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用數據和事實說話!業界認為:固定床間歇氣化不應強制淘汰
作者:CCIIN 來源:煤化工信息網 瀏覽次數:885次 更新時間:2019-11-05

       2018年以來,從國務院的《打贏藍天保衛戰三年行動計劃》(國發〔2018〕22號),到生態環境部等12部門聯合下發《京津冀及周邊地區 2018-2019 年秋冬季大氣污染綜合治理攻堅行動方案》,國家發改委公開征求《產業結構調整指導目錄(2019年本)》意見,以及山西省、山東省、河南省等各地政府出臺政策,要求加快淘汰一批化肥行業固定床間歇式煤氣化爐。淘汰原因是常壓固定床氣化的能耗高、污染物排放量大。

       目前,我國采用固定床間歇氣化爐技術生產合成氨占總產量的三分之一以上,2019年指導目錄征求意見稿中將此氣化技術納入限制類。那么,該技術是不是 “能耗高、污染大、效益差”?是否需要“一刀切”?采用該技術的生產企業怎么辦?固定床間歇煤氣化合成氨企業面臨的壓力巨大,事關氮肥行業企業健康發展。

       10 月29~31 日在河北省滄州市召開的全國化工合成氨設計技術中心站2019年技術交流會”上,與會專家和化肥企業的代表通過對固定床間歇氣化的技術經濟等方面進行研究分析,從工藝路線、環保效果、減排措施、改造難度、投資等多個方面與新型煤氣化技術進行對比論證,一致認為,固定床間歇氣化是一種煤氣化工藝,與其他氣化工藝相比,該工藝在安全、環保、能耗方面互有優勢,污染物排放量并不嚴重,并且還有明顯改善的余地。不應強制淘汰,應該遵循市場規律,優存劣汰為好,同新型煤氣化并存服務我國化肥及煤化工行業。

       據介紹,煤氣化是煤化工生產中一項主要工藝技術,我國現行應用的主要煤氣化工藝技術為固定床(常壓間歇)與氣流床(加壓連續)二大種,氣流床又有水煤漿(濕法)干粉煤(干法)二種。我國合成氨行業60多年來,經幾代人的共同努力,從無到有、從小到大,為支援農業發展發揮了巨大的作用,氨產量已成為全球第一。

       合成氨專家委員會副主任委員、上海達門化工工程技術有限公司總經理於子方認為,根據我國能源結構的特點,以煤為原料制合成氨始終是主流,從2010年的產量占有比例76.22%到2018年的79.59%,其中無煙煤為原料,產量占有比例從2010年的67.52%到2018年的37.16%,煙煤(褐煤)為原料產量占有比例從2010年的8.7%到2018年的42.43%。

       於子方告訴中國化工報記者,他們通過多年對全國合成氨行業的調研分析,按照等量值和等價值兩種方法計算結果顯示,噸氨綜合能耗間歇固定床比加壓氣流床低304kgce和151kgce;噸氨綜合能耗間歇固定床比加壓氣流床低301kgce和124kgce;同一企業二種不同氣化工藝的噸氨消耗實績也不盡相同,噸氨綜合能耗間歇固定床比加壓氣流床低181kgce與35kgce。

       於子方指出,二種不同氣化技術的合成氨建設投資按年產30萬噸規模相對比,間歇式固定床的為7.1024億元、折噸氨投資為2367元,加壓氣流床的為15.4287億元、折噸氨投資為5143元;二種工藝技術相比固定床低,氣流床高,固定床比氣流床要低54%左右。

       全國化工合成氨設計技術中心站高級顧問、原站長李海泉指出,固定床間歇氣化工藝是具有中國特色的特色工藝,曾是我國以煤為原料合成氨生產的主要生產工藝,至今仍占有我國合成氨產能的近40%。經過多年創新發展,這種工藝綜合能耗在各種煤頭工藝中最低,生產過程安全可靠,污染物排放總體水平與富氧或純氧連續氣化工藝相當。但是,不可否認的是該工藝造氣循環冷卻水水質差、水中懸浮物、可揮發性污染物含量高、無組織排放問題突出,這已經成為制約該工藝生存發展的最后一道“堡壘”。

