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用数据和事实说话!业界认为:固定床间歇气化不应强制淘汰

2019-11-07访问次数:36编辑:中国磷复肥网来源:中国化工报 [ ]

2018年以来,从国务院的《打赢蓝天保卫战三年行动计划》(国发〔2018〕22号),到生态环境部等12部门联合下发《京津冀及周边地区 2018-2019 年秋冬季大气污染综合治理攻坚行动方案》,国家发改委公开征求《产业结构调整指导目录(2019年本)》意见,以及山西省、山东省、河南省等各地政府出台政策,要求加快淘汰一批化肥行业固定床间歇式煤气化炉。淘汰原因是常压固定床气化的能耗高、污染物排放量大。 

  

目前,我国采用固定床间歇气化炉技术生产合成氨占总产量的三分之一以上,2019年指导目录征求意见稿中将此气化技术纳入限制类。那么,该技术是不是 “能耗高、污染大、效益差”?是否需要“一刀切”?采用该技术的生产企业怎么办?固定床间歇煤气化合成氨企业面临的压力巨大,事关氮肥行业企业健康发展。 

 

10 月29~31 日在河北省沧州市召开的全国化工合成氨设计技术中心站2019年技术交流会”上,与会专家和化肥企业的代表通过对固定床间歇气化的技术经济等方面进行研究分析,从工艺路线、环保效果、减排措施、改造难度、投资等多个方面与新型煤气化技术进行对比论证,一致认为,固定床间歇气化是一种煤气化工艺,与其他气化工艺相比,该工艺在安全、环保、能耗方面互有优势,污染物排放量并不严重,并且还有明显改善的余地。不应强制淘汰,应该遵循市场规律,优存劣汰为好,同新型煤气化并存服务我国化肥及煤化工行业。 

  

据介绍,煤气化是煤化工生产中一项主要工艺技术,我国现行应用的主要煤气化工艺技术为固定床(常压间歇)与气流床(加压连续)二大种,气流床又有水煤浆(湿法)干粉煤(干法)二种。我国合成氨行业60多年来,经几代人的共同努力,从无到有、从小到大,为支援农业发展发挥了巨大的作用,氨产量已成为全球第一。  

 

合成氨专家委员会副主任委员、上海达门化工工程技术有限公司总经理於子方认为,根据我国能源结构的特点,以煤为原料制合成氨始终是主流,从2010年的产量占有比例76.22%到2018年的79.59%,其中无烟煤为原料,产量占有比例从2010年的67.52%到2018年的37.16%,烟煤(褐煤)为原料产量占有比例从2010年的8.7%到2018年的42.43%。 

  

於子方告诉中国化工报记者,他们通过多年对全国合成氨行业的调研分析,按照等量值和等价值两种方法计算结果显示,吨氨综合能耗间歇固定床比加压气流床低304kgce和151kgce;吨氨综合能耗间歇固定床比加压气流床低301kgce和124kgce;同一企业二种不同气化工艺的吨氨消耗实绩也不尽相同,吨氨综合能耗间歇固定床比加压气流床低181kgce与35kgce。 

 

  於子方指出,二种不同气化技术的合成氨建设投资按年产30万吨规模相对比,间歇式固定床的为7.1024亿元、折吨氨投资为2367元,加压气流床的为15.4287亿元、折吨氨投资为5143元;二种工艺技术相比固定床低,气流床高,固定床比气流床要低54%左右。 

  

全国化工合成氨设计技术中心站高级顾问、原站长李海泉指出,固定床间歇气化工艺是具有中国特色的特色工艺,曾是我国以煤为原料合成氨生产的主要生产工艺,至今仍占有我国合成氨产能的近40%。经过多年创新发展,这种工艺综合能耗在各种煤头工艺中最低,生产过程安全可靠,污染物排放总体水平与富氧或纯氧连续气化工艺相当。但是,不可否认的是该工艺造气循环冷却水水质差、水中悬浮物、可挥发性污染物含量高、无组织排放问题突出,这已经成为制约该工艺生存发展的最后一道“堡垒”。 

 

