完善，但最終效果都不理想，沒有一家技術能完全滿足工業(yè)化的生產要求。但是煤制氣項目一期工程建設過半，污水處理設置和整個項目建設相比滯后了一年半。后來開車在即，退而求其次，大唐選擇了一個〃拼盤式”的組合方案。生化處理環(huán)節(jié)由清華同方負責，中水回用是國電富通，五環(huán)工程作為污水處理系統(tǒng)的總體院和設計方，除總體協(xié)調各家技術與接口和詳細工程設計外，還負責最后的濃鹽水蒸發(fā)、真空制鹽部分的總承包。一開始大唐為克旗項目做可行性研究，三期40億立方米煤制氣，污水處理環(huán)保投資估算為4億多元。但按照目前污水處理實施方案（一期標準），污水處理環(huán)保投資將會超過23.5億元。根據我們的測算，每噸污水處理的綜合成本在18-20元（有說達25元/噸），年污水處理總賽用接近4億元（折合約0.1元/立方米合成天然氣）。這也是克旗項目整體投資超標的重要原因。原本大唐克旗項目規(guī)劃投資257億（含長輸管道賽用），2013年底中化國際咨詢公司受國家能源局的委托，對該示范項目的中期評估時，總投資已達319億。如此高投入的污水環(huán)保處理設施，處理效果仍不理想，還有待觀察與改進。其原因有二，一是進入污水處理系統(tǒng)的污水量與規(guī)劃或設計相比大大增加。原來規(guī)劃整個項目年處理污水約1950萬噸，污水設施設計總處理能力2400噸/小時，一期設計能力850噸/小時?，F在項目總負荷一般在60%-70%,其進入污水處理系統(tǒng)的污水量已達830噸/小時左右，如若生產負荷提升或達產，污水處理能力將顯不足。造成污水量增加的主要原因是酚氨處理工序不能滿足要求。進入污水處理裝置的污水中酚含量高達600PPM以上，遠高于350PPM設計值，不得不加大回流或稀釋水量。要提高處理能力，又需要增加投資。當年山西化肥廠（現天脊集團）引進魯奇爐（碎煤加壓氣化技術爐型，國內技術以此為基礎研發(fā)）的時候，因為設計煤種為當地年老的無煙煤，氣化過程中自身產生的酚、氨含量較少，于是，并沒有完整的引進魯奇公司配套的酚、氨回收技術，現在看來，自主研發(fā)技術的搭配（碎煤加壓氣化+酚氨回收）還需要進一步完善和實踐。提問：但是國內煤制氣是復制的美國大平原煤制氣項目，大唐項目也不是第一個用碎煤加壓氣化技術的。張錦躍：這和煤種有很大的關系。大唐和慶華的項目，使用的都是年輕的褐煤和長煙煤。這些煤種含水量高，易破碎，機械強度與熱穩(wěn)定性均不如人意，而碎煤加壓氣化技術要求塊煤，對煤的粒徑、灰熔點、熱穩(wěn)定性、灰成份等均有要求，煤炭進爐后受熱破碎的煤粉，會黏在爐壁上對其腐蝕進而影響運行，進而導致這兩個項目負荷難以提高。過去國內引進魯奇爐，一開始是做城市煤氣，建了四大煤氣廠、一個化肥廠，但以現在的觀點看，事實上開的都不好。近年來，環(huán)保一直受到當地百姓和政府的質疑，只是相對現在的大型煤化工項目，之前使用的魯奇爐規(guī)模還較小，污水總量并不算太大，而原來老百姓的環(huán)保意識也不強，現在隨人口增長，環(huán)保意識增強，這種狀態(tài)已經難以為繼了，矛盾也突出了，幾個項目都因此遭到當地百姓、官方的抗議和督查。實際上，對于美國大平原合成天然氣項目，美國能源部和項目業(yè)主對采用的技術和項目建設的評價都早有結論，拋開項目經濟性不說，各種公開的報告和項目總結，都闡述的很清楚，指出項目存在較多難以解決的環(huán)保問題，結論是否定的。但遺憾的是，我們考察、評估、借鑒的內容不夠全面。提問：您怎么看熔渣氣化技術？算是碎煤加壓技術的改進型，污水量可以降低8成。張錦躍：BGL爐（熔渣氣化技術爐型）技術目前在中煤圖克大化肥項目開的不錯，裝置負荷近期基本維持在85-90%。但是，在我看來，這是個特例，圖克項目的氣化用煤是一種熱穩(wěn)定性高、揮發(fā)份較低、灰份成分等都較好的煙煤。這是其他項目難以復制的。同樣的技術，在呼倫貝爾金新化工項目上就不行了，所以說最主要的原因就是煤種因素。金新化工5080項目（50萬噸合成氨/年、80萬噸尿素/年）原本可研規(guī)劃采用殼牌干煤粉廢鍋氣化技術。隨后在業(yè)主的投資評估決策時，認為45億投資過高，更傾向于其它工程公司提供的BGL爐技術方案，其方案的項目總投資只需36億元，可以節(jié)省近10個億，于是選定了BGL爐。但是，金新化工使用的是呼倫貝爾當地褐煤。BGL技術和碎煤加壓氣化技術一樣，褐煤的機械強度和熱穩(wěn)定性均難以完全滿足煤氣化技術的需求。整個項目建成后煤的問題、爐子堵塞與負荷低的問題一直困擾著業(yè)主，盡管在前端又加了煤炭的干燥成型設施，問題仍然沒能解決，項目的生產負荷只能在45-50%，而此時整個項目的總投資已經突破58億。