图为由中国华能清洁能源技术研究院下属市场拓展公司与青岛三力本诺化学工业有限公司共同投资6000万元的国内首个化工领域100吨/日干煤粉加压气化装置工业化示范基地建设现场。 （陈锴 摄）
最近，一种被称做“袖珍炉”的100吨/日干煤粉加压气化炉进入了人们的视野。据该炉的发明单位——中国华能集团清洁能源技术研究院（以下简称华能清能院）院长助理徐越告诉记者，目前已经有部分计划实施技改的中小型化工企业对此炉型很感兴趣，表示了合作意向。那么，在煤化工建设热度很高，企业纷纷上马大型气化炉的今天，发这种小而精且适应性强的袖珍型气化炉对中小化工企业来说有着什么实际意义？目前中小企业装置改造升级的着眼点又在哪里呢？记者专门对此进行了调研。
生逢其时正给力
谈起“袖珍炉”的诞生，还得从我国煤化工行业的发展说起。
据记者了解，近年来我国现代煤化工产业快速发展，煤制甲醇、二甲醚、烯烃和煤制油等具有能源替代概念的新建和改扩建项目众多，对先进煤气化技术需求旺盛，同时合成氨等传统煤化工产业也对煤气化技术的应用及进展给予了极大的关注。
华能清能院煤气化与多联产技术部主任任永强告诉记者，煤化工行业发展到目前，存在的一个重要问题是，现在行业里有众多是规模小于20万吨/年的中小型合成氨企业，而他们所使用的都是技术相对落后的固定床间歇式造气炉。因为从1949年到20世纪60年代，我国氮肥工业当时所掌握的制合成气技术有限，只有用无烟煤为原料的常压固定床间歇式煤气炉制取合成气的方法生产合成氨，才能解决我国氮肥工业发展不足的问题。但是随着时间的推移和科技的进步，这一技术出现了两大问题：
一是原料供应面窄价高。早期氮肥项目上马时，大部分企业设想的是利用无烟煤制合成气，当时只有山西有丰富的无烟煤资源，这就造成了我国中小型氮肥厂的生产原料主要依靠山西晋城无烟煤的局面。随着煤炭机械化开采的发展，碎煤率变高，作为气化原料的块煤产量相对减少，再加上遍布全国各地的中小型氮肥企业又远离主要的无烟煤产地，当无烟煤经长途运输到厂后，其利用率一般只有60%左右。这样的现实使许多企业面临着运费高、碎煤率高、原料价格高问题，加之产品尿素又限价，使部分氮肥厂无法维持生产。
二是尾气利用问题。传统的常压固定床间歇式气化技术工艺中，吹风气大量放空，既浪费了可回收的能源，又对周围环境造成了极大的污染。目前虽开发出了采用富氧气化的常压固定床气化炉，提高了进厂原料利用率，对大气无污染，但只能气化无烟块煤，对烟煤不适应，所以对已有常压固定床间歇式气化技术进行改进造成局限性。
“这些情况给中小型化肥企业造成了严重的亏损，企业市场竞争力日益降低。现在有部分的小型合成氨厂的开车率很低，50%都达不到，有的甚至只有20%，产品不得不赔本销售，根本争不过大企业，生存状况十分艰难，只能进行技改。无力技改的小型企业，就只能倒闭或被兼并。这也促进了我们开始研发适应中小化工企业日投煤量的‘袖珍’气化炉。”任永强说。
除了经营上面临的困难，政策的出台也让中小企业压力倍增。据了解，今年3月16日，工业和信息化部发布的《先进煤气化节能技术推广实施方案》提出，在5年内，要选择19家左右以煤为原料的大中型合成氨等煤化工企业进行技术改造，形成一定规模的以先进煤气化技术为龙头的煤气化能力，争取替代780万吨常压固定床煤气化能力，实现年节约标准煤171万吨。这意味着国家再一次明确淘汰不符合国家节能降耗要求的固定床煤气化技术。
“现在我们非常庆幸当初做了开发‘袖珍’气化炉的决定，让这种新型粉煤加压气化技术不只是为大型煤化工服务，也能给中小型煤化工企业技术改造提供技术支撑。” 华能清能院院长助理徐越表示。
通过技术改造，化肥企业的产品质量提升、成本下降，效益明显。图为双联化工工人正在仔细观察技改后造粒情况。（本报记者 薛庆海 摄）
独树一帜添活力
据记者了解，此前华能清能院已开发出了1000~2000吨/日的大型炉，分别采用废锅式和激冷式流程，且拥有了50吨/日投煤量的试验装置，使其开发日投煤量百吨级的小型炉技术更为成熟。
在通过对中小型气化炉市场前景进行精准的调研后，华能清能院最终以化工基础较好、陆路海运铁路发达、化工产业链较为完整的山东省为重点，发展激冷式流程气化炉的小型化，推广中小型气化技术。
他们联合青岛三力本诺化学工业有限公司，共同投资6000万元，合作建立了首座应用化工领域工业化配套的100吨/日干煤粉加压气化炉实验示范基地，旨在为中小型化肥和化工企业提供更适宜技术改造及制氢的高效、洁净、环保、经济的中小型气化炉。