 在生态环境部中国环境科学研究院、中国氮肥工业协会的支持与指导下,河北阳煤正元化工集团有限公司与上海境业环境资源科技股份有限公司、河北东光化工有限公司共同开发并实施了“固定层间歇煤气化造气循环冷却水及废气Vocs治理示范项目”。该示范方案以正元自主知识产权工艺技术、境业自清洁袋式除尘器为基础,通过将造气循环冷却、洗涤水由开放式循环、晾水改为密闭循环间接换热降温,将彻底解决水中溶解性VOCs物质向大气中弥散的问题;袋式除尘的采用则可以完全避免原工艺含污水煤泥的产生。系统产生的含VOCs冷凝水在利用空气鼓风机进行有效气提(气提空气进入造气炉用于制气,VOCs可有效燃烧分解)后作为工艺补水使用。通过改造,使固定床间歇造气过程产生的废水、废渣及无组织VOCs污染问题得到根本解决,实现清洁生产,也将为我国氮肥行业充分利用现有装置,减少不必要的资产损失及农业用肥的安全可靠供应提供了可靠保证。 

 

 安徽省化肥工业协会监事长王文富认为,固定床气化技术(特指小气化炉)曾为我国社会主义建设做过巨大贡献,随着社会进步,这项技术暴露出了一些环保的问题,但世界上没有完美的工艺,当前行业中使用的其它气化技术,哪个没有环保问题?故不要过分夸大固定床的环保;其实,固定床的生产综合能耗低是业内公认的事实。目前,固定床生产的吨氨综合能耗一般在1150kgce左右,而其它技术一般在1400kgce左右,故固定床技术在消耗上可以和其他任何气化炉生产技术进行对比。在世界能源普遍紧缺的今天,把固定床技术打入另册,我们认为不妥。 

  

王文富表示,对于生产同样的产品,生产能耗高则废弃物排放肯定高。而固定床生产技术的能耗低,故其废弃物排放不可能高于其他生产技术,只不过他们的排放地点和形式不同罢了。固定床的废弃物排放是可控的,目前许多新技术正在不断出现,固定床技术完全可以达到国家的环保要求。当然,固定床也有一些先天不足,如占地面积大,自动化程度不高,人员操作强度稍大等。但它也有一些其他气化技术无法相比的优点,如投资低,财务费用小,生产技术易于被现有小合成氨企业接受等。王文富说,孰优孰劣,应由企业根据自身实际,自己选择,国家不宜出具硬性淘汰指标。国家可根据能耗消耗,环保排放要求,来倒逼企业不断进步,根据市场规律,自然淘汰为好。 

 

 石油和化学工业规划院能源化工副总工程师温倩认为,未来,固定床合成氨的困境来自多个方面:主要是成本竞争加剧和环保政策趋严。首先是原料价格、动力消耗、财务和管理费用,一直是不同技术路线的竞争博弈焦点,一些规模小、设施落后、不具原料价格优势的小型固定床合成氨产能将被迫退出。未来,随着节能节电技术升级、清洁环保设施投资,还将导致又一批固定床合成氨面临成本上升的压力。其次是环保政策不断升级,使得固定床产能发挥严重受限。此前,针对不同气化技术路线,政策以引导升级为主。而“十三五”中后期,为了应对重污染天气,环保政策采取了针对不同技术路线的差异化限产措施。受此影响,不满足环保要求的技术路线会受到致命打击,而采用清洁环保技术路线的氮肥生产将更具优势。 

  

面对未来发展,温倩建议,对于企业,重点是以“安全、绿色”为改造目标,实施清洁生产技术的绿色改造,实现环保升级;对于行业,重点是以“减量、增值”为转型方向,探索以合成气为平台的煤基化学品多联产发展新途径,从基础化工原材料向高端化工产品方向转变,从初级产品向高附加值精细化产品方向转变;对于政策措施,建议尽快出台适合于煤制氮肥的环保标准,例如针对无组织废气排放等敏感指标,按照标准和数据作为限产依据,避免以技术路线作为环保限产的依据。 

 

