克旗煤制氣，示范了什么？

作為我國確定的第一個(gè)煤制天然氣示范項(xiàng)目，大唐克旗煤制天然氣項(xiàng)目一期已于2013年12月正式投產(chǎn)運(yùn)行。該項(xiàng)目不僅獲到了國家的重視，也同樣受到業(yè)界同行的高度關(guān)注。示范項(xiàng)目經(jīng)歷了哪些曲折？有何經(jīng)驗(yàn)可以吸??？有什么教訓(xùn)值得借鑒？為此，中國化工報(bào)記者采訪了大唐能源化工有限責(zé)任公司董事長張明。煤制氣工藝技術(shù)可行中國化工報(bào)記者：從克旗煤制天然氣項(xiàng)目來看，您覺得我國發(fā)展煤制天然氣在技術(shù)路徑上可行嗎？張明：作為示范項(xiàng)目，克旗煤制天然氣項(xiàng)目承擔(dān)著為后續(xù)上馬的煤制氣項(xiàng)目探路的使命。現(xiàn)在很多在建、擬建的煤制天然氣項(xiàng)目都在看著我們，我想首先和大家分享的是，從大唐建設(shè)克旗煤制氣項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)來看，煤制氣的工藝路徑從技術(shù)上是完全可行的，國家選擇發(fā)展煤制天然氣的方向是正確的。中國化工報(bào)記者：請您介紹一下大唐克旗煤制氣項(xiàng)目的最新進(jìn)展。張明：項(xiàng)目于2009年7月首獲國家發(fā)改委核準(zhǔn)并開工興建，分3期滾動建設(shè)。其中一期13.3億立方米裝置于2013年7月成功打通兩個(gè)系列的全部流程，于當(dāng)年12月18日正式投運(yùn)入網(wǎng)，氣送北京。截至今年6月3日，克旗煤制氣項(xiàng)目已累計(jì)生產(chǎn)合格天然氣產(chǎn)品超過2億立方米，天然氣甲烷含量超過94%的設(shè)計(jì)值。在生產(chǎn)運(yùn)行穩(wěn)定的情況下，可達(dá)到滿負(fù)荷狀態(tài)，完全可以達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)模，而且產(chǎn)品質(zhì)量還要優(yōu)于自然開采的天然氣質(zhì)量。中國化工報(bào)記者：據(jù)了解，在大唐之后，還有60多個(gè)煤制氣項(xiàng)目正“排隊(duì)”上馬。而煤制氣項(xiàng)目的關(guān)鍵技術(shù)是“氣頭”的選擇。請問在這方面克旗煤制氣項(xiàng)目有何經(jīng)驗(yàn)可以分享？張明：由于大唐最初就確定采用在其他方面難以利用的劣質(zhì)褐煤作為原料開展清潔能源轉(zhuǎn)化，所以在反復(fù)比選氣化技術(shù)時(shí)，最終采用了具有百年運(yùn)行歷史的碎煤加壓氣化爐。碎煤加壓氣化工藝的變換、低溫甲醇洗、凈化裝置等后續(xù)處理量減少，能耗、投資降低。而且該爐型爐內(nèi)溫度低，在氣化過程中即可產(chǎn)生10%的甲烷，有利于多產(chǎn)有效氣，提高氣化效率。但碎煤加壓氣化爐的缺點(diǎn)是耗水量比較大，產(chǎn)生的廢水也比較多，項(xiàng)目對環(huán)保的投入要大于其他氣化技術(shù)?？似烀褐茪馐痉俄?xiàng)目于2013年12月18日正式投運(yùn)入網(wǎng)，向北京供應(yīng)煤制天然氣。需要提醒的是，準(zhǔn)備搞煤制氣項(xiàng)目的企業(yè)，一定要高度重視“氣頭”，如果氣化爐選擇不當(dāng)，后面的麻煩會比較大。中國化工報(bào)記者：除了氣化技術(shù)引進(jìn)國外，是否還有其他工藝技術(shù)也是引進(jìn)的？張明：作為示范項(xiàng)目，我們在大型煤化工設(shè)備的國產(chǎn)化方面開展示范，盡可能地選擇國產(chǎn)設(shè)備，以推動我國煤化工設(shè)備的國產(chǎn)化進(jìn)程。