目前，為解決金新化工氣化負荷問題，業(yè)主委托五環(huán)工程再建一套新的殼牌氣化（干煤粉氣化、殼牌爐）裝置，以彌補前端氣化煤氣不足，工程預計今年年底完工（新的氣化裝置投資未列入上述總投資）。所以，我認為煤種的適應性對固定床碎煤氣化（熔渣氣化技術、碎煤加壓氣化均屬固定床氣化路線）尤其重要。熔渣氣化技術的污水量是減少了不少，污水處理總體投資和運行賽用會大幅降低，但其中關鍵的酚、氨、焦油、甲烷等有機元素仍然存在，這同樣是后端處理時需要解決的棘手難題。提問：干煤粉氣化技術也有問題啊，殼牌爐在大唐多倫項目表現也不理想。張錦躍：這個項目是五環(huán)工程參與設計的，我不是給我們開脫，我感覺多倫項目出現問題是多方面的，主要原因個人認為還是出在認知、理念和管理上。客觀來看，這個項目建設時，國內大型煤化工項目僅有神華煤制油，大唐國際以電力背景進入煤化工領域，缺少經驗。一是這一項目是褐煤第一次應用于大型粉煤氣化，對其中的反應機理需要較長認知世界。二是該項目集成使用了多個大型新技術，如6燒嘴超大型氣化技術、內首套6萬標方氧氣/小時空分技術、甲醇制丙烯全球首次工業(yè)化技術等，了解新事物同樣需要過程。三是大家對大型煤化工技術與建設的復雜性認識不足，這不僅是業(yè)主，還包括設計單位、專利商、制造商等。四是技術密集型項目所需求的各類專業(yè)技術人才和管理人才不足，再加上地理位置的不便。在項目規(guī)劃和開始的三年里，業(yè)主陸續(xù)引進了上百人的骨干技術團隊，也培養(yǎng)一批現代煤化工專業(yè)隊伍，但可惜的是，由于在人員的使用上和企業(yè)文化認識上的不同，多數化工人才又陸續(xù)跳槽到其它煤化工項目。五是行業(yè)不同，管理理念也存在不同。電力行業(yè)標準化、模塊化程度極高，設備制造和建設管理也十分成熟，這是煤化工需要積累和完善的地方。而以電力建設理念管理煤化工顯然并不合適，而頻繁更換管理團隊和執(zhí)行團隊，也影響到整個項目的建設銜接、技術銜接和管理的延續(xù)。2014年大唐多倫項目受外部影響僅生產了14萬噸/年聚丙烯（負荷率30%），2013年生產了22萬噸聚丙烯（負荷率近50%），3臺煤氣化爐單臺均達到85-90%的負荷，最長運行在50天上下。這幾年項目出現的故障，許多不是氣化環(huán)節(jié)的問題，比如說后續(xù)的甲醇設備損壞、空分、污水處理、硫回收，以及配套的電廠等均出現過問題，所以，多倫項目的問題有著多方面因素，絕大多數都不是氣化技術問題。從2010年至今，國內外大多數殼牌干煤粉氣化技術均開出了較高負荷和長的周期。另外，寧煤的煤制烯烴項目也是采用的干煤粉氣化技術和魯奇的甲醇制烯烴技術，在經過三年的摸索整改后，現在也開的不錯。提問：大唐多倫項目也不是最早用干煤粉氣化技術和殼牌爐的，中石化那些項目似乎開得也不好。張錦躍：大唐多倫項目開工建設的時候，國內開車的殼牌爐只有湖北雙環(huán)項目，中石化的幾個化肥項目也都處在建設收尾和機械竣工、開車準備期，多倫項目建成時，中石化這幾個項目開車也逐漸趨于正常，負荷都在90-100%，連續(xù)平穩(wěn)運行已達200天以上。經過這么多年，我個人仍然認為殼牌氣化爐廢鍋流程是最先進高效的爐型，煤炭轉化率最高、熱利用率最高、全廠能效轉化率最高、環(huán)保性最佳。該爐型雖然投資略高一些，但全部國產化后，裝置投資已大幅降低（降低近35%），這個爐子的確是可以吃“百家煤”的，關鍵是工廠要強化煤的管理。現在殼牌爐在國內大概有23臺爐子，17個業(yè)主，其中19臺是由五環(huán)工程公司設計的。目前有多半連續(xù)穩(wěn)定運行超過270天，還有7、8臺爐子連續(xù)穩(wěn)定運行超過310天。提問：回到煤制氣方面，碎煤加壓氣化技術即便環(huán)保存在問題，在經濟性和能效上還是有優(yōu)勢的。張錦躍：根據我們核算，分別采用氣流床氣化技術路線和碎煤加壓氣化技術路線，建設煤制天然氣項目，總體投資規(guī)模差不多。碎煤加壓氣化技術前端可以生產一部分甲烷，進而縮小所需氣化能力及配套后續(xù)設置規(guī)模，但它太大的環(huán)保投入抬高了整體投資成本，而且還不能完全處理干凈。這一方面氣流床氣化技術可以做到很簡單、投資更小，而且環(huán)保不存在問題。另外，副產品的回收利用，一直是該氣化技術的一個亮點，但在項目的執(zhí)行過程中，如何在現實中實現理論上高收率非常重要，這需要好的分離和回收，進而獲得高產率的高附加值產品，如果不能實現高產率，項目預期效益也會大打折扣。能效問題是現在氣流床氣化技術面臨的一個問題。根據《關于規(guī)范煤制燃料示范工作的指導意見》征求意見稿（未公開發(fā)布），煤制氣項目的能效至少要達到56%，這是由碎煤