 山西天泽煤化工集团股份公司总经理助理王翔通过收集整理国内新型煤气化与常压固定床煤气化现有生产单位的数据和国家标准,对生产合成氨的能耗与污染物进行对比分析后,得出的结论是:采用常压固定床间歇气化生产合成氨的能耗低于各种新型煤气化技术;大气污染物排放低于气流床干粉煤气化技术;水污染物排放略高于水煤浆和干粉煤气化,远低于加压固定床连续气化技术;气化炉渣、煤灰、锅炉炉渣、粉煤灰等固废排放量,固定床排放最小。 

  

王翔分析说,常压固定床气化与新型煤气化相比,原料煤消耗低90Kg,燃料煤低287Kg,综合能耗低286Kg,能耗低于各种新型煤气化技术。 

 

 据於子方介绍,间歇式固定床气化其主要的废气是造气的吹风气,其气体组份与热值有CO(5.4~7.7%)、H₂(1.2~2.9%)、CH4(0.7~1.5%),热值为283~394kcal/Nm³;吨氨吹风气放空量一般为2100~2500Nm³,按吹风气热值取320kcal/Nm³计,则吨氨吹风气可利用的热量为67.2~80万kcal。 

  

二十世纪八十年代前吹风气均为放空,没有得到治理,污染了大气,能量也没得到回收利用。之后通过研发非蓄热式(第一代)与蓄热式燃烧炉(第二代)的吹风气回收技术获得成功,进入二十一世纪,由山东临沂正大热能研究所研发的合成氨造气三废流化混燃炉(第三代)的吹风气回收技术取得专利,并通过企业的应用获得成功。实际使用说明不仅回收了吹风气、还回收了合成放空气、氨罐驰放气,同时还把造气炉渣、除尘器飞屑、煤场的煤沫屑等得到回收与利用,变废为宝资源得到充分利用。该技术既治理三废又副产蒸汽,经济效益明显。 

 

 17年来,该技术已在行业内100多家企业应用了230余台套、该回收装置排放的烟气,其硫化物<35mg/Nm³、氮化物<50mg/Nm³、尘含量<10mg/Nm³,符合超低排放标准。该技术已被国家列入鼓励发展的环境保护技术目录及化工循环经济的典型产品。由此可见间歇式固定气化的废气(吹风气)完全可以治理好,达到国家相关的标准要求。 

  

於子方分析说,间歇式固定床气化技术其主要废水是造气污水,系煤气洗气塔排放出来的循环水,出塔的50~60℃热循环水至造气污水处理系统,经平流沉淀池或微涡流沉淀池、热水池、热水泵、冷却塔、冷水池、冷水泵等除尘、冷却至30~35℃,处理后送至煤气洗气塔,循环使用形成造气污水闭路循环系统。 

 

 间歇式固定床气化技术造气系统排放的固废主要是造气炉渣、除尘器飞屑、造气污水处理装置沉淀池的灰泥。部分企业生产实际的炉渣量、飞屑量与相应含碳量;吨氨造气炉渣一般在170~330kg,其含碳量为13~18%,吨氨除尘器飞屑一般在25~40kg,其含碳量为60~70%。 

 

 对于已有三废混燃炉装置的,该部分固废(炉渣、飞屑、灰泥)均回收该装置作燃料使用。 

  

三废混燃炉排出的炉渣其含碳量1%左右,是很好水泥熟料,可供水泥厂作原料使用。 

 

 通过多年对合成氨行业的间歇式固定床气化工艺技术用数据进行专题调研分析,於子方认为,全社会需要正确地认识间歇式固定床气化技术,改变所谓“能耗高、污染大、效率差”的陈旧观念,不应该把该技术称为落后技术;根据我国能源结构与煤炭资源情况,从资源合理利用的角度,对无烟煤采用固定床气化技术、优先用于生产合成氨是合理的;煤气化领域要提倡百花齐放、百家争鸣,应根据不同地域(市场)、不同资源(煤种)、交通条件,因地制宜的选择企业适合的煤气化技术,不搞一刀切、促进煤制合成氨的科学发展;不同煤气化技术都有不同的优缺点,没有十全十美的“万能炉”,都需要针对各自技术的短板,继续不断地改进提升,真正成为具有中国特色的煤气化技术。 

  

於子方建议各级政府与有关部门要深入调查研究、不要轻易地对间歇式固定床气化技术作出限制与淘汰的有关规定,否则不利新时代经济发展。