克旗煤制氣項(xiàng)目主工藝路線采用了國內(nèi)成熟的大型空分技術(shù)、國產(chǎn)碎煤加壓氣化技術(shù)、耐硫耐油變換技術(shù)、低溫甲醇洗凈化、丙烯壓縮制冷技術(shù)、克勞斯-氨法硫回收技術(shù)、國際一流且國內(nèi)首次引進(jìn)的英國戴維公司合成甲烷技術(shù)、加拿大普帕克天然氣干燥技術(shù)等。項(xiàng)目絕大部分設(shè)備和材料立足于國內(nèi)，少量引進(jìn)，有利于節(jié)省投資和加快建設(shè)進(jìn)度。存在的問題可控在控中國化工報(bào)記者：據(jù)了解，大唐克旗煤制氣示范項(xiàng)目在開車后不久遭遇了氣化爐腐蝕問題，請您介紹一下這方面的情況。張明：克旗項(xiàng)目一期裝置共有16臺碎煤加壓氣化爐，但運(yùn)行至2014年1月12日，發(fā)現(xiàn)有2臺氣化爐工藝指標(biāo)偏離正常值，判斷為爐體下部溫度偏低，應(yīng)為內(nèi)夾套漏水所致。經(jīng)停爐檢查，發(fā)現(xiàn)氣化爐內(nèi)壁腐蝕、內(nèi)夾套減薄。為安全起見，我們立即采取了全部停車的應(yīng)急措施，并及時(shí)通過石化聯(lián)合會，組織一批國內(nèi)知名專家到項(xiàng)目現(xiàn)場開展技術(shù)會診，在此基礎(chǔ)上先后多次組織專業(yè)技術(shù)論證會。專家通過深入分析氣化爐腐蝕機(jī)理，初步達(dá)成為煤質(zhì)中含有的硫酸鹽、鹵族元素等有害物質(zhì)所致的共識。但準(zhǔn)確原因還有待通過后續(xù)掛片進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)，才能最后確定真正的腐蝕原因。中國化工報(bào)記者：氣化爐腐蝕是煤制氣項(xiàng)目第一次遭遇嗎？豈不完全沒有經(jīng)驗(yàn)可??？張明：事發(fā)后我們了解到，此前新疆廣匯集團(tuán)煤化工項(xiàng)目的碎煤加壓氣化爐在運(yùn)行過程中，也曾發(fā)生過同樣的問題。我們在吸取廣匯經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，與設(shè)備廠家溝通，很快確定了氣化爐的維修方案，少走了許多彎路。經(jīng)過精心組織，通過采用自動焊方案，一期兩個(gè)系列16臺氣化爐在較短的時(shí)間內(nèi)全部維修完畢，項(xiàng)目已于3月25日重新點(diǎn)火啟動，成功恢復(fù)生產(chǎn)，4月2日正式向天然氣管網(wǎng)送氣。從目前的運(yùn)行情況看，效果良好。通過這件事，我們也深刻體會到，煤化工企業(yè)間應(yīng)該相互借鑒、互通信息，這樣可以少走彎路、減少損失。這也正是我們?yōu)槭裁丛敢饧皶r(shí)和大家分享克旗煤制氣示范項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)的原因，我們愿意把克旗煤制氣示范項(xiàng)目建設(shè)成一個(gè)透明的項(xiàng)目。中國化工報(bào)記者：現(xiàn)在煤化工企業(yè)普遍感到環(huán)保問題壓力大，社會上也有一些質(zhì)疑的聲音。而您剛剛也提到，碎煤加壓氣化技術(shù)產(chǎn)生廢水比較多，那克旗項(xiàng)目是怎樣處理的？張明：由于碎煤加壓氣化技術(shù)廢水量大、化學(xué)成分復(fù)雜，其處理為世界級難題，此前并無相關(guān)成熟技術(shù)。我們一方面立足于自主創(chuàng)新，以自身的化工研究院為平臺組織研發(fā)，并將課題申報(bào)國家“863”計(jì)劃，取得科技部的支持；另一方面，大唐還積極開展國際招標(biāo)，集合最新技術(shù)，最終在反復(fù)比較與論證的基礎(chǔ)上，采取了化學(xué)處理和生物降解并舉的辦法，確保煤制氣項(xiàng)目的廢水處理達(dá)到環(huán)保要求，解決了制約煤制氣發(fā)展的環(huán)保瓶頸問題。