新型常压固定床气化已发展成为多领域应用的实用技术
田守国
（江西昌昱实业有限公司，江西 南昌330013）
［摘 要］对常压固定床煤气化技术的发展历程、特点及新型固定床纯氧连续气化技术的先进性进行介绍，指出常压固定床纯氧连续气化技术是气化技术创新升级的新成果，十分适合我国工业的发展状况和资源条件，已发展成为多领域应用的实用技术，有力地促进了相关行业的发展，适合适度发展，并就焦化行业、氮肥行业在转型升级的大环境下如何走转型升级之路提出了观点。
［关键词］ 常压固定床气化；新型固定床纯氧连续气化；技术特点；化石能源条件；焦化行业；氮肥行业；转型升级
［中图分类号］ TQ 546.2 ［文献标志码］ B ［文章编号］ 1004-9932（2016）
0 引 言
推动煤气化技术科学健康地发展和更好地服务于煤化工行业，是促进煤化工行业健康发展和产业升级的重要问题。
近几年来，原料煤价格有了较大幅度地下降，虽然2015年国家对天然气价格有一定的调整，但相较于煤炭其价格却仍然保持坚挺，导致部分以天然气作加热燃料的企业纷纷建设常压固定床煤气化装置，采用纯氧连续气化生产11.0 MJ/m3的中热值工业燃气，以替代天然气作清洁燃料，从而促进了常压固定床纯氧连续气化技术的推广。
目前，我国已经彻底打破了原有的UGI煤气发生炉只在氮肥行业使用，而应用工业燃气的行业全部采用灰盆排渣式工业燃气发生炉的格局。新的格局如下。
（1）遍布多行业。UGI煤气发生炉逐步改变工艺形式，改为纯氧连续气化的专用装置正逐步走向多个行业，如石油化工、精细化工、焦化、冶金、有色金属、造纸等行业。
（2）功能多样化。打破了UGI煤气发生炉绝大多数采用空气间歇气化工艺生产半水煤气（热值8.0 MJ/m3）供合成氨生产的局面，改为采用纯氧连续气化技术生产（CO+H2）含量＞80%的优质水煤气，用作精细化工的合成气、煤气制氢、工业燃料等。
（3）装备数量明显发生变化。UGI煤气发生炉数量以较快的速度增长，灰盆排渣式工业燃气发生炉以较快的速度减少［国家发改委第九号令《产业结构调整指导目录》（2011年本）中明确将一段灰盆式工业燃气炉列入淘汰类设备］。原因是一段灰盆式工业燃气炉生产的燃气热值过低，只有4.5 MJ/m3左右，严重影响了工业窑炉燃烧或加热的效率；且一段灰盆式工业燃气炉多以生产热煤气为主，而目前的环保政策要求强制执行直接燃烧粗煤气（没有经过脱焦油和脱硫）的燃气工业窑炉须配套脱硫、脱硝装置，环保设施投资和运行费用让应用企业认识到，长期来看不如直接更新换代为生产中热值工业燃气的常压固定床纯氧连续气化装置更为经济合理。两段灰盆排渣式工业燃气发生炉大部分用于生产冷煤气，配套了煤气除尘、余热回收、煤气降温和二级电捕焦油装置，大部分配套了煤气脱硫装置，但仍然没有摆脱燃气热值低的弊端（5.8 MJ/m3左右），如氧化铝厂，两段灰盆排渣式工业燃气发生炉仍然不能满足焙烧炉提高生产效率的需要，因此新扩产能的企业纷纷选用常压固定床纯氧连续气化技术，早已建成的氧化铝厂也在谋求通过技术改造提高燃气热值来促进生产效率和经济效益的提高。
1 须以务实态度正确评价常压固定床气化技术
1.1 常压固定床气化技术的完善与提高
常压固定床煤气发生炉（即UGI煤气发生炉）自上世纪30年代中期引入我国至今，在长期的生产实践中经历了若干次的技术改造，技术装备条件、技术经济指标和连续运行周期等方面有了很大进步。
固定床煤气发生炉自从国外引进我国开始，到上世纪大力发展化肥生产装置时期（50年代末—60年代初），都采用常压空气间歇循环制气的方式，由于当时科学技术水平较低，人们对气化技术的效率、节能、环保和自动化水平等方面要求不高，因此常压固定床空气间歇气化全面配套于发展中的氮肥行业，至今仍有不少氮肥企业采用空气间歇气化工艺技术。如今，人们的眼光纷纷转向高产、高效、节能、环保、自动化程度高的新兴气化技术，不得不承认空气间歇气化工艺相比富氧、纯氧连续气化工艺确实存在工艺过程繁琐、操作难度大、设备维修工作量大、气化强度低、生产过程中烟气排放量大等缺陷，因此越来越不被人们认可和接受。