据了解，目前国内外中小型气化炉型约有9类。包括常压固定床间歇式气化炉，原料使用无烟煤（或焦炭），最小投煤量为100吨/日；鲁奇固定床煤加压气化炉，最小投煤量为800~900吨/日；灰熔聚煤气化炉，最小投煤量为600~700吨/日；恩德粉煤气化炉，最小投煤量为700吨/日；GE水煤浆加压气化炉，最小投煤量为720吨/日；多元料浆加压气化炉；还有华东理工大学、兖矿鲁南化肥厂、中国天辰化学工程公司共同开发的多喷嘴（四烧嘴）气化炉，最小投煤量为750吨/日；壳牌干煤粉加压气化炉（荷兰），最小投煤量为1000吨/日；GSP干煤粉加压气化炉（西门子），最小投煤量为720吨/日；H-TL干煤粉加压气化炉的最小投煤量为670吨/日。
中科合成油工程有限公司技术顾问唐宏青介绍说：“其实，目前华东理工大学等开发的多喷嘴（四喷嘴）气化炉以及德士古水煤浆炉等都可以往小型炉上做，而且环保上也有保证，但是他们还都没有把重点放在小型炉的研发上，都在着重研发大型化设备。”
“而且和这些设备相比，华能清能院开发的这种100吨/日气化炉不仅能适应劣质煤，符合中小型企业生产合成氨所需原料气气量，最为关键的是不会给企业带来巨额投资的压力，适应了国内市场的需求。因此，不管在战略规划还是在市场定位上，推广它都是明智的决策。” 任永强强调说。
任永强给记者算了一笔账，他说，他们给中国化工集团下属一家化工有限公司5万吨/年合成氨的固定床间歇式气化技改后作了一次经济核算，技改前其公司的固定床间歇气化炉生产1吨合成氨的成本在2900元/吨，如果进行技改后，原料从原来的块煤改为沫煤，从粉煤气化炉和后续变化工段还能每小时副产4~6吨蒸汽的效益计算，技改后每吨合成氨的生产成本为1900元/吨，比他们原来要节约1000元/吨左右，5万吨/年合成氨一年就可节约4000万~5000万元。对小企业来说，这是一笔不菲的金额，非常合算。
唐宏青也对该公司的100吨/日干煤粉加压气化炉表示了认可，认为其可以取代老的恩德炉及UGI（固定床间歇式造气炉）等老式的小型气化炉，而且比较清洁环保，能效也高。
据了解，华能清能院原来也做大型气化炉，是两段式的，形成了自己的知识产权。之后，为了适合中小企业技改及炼油厂对氢气的需要，又决定将大型炉缩小。“现在因为出现煤化工热，大家都愿意建大厂，挣大钱，所以只想往大型炉方面做，都不愿意往小里做。我们国家这么大，有要大炉子的，也有要小炉子的，你不能样样都去做大的，做小的也需要国家鼓励。”唐宏青说。
制胜未来有潜力
对于“袖珍炉”的未来前景，业内人士普遍表示看好。
从宏观面看，在当前全球能源日趋紧缺的情况下，目前国内合成氨企业生产合成气所用的原料结构不尽合理，煤焦占到了64%。小氮肥主要以煤焦为原料，以天然气为原料的不足10%。因此，中小型氮肥生产企业正面临煤炭、天然气、原油价格和电力价格不断上涨以及节能型设备少、能源利用率低，环境污染严重的困境。
鉴于此，业内人士预计，今后将有更多的合成氨企业采用先进的煤气化技术生产合成氨，可以充分利用当地的煤炭资源，实现原料煤的本地化，改变对山西晋城无烟煤的依赖，有效提高煤炭的利用率，降低生产成本，增强产品的市场竞争能力，实现可持续发展，创造效益和环境双赢的局面。
从实际出发看，徐越告诉记者，在合成氨制气原料路线和气化方法的选择上，要有科学性、前瞻性、合理性和综合性，并逐步实现国产化，摆脱长期依赖国外、持续引进的被动局面。特别是我国拥有自主知识产权的新型粉煤加压气化技术，其能耗和投资费用均低于国外引进技术，显示了出良好的产业化前景。
针对中小企业的技改，有关专家还提出了建议。
“我觉得如果小企业要想实现技改升级，还是要看需要，不要跟风。当对气体的需要量不大的时候，无论是合成氨企业或是需要氢气的炼油企业，小型气化炉都是一个首选。否则对小企业而言投资可能吃不消，因为技改的同时也需要氧气和空分设备，这一系列设备的投入还是满大的。” 唐宏青提醒说。
徐越则告诉记者，现在的问题是，做干煤粉气化，无论是大型炉，还是小型炉，一次性投资都要比现在的水煤浆气化炉要高。因此，他们为中小企业关于资金少的问题还想出了一个办法。比如，企业要上马这种小型气化炉，他们授权的小型气化炉代理权市场拓展公司——成都高科达科技有限公司可以跟企业进行联合，并引入风险投资，创造一种新的投资模式。前期，企业从成都高科达科技有限公司“买气”，双方协商合作年份期满之后，企业就可以拥有这台气化炉的产权，合成气也可以自产自销，这样就能减少企业的投资压力。
“最为关键的是企业在双方合作过程中‘买气’的价格都比原来造气技术造出来的合成气体的价格要便宜，合成氨企业还可以借此进行产品结构调整，生产附加值较高的下游产品。这种合作方式将带动企业技改和华能清能院技术的不断改进，从而走出一条新的气体供应的路线。” 徐越向记者描绘着“袖珍炉”巨大的市场潜力和未来。
中国华能清洁能源技术研究院已研发小型气化炉多年。图为华能清能院建成的投煤量为36～40吨/日的干煤粉加压半工业性示范装置。该装置已经通过了168小时连续运行考核试验，累计运行达2200小时。（刘向东 摄）