為了保持項(xiàng)目所在地的環(huán)境，大唐還自己開發(fā)出高鹽廢水蒸發(fā)防滲關(guān)鍵技術(shù)。從防滲方式、防滲結(jié)構(gòu)、防滲材料等方面開展研究，一方面可以解決煤制氣項(xiàng)目蒸發(fā)塘的防滲問題，并對類似工程的建設(shè)具有重要的參考和借鑒作用；另一方面對于沙質(zhì)土地區(qū)的生態(tài)保護(hù)以及減輕環(huán)境污染具有重要意義。另外，我們通過科學(xué)操作，強(qiáng)化管理，改進(jìn)工藝，使低溫甲醇洗尾氣排放的硫化氫濃度僅為10ppm，遠(yuǎn)低于50ppm的設(shè)計(jì)值。七個(gè)方面需后來者重視中國化工報(bào)記者：業(yè)內(nèi)看好煤制天然氣項(xiàng)目的企業(yè)很多，一大批項(xiàng)目都在建或在等批。大唐克旗煤制氣項(xiàng)目既然是示范項(xiàng)目，有什么可以提醒后續(xù)項(xiàng)目的？張明：我個(gè)人認(rèn)為，可供同行借鑒的方面比較多。比如要把好設(shè)計(jì)關(guān)，使項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)從設(shè)計(jì)的源頭就加以控制。如果設(shè)計(jì)成熟，可以少走彎路，節(jié)省投資。事實(shí)上，由于設(shè)計(jì)單位也沒有成熟的經(jīng)驗(yàn)，加之上馬的煤制氣項(xiàng)目太多，在設(shè)計(jì)階段會容易忽略一些問題，這需要業(yè)主很好地比選方案和技術(shù)。比如，克旗項(xiàng)目氣化爐由原來的3兆帕提壓至4兆帕的問題，這本來是一個(gè)技術(shù)創(chuàng)新的問題，但由于在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)無法實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證等原因，我們懷疑也是造成此次氣化爐這么快就腐蝕的原因之一。克旗項(xiàng)目重新開車時(shí)，我們只好把壓力又降了下來，這就走了一些彎路。還有要堅(jiān)持“四同步”原則。我們早在2011年就提出了項(xiàng)目建設(shè)的“四同步”原則，即：主體裝置與輔助設(shè)施同步推進(jìn)、項(xiàng)目建設(shè)與環(huán)保設(shè)施同步推進(jìn)、投資計(jì)劃和節(jié)點(diǎn)進(jìn)度同步推進(jìn)、企業(yè)建設(shè)和文化建設(shè)同步推進(jìn)。企業(yè)一定要從系統(tǒng)思維的角度，使項(xiàng)目的主體裝置、輸氣管網(wǎng)、環(huán)保設(shè)施、物流系統(tǒng)等同步推進(jìn)。這就好比木桶，哪塊板子短了也裝不滿水。“四同步”原則我們雖然想到了，但在實(shí)踐中仍出現(xiàn)了疏漏的地方?？似祉?xiàng)目早在2013年7月份就打通了全部流程，但由于中石油一段輸氣管線建設(shè)滯后，導(dǎo)致整體裝置停了大半年。雖然我們無法控制這段管線的進(jìn)度，但如果增加預(yù)見性，完全可以協(xié)調(diào)得更好一些，這樣可以節(jié)省一些投資。中國化工報(bào)記者：既然說到了產(chǎn)品輸送的問題，未來大量煤制天然氣項(xiàng)目的上馬，下游是否都能接納？張明：所以同行企業(yè)一定要提前考慮好產(chǎn)品的市場、氣價(jià)、輸送、調(diào)峰等問題。這些問題如果不提前考慮好，項(xiàng)目一旦上馬就會騎虎難下，使企業(yè)陷入被動。我們大唐克旗項(xiàng)目在輸氣管網(wǎng)、調(diào)峰和氣價(jià)等問題上，就遇到過一系列問題。雖然后來都解決了，但如果項(xiàng)目上馬之前就開始考慮，問題解決起來就會順利得多。