       在生態環境部中國環境科學研究院、中國氮肥工業協會的支持與指導下,河北陽煤正元化工集團有限公司與上海境業環境資源科技股份有限公司、河北東光化工有限公司共同開發并實施了“固定層間歇煤氣化造氣循環冷卻水及廢氣Vocs治理示范項目”。該示范方案以正元自主知識產權工藝技術、境業自清潔袋式除塵器為基礎,通過將造氣循環冷卻、洗滌水由開放式循環、晾水改為密閉循環間接換熱降溫,將徹底解決水中溶解性VOCs物質向大氣中彌散的問題;袋式除塵的采用則可以完全避免原工藝含污水煤泥的產生。系統產生的含VOCs冷凝水在利用空氣鼓風機進行有效氣提(氣提空氣進入造氣爐用于制氣,VOCs可有效燃燒分解)后作為工藝補水使用。通過改造,使固定床間歇造氣過程產生的廢水、廢渣及無組織VOCs污染問題得到根本解決,實現清潔生產,也將為我國氮肥行業充分利用現有裝置,減少不必要的資產損失及農業用肥的安全可靠供應提供了可靠保證。

       安徽省化肥工業協會監事長王文富認為,固定床氣化技術(特指小氣化爐)曾為我國社會主義建設做過巨大貢獻,隨著社會進步,這項技術暴露出了一些環保的問題,但世界上沒有完美的工藝,當前行業中使用的其它氣化技術,哪個沒有環保問題?故不要過分夸大固定床的環保;其實,固定床的生產綜合能耗低是業內公認的事實。目前,固定床生產的噸氨綜合能耗一般在1150kgce左右,而其它技術一般在1400kgce左右,故固定床技術在消耗上可以和其他任何氣化爐生產技術進行對比。在世界能源普遍緊缺的今天,把固定床技術打入另冊,我們認為不妥。

王文富表示,對于生產同樣的產品,生產能耗高則廢棄物排放肯定高。而固定床生產技術的能耗低,故其廢棄物排放不可能高于其他生產技術,只不過他們的排放地點和形式不同罷了。固定床的廢棄物排放是可控的,目前許多新技術正在不斷出現,固定床技術完全可以達到國家的環保要求。當然,固定床也有一些先天不足,如占地面積大,自動化程度不高,人員操作強度稍大等。但它也有一些其他氣化技術無法相比的優點,如投資低,財務費用小,生產技術易于被現有小合成氨企業接受等。王文富說,孰優孰劣,應由企業根據自身實際,自己選擇,國家不宜出具硬性淘汰指標。國家可根據能耗消耗,環保排放要求,來倒逼企業不斷進步,根據市場規律,自然淘汰為好。

       石油和化學工業規劃院能源化工副總工程師溫倩認為,未來,固定床合成氨的困境來自多個方面:主要是成本競爭加劇和環保政策趨嚴。首先是原料價格、動力消耗、財務和管理費用,一直是不同技術路線的競爭博弈焦點,一些規模小、設施落后、不具原料價格優勢的小型固定床合成氨產能將被迫退出。未來,隨著節能節電技術升級、清潔環保設施投資,還將導致又一批固定床合成氨面臨成本上升的壓力。其次是環保政策不斷升級,使得固定床產能發揮嚴重受限。此前,針對不同氣化技術路線,政策以引導升級為主。而“十三五”中后期,為了應對重污染天氣,環保政策采取了針對不同技術路線的差異化限產措施。受此影響,不滿足環保要求的技術路線會受到致命打擊,而采用清潔環保技術路線的氮肥生產將更具優勢。

       面對未來發展,溫倩建議,對于企業,重點是以“安全、綠色”為改造目標,實施清潔生產技術的綠色改造,實現環保升級;對于行業,重點是以“減量、增值”為轉型方向,探索以合成氣為平臺的煤基化學品多聯產發展新途徑,從基礎化工原材料向高端化工產品方向轉變,從初級產品向高附加值精細化產品方向轉變;對于政策措施,建議盡快出臺適合于煤制氮肥的環保標準,例如針對無組織廢氣排放等敏感指標,按照標準和數據作為限產依據,避免以技術路線作為環保限產的依據。

       山西天澤煤化工集團股份公司總經理助理王翔通過收集整理國內新型煤氣化與常壓固定床煤氣化現有生產單位的數據和國家標準,對生產合成氨的能耗與污染物進行對比分析后,得出的結論是:采用常壓固定床間歇氣化生產合成氨的能耗低于各種新型煤氣化技術;大氣污染物排放低于氣流床干粉煤氣化技術;水污染物排放略高于水煤漿和干粉煤氣化,遠低于加壓固定床連續氣化技術;氣化爐渣、煤灰、鍋爐爐渣、粉煤灰等固廢排放量,固定床排放最小。