国家发改委2006年7月7日发布的发改工业［2006］1350号文件《国家发展改革委关于加强煤化工项目建设管理促进产业健康发展的通知》明确要求：禁止核准或备案采用固定床间歇气化技术的煤气化项目。当初有关部门在制定政策的时候似乎也认识到了固定床煤气发生炉通过技术改造可以实现连续气化而提高其生产水平的前景，所以没有把常压固定床煤气发生炉连根除掉，给该技术保留了升级发展的机会。
如今，常压固定床煤气发生炉实现了稳妥的“三步”发展——空气间歇气化、富氧连续气化、纯氧连续气化，目前已经跨过了富氧连续气化的时代，实现了跨越式的技术升级，成功进入了纯氧连续气化的时代，技术装备实现了针对不同工艺条件的专用化，准确地说应该称之为“新型固定床纯氧连续气化技术”。实践表明， 纯氧连续气化技术具极强的实用性，而且具有装置建设投资省、建设周期短，生产运行高效、环保、节能，以及经济效益和社会效益好的显著优势，已成功应用于合成氨、精细化工、冶金、有色金属（铜业、铝业）、石油炼化、焦化、造纸等行业，在目前强化环保治理的产业政策下，其高效、环保、节能的特点备受关注。
其实，我们应该深刻地理解氮肥行业的技术改造进展缓慢是有苦衷的，过去，化肥市场形势好的时候没有可靠的替代技术，企业只是纷纷大搞照搬式的重复建设，如今，有新技术推出时氮肥行业却因为前期的盲目发展而深陷困境，眼下虽然充分认识到了新技术与新装备在气化效率和经济效益方面的优势，但苦于资金短缺企业只能守着落后陈旧的装备苦熬。
1.2 常压固定床气化技术的独到之处
（1）常压气化热效率高。蒸汽的分解反应和CO2的还原反应都是体积增大的反应，因此，降低压力（常压）有利于提高蒸汽分解率和CO2还原率，从而有利于提高煤气中有效成分（CO＋H2）的含量。
（2）常压气化不利于甲烷生成。在常压固定床煤气炉中，反应压力趋近于大气压，对于反应后要缩小体积的化学反应来说就不容易进行，所以常压气化生产的煤气中CO和H2的含量高，CH4含量很低，十分适合合成化工产品，可减少弛放气量，提高合成效率；而且由于生产的煤气中CO和H2含量高，煤气的发热值得以提高，加之具有综合成本低的优势，因此常压气化生产的煤气同样非常适合于用作清洁燃气。
（3）常压气化工作压力低，安全生产更有保障；同时常压设备造价低，建设投资大幅度下降，也减少了设备运行的故障率和维修保养费用。
（4）常压气化规模组合随意性强，装置负荷调整弹性大。除了单台煤气炉具有70%～110%的操作弹性外，开炉台数可根据生产需要灵活调整，十分有利于保证系统的高强度、连续性生产。
1.3 纯氧连续气化生产水煤气的先进性及特点
（1）工艺技术先进。纯氧连续气化技术具有高效、节能、安全、环保等优势，填补了国产化技术在低投资、低能耗、高产能、高能效、高质量、高纯度、高发热值的条件下连续生产高纯净度优质水煤气的国内空白。
（2）装置配套科学合理。装置自动化程度高，安全检测设施配备齐全，自动化控制系统配套完善；设备全部国产化，投资省、建设周期短；设备故障率低，连续运行周期长，设备维护费用低，经济效益好，投资回报率高。
（3）原料利用率高。能够消化利用粒径为5～20 mm的小籽粒原料煤是纯氧连续气化的主要技术优势之一。因这个粒度范围的煤或焦粒度过小，不能用作空气间歇气化的原料，而用作动力燃煤又粒度过大还需要破碎，且这个粒度区段小籽粒原料煤供应充裕、售价较低，可以较大幅度地降低原料的采购成本，经济效益十分可观，其在原料利用率方面达到了国外鲁奇炉碎煤气化技术的水平。
（4）煤气质量高（见表1）、用途广。① 生产操作中，汽氧比控制合理，既能保证工况优化、稳定，又能保证产出物的数量和质量稳定；② 水煤气中有效气体成分（CO+H2）含量＞80%，煤气发热值达2 500～2 700 kcal/m3，杂质（N2+O2+Ar）含量≤05%；③ 煤气纯净度高、组分简单，分离、净化成本低，特别适合于醇类产品生产、煤制氢气和烯烃、芳烃装置配套使用；④ 所产气体既是优质合成气，又可作高效清洁燃气，用途广泛。
更多内容详见《中氮肥》2016年第5期