中國化工報(bào)記者：目前在建或規(guī)劃的煤制天然氣項(xiàng)目基本都分布在我國的產(chǎn)煤省區(qū)，在煤源的選擇上，您有何建議？張明：一定要十分重視煤源。不同的氣化技術(shù)針對不同的煤質(zhì)，在項(xiàng)目設(shè)計(jì)之前，就應(yīng)該首先確定煤源和煤質(zhì)，并以此作為項(xiàng)目比選氣化技術(shù)的依據(jù)。這方面國內(nèi)不少煤化工企業(yè)由于沒有事先確定煤源，沒有“吃”透煤，導(dǎo)致后來氣化爐開車過程中問題較多。克旗煤制氣也存在塊煤和粉煤的問題，由于碎煤加壓氣化爐只“吃”塊煤，對塊煤的大小也有嚴(yán)格要求，而煤礦產(chǎn)出的塊煤少，粉煤消化就是個(gè)問題。當(dāng)然，我們正在抓緊研究解決的辦法。中國化工報(bào)記者：除了上游煤源和下游市場，還有哪些經(jīng)驗(yàn)可以分享？張明：動力島的配置問題。傳統(tǒng)的煤化工項(xiàng)目在建設(shè)動力裝置時(shí)，基本都是采取“以汽定電”的方法，往往造成動力裝置偏小，這會給項(xiàng)目的運(yùn)行帶來很大的問題。而動力裝置建小了，廠內(nèi)蒸汽和動力不平衡的問題就會影響裝置的運(yùn)行，也會給裝置今后的擴(kuò)容帶來問題。因此，建議其他企業(yè)在新建項(xiàng)目時(shí)，一定要考慮建設(shè)大一些的動力島。技術(shù)創(chuàng)新一定要以可靠為前提。由于煤制氣項(xiàng)目投資巨大，來不得半點(diǎn)閃失，必須是成熟可靠的技術(shù)才可在項(xiàng)目上使用。這方面我們有經(jīng)驗(yàn)，但也有一些教訓(xùn)，比如氣化爐提壓問題，就是一個(gè)教訓(xùn)。煤化工項(xiàng)目一定要“借外腦、用外力”。大唐發(fā)展煤化工的一條重要經(jīng)驗(yàn)，就是加強(qiáng)與行業(yè)的溝通與合作，遇到技術(shù)問題及時(shí)請教行業(yè)專家，并組建了企業(yè)的專家?guī)旌蛯＜医M。我們遇到的很多自身解決不了的技術(shù)問題，都是通過組織國內(nèi)專家?guī)椭鉀Q。示范內(nèi)容從八個(gè)方面展開中國化工報(bào)記者：克旗煤制氣作為國家級示范項(xiàng)目，到底要示范哪些內(nèi)容？張明：限于大唐煤制氣采用的是褐煤和碎煤加壓氣化爐，我們將重點(diǎn)從8個(gè)方面開展示范：一是以褐煤為原料的煤制天然氣技術(shù)的可行性；二是煤制氣項(xiàng)目能否穩(wěn)定供應(yīng)天然氣；三是以褐煤為原料的煤制天然氣裝置各種能耗、物耗指標(biāo)；四是以褐煤為原料的碎煤加壓氣化技術(shù)的安全性、可靠性、穩(wěn)定性；五是以褐煤為原料所產(chǎn)生的酸、堿等腐蝕物質(zhì)對系統(tǒng)、管線、設(shè)備的腐蝕性和危害性，如何發(fā)現(xiàn)和解決問題，如何避免，需采取的應(yīng)急措施；六是以褐煤為原料的甲烷化系統(tǒng)對催化劑的影響；七是以褐煤為原料的污水處理系統(tǒng)能否達(dá)到“零排放”；八是以褐煤為原料的煤制氣裝置的環(huán)境保護(hù)能否達(dá)標(biāo)。中國化工報(bào)記者：最后能否談一談克旗煤制氣項(xiàng)目下一步的打算？張明：據(jù)了解，北京2013年天然氣消費(fèi)量增長至90億立方米，同比增長10%以上，加之北京受霧霾影響越來越嚴(yán)重，對天然氣的依賴進(jìn)一步上升。大唐克旗煤制氣項(xiàng)目二期和三期工程將分別于2014年和2016年前后陸續(xù)投入生產(chǎn)。屆時(shí)，我國首個(gè)煤制天然氣示范項(xiàng)目將全部建成投產(chǎn)，達(dá)到年產(chǎn)40億立方米的天然氣生產(chǎn)能力，可從根本上緩解首都北京天然氣短缺的問題，為首都經(jīng)濟(jì)圈的綠色發(fā)展作出大唐人的一份貢獻(xiàn)，為北京的天空增添一抹“大唐藍(lán)”。