       王翔分析說,常壓固定床氣化與新型煤氣化相比,原料煤消耗低90Kg,燃料煤低287Kg,綜合能耗低286Kg,能耗低于各種新型煤氣化技術。

       據於子方介紹,間歇式固定床氣化其主要的廢氣是造氣的吹風氣,其氣體組份與熱值有CO(5.4~7.7%)、H?(1.2~2.9%)、CH4(0.7~1.5%),熱值為283~394kcal/Nm3;噸氨吹風氣放空量一般為2100~2500Nm3,按吹風氣熱值取320kcal/Nm3計,則噸氨吹風氣可利用的熱量為67.2~80萬kcal。

       二十世紀八十年代前吹風氣均為放空,沒有得到治理,污染了大氣,能量也沒得到回收利用。之后通過研發非蓄熱式(第一代)與蓄熱式燃燒爐(第二代)的吹風氣回收技術獲得成功,進入二十一世紀,由山東臨沂正大熱能研究所研發的合成氨造氣三廢流化混燃爐(第三代)的吹風氣回收技術取得專利,并通過企業的應用獲得成功。實際使用說明不僅回收了吹風氣、還回收了合成放空氣、氨罐馳放氣,同時還把造氣爐渣、除塵器飛屑、煤場的煤沫屑等得到回收與利用,變廢為寶資源得到充分利用。該技術既治理三廢又副產蒸汽,經濟效益明顯。

       17年來,該技術已在行業內100多家企業應用了230余臺套、該回收裝置排放的煙氣,其硫化物<35mg/Nm3、氮化物<50mg/Nm3、塵含量<10mg/Nm3,符合超低排放標準。該技術已被國家列入鼓勵發展的環境保護技術目錄及化工循環經濟的典型產品。由此可見間歇式固定氣化的廢氣(吹風氣)完全可以治理好,達到國家相關的標準要求。

       於子方分析說,間歇式固定床氣化技術其主要廢水是造氣污水,系煤氣洗氣塔排放出來的循環水,出塔的50~60℃熱循環水至造氣污水處理系統,經平流沉淀池或微渦流沉淀池、熱水池、熱水泵、冷卻塔、冷水池、冷水泵等除塵、冷卻至30~35℃,處理后送至煤氣洗氣塔,循環使用形成造氣污水閉路循環系統。

       間歇式固定床氣化技術造氣系統排放的固廢主要是造氣爐渣、除塵器飛屑、造氣污水處理裝置沉淀池的灰泥。部分企業生產實際的爐渣量、飛屑量與相應含碳量;噸氨造氣爐渣一般在170~330kg,其含碳量為13~18%,噸氨除塵器飛屑一般在25~40kg,其含碳量為60~70%。

對于已有三廢混燃爐裝置的,該部分固廢(爐渣、飛屑、灰泥)均回收該裝置作燃料使用。

三廢混燃爐排出的爐渣其含碳量1%左右,是很好水泥熟料,可供水泥廠作原料使用。

       通過多年對合成氨行業的間歇式固定床氣化工藝技術用數據進行專題調研分析,於子方認為,全社會需要正確地認識間歇式固定床氣化技術,改變所謂“能耗高、污染大、效率差”的陳舊觀念,不應該把該技術稱為落后技術;根據我國能源結構與煤炭資源情況,從資源合理利用的角度,對無煙煤采用固定床氣化技術、優先用于生產合成氨是合理的;煤氣化領域要提倡百花齊放、百家爭鳴,應根據不同地域(市場)、不同資源(煤種)、交通條件,因地制宜的選擇企業適合的煤氣化技術,不搞一刀切、促進煤制合成氨的科學發展;不同煤氣化技術都有不同的優缺點,沒有十全十美的“萬能爐”,都需要針對各自技術的短板,繼續不斷地改進提升,真正成為具有中國特色的煤氣化技術。

       於子方建議各級政府與有關部門要深入調查研究、不要輕易地對間歇式固定床氣化技術作出限制與淘汰的有關規定,否則不利新時代經濟發展。


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