克旗煤制气，示范了什么？

作为我国确定的第一个煤制天然气示范项目，大唐克旗煤制天然气项目一期已于2013年12月正式投产运行。该项目不仅获到了国家的重视，也同样受到业界同行的高度关注。示范项目经历了哪些曲折？有何经验可以吸取？有什么教训值得借鉴？为此，中国化工报记者采访了大唐能源化工有限责任公司董事长张明。煤制气工艺技术可行中国化工报记者：从克旗煤制天然气项目来看，您觉得我国发展煤制天然气在技术路径上可行吗？张明：作为示范项目，克旗煤制天然气项目承担着为后续上马的煤制气项目探路的使命。现在很多在建、拟建的煤制天然气项目都在看着我们，我想首先和大家分享的是，从大唐建设克旗煤制气项目的经验来看，煤制气的工艺路径从技术上是完全可行的，国家选择发展煤制天然气的方向是正确的。中国化工报记者：请您介绍一下大唐克旗煤制气项目的最新进展。张明：项目于2009年7月首获国家发改委核准并开工兴建，分3期滚动建设。其中一期13.3亿立方米装置于2013年7月成功打通两个系列的全部流程，于当年12月18日正式投运入网，气送北京。截至今年6月3日，克旗煤制气项目已累计生产合格天然气产品超过2亿立方米，天然气甲烷含量超过94%的设计值。在生产运行稳定的情况下，可达到满负荷状态，完全可以达到设计规模，而且产品质量还要优于自然开采的天然气质量。中国化工报记者：据了解，在大唐之后，还有60多个煤制气项目正“排队”上马。而煤制气项目的关键技术是“气头”的选择。请问在这方面克旗煤制气项目有何经验可以分享？张明：由于大唐最初就确定采用在其他方面难以利用的劣质褐煤作为原料开展清洁能源转化，所以在反复比选气化技术时，最终采用了具有百年运行历史的碎煤加压气化炉。碎煤加压气化工艺的变换、低温甲醇洗、净化装置等后续处理量减少，能耗、投资降低。而且该炉型炉内温度低，在气化过程中即可产生10%的甲烷，有利于多产有效气，提高气化效率。但碎煤加压气化炉的缺点是耗水量比较大，产生的废水也比较多，项目对环保的投入要大于其他气化技术。克旗煤制气示范项目于2013年12月18日正式投运入网，向北京供应煤制天然气。需要提醒的是，准备搞煤制气项目的企业，一定要高度重视“气头”，如果气化炉选择不当，后面的麻烦会比较大。中国化工报记者：除了气化技术引进国外，是否还有其他工艺技术也是引进的？张明：作为示范项目，我们在大型煤化工设备的国产化方面开展示范，尽可能地选择国产设备，以推动我国煤化工设备的国产化进程。克旗煤制气项目主工艺路线采用了国内成熟的大型空分技术、国产碎煤加压气化技术、耐硫耐油变换技术、低温甲醇洗净化、丙烯压缩制冷技术、克劳斯-氨法硫回收技术、国际一流且国内首次引进的英国戴维公司合成甲烷技术、加拿大普帕克天然气干燥技术等。项目绝大部分设备和材料立足于国内，少量引进，有利于节省投资和加快建设进度。存在的问题可控在控中国化工报记者：据了解，大唐克旗煤制气示范项目在开车后不久遭遇了气化炉腐蚀问题，请您介绍一下这方面的情况。张明：克旗项目一期装置共有16台碎煤加压气化炉，但运行至2014年1月12日，发现有2台气化炉工艺指标偏离正常值，判断为炉体下部温度偏低，应为内夹套漏水所致。经停炉检查，发现气化炉内壁腐蚀、内夹套减薄。为安全起见，我们立即采取了全部停车的应急措施，并及时通过石化联合会，组织一批国内知名专家到项目现场开展技术会诊，在此基础上先后多次组织专业技术论证会。专家通过深入分析气化炉腐蚀机理，初步达成为煤质中含有的硫酸盐、卤族元素等有害物质所致的共识。但准确原因还有待通过后续挂片进一步实验，才能最后确定真正的腐蚀原因。中国化工报记者：气化炉腐蚀是煤制气项目第一次遭遇吗？岂不完全没有经验可取？张明：事发后我们了解到，此前新疆广汇集团煤化工项目的碎煤加压气化炉在运行过程中，也曾发生过同样的问题。我们在吸取广汇经验的基础上，与设备厂家沟通，很快确定了气化炉的维修方案，少走了许多弯路。经过精心组织，通过采用自动焊方案，一期两个系列16台气化炉在较短的时间内全部维修完毕，项目已于3月25日重新点火启动，成功恢复生产，4月2日正式向天然气管网送气。从目前的运行情况看，效果良好。通过这件事，我们也深刻体会到，煤化工企业间应该相互借鉴、互通信息，这样可以少走弯路、减少损失。这也正是我们为什么愿意及时和大家分享克旗煤制气示范项目经验和教训的原因，我们愿意把克旗煤制气示范项目建设成一个透明的项目。中国化工报记者：现在煤化工企业普遍感到环保问题压力大，社会上也有一些质疑的声音。而您刚刚也提到，碎煤加压气化技术产生废水比较多，那克旗项目是怎样处理的？张明：由于碎煤加压气化技术废水量大、化学成分复杂，其处理为世界级难题，此前并无相关成熟技术。我们一方面立足于自主创新，以自身的化工研究院为平台组织研发，并将课题申报国家“863”计划，取得科技部的支持；另一方面，大唐还积极开展国际招标，集合最新技术，最终在反复比较与论证的基础上，采取了化学处理和生物降解并举的办法，确保煤制气项目的废水处理达到环保要求，解决了制约煤制气发展的环保瓶颈问题。为了保持项目所在地的环境，大唐还自己开发出高盐废水蒸发防渗关键技术。从防渗方式、防渗结构、防渗材料等方面开展研究，一方面可以解决煤制气项目蒸发塘的防渗问题，并对类似工程的建设具有重要的参考和借鉴作用；另一方面对于沙质土地区的生态保护以及减轻环境污染具有重要意义。另外，我们通过科学操作，强化管理，改进工艺，使低温甲醇洗尾气排放的硫化氢浓度仅为10ppm，远低于50ppm的设计值。七个方面需后来者重视中国化工报记者：业内看好煤制天然气项目的企业很多，一大批项目都在建或在等批。大唐克旗煤制气项目既然是示范项目，有什么可以提醒后续项目的？张明：我个人认为，可供同行借鉴的方面比较多。比如要把好设计关，使项目风险从设计的源头就加以控制。如果设计成熟，可以少走弯路，节省投资。事实上，由于设计单位也没有成熟的经验，加之上马的煤制气项目太多，在设计阶段会容易忽略一些问题，这需要业主很好地比选方案和技术。比如，克旗项目气化炉由原来的3兆帕提压至4兆帕的问题，这本来是一个技术创新的问题，但由于在设计环节无法实验和验证等原因，我们怀疑也是造成此次气化炉这么快就腐蚀的原因之一。克旗项目重新开车时，我们只好把压力又降了下来，这就走了一些弯路。还有要坚持“四同步”原则。我们早在2011年就提出了项目建设的“四同步”原则，即：主体装置与辅助设施同步推进、项目建设与环保设施同步推进、投资计划和节点进度同步推进、企业建设和文化建设同步推进。企业一定要从系统思维的角度，使项目的主体装置、输气管网、环保设施、物流系统等同步推进。这就好比木桶，哪块板子短了也装不满水。“四同步”原则我们虽然想到了，但在实践中仍出现了疏漏的地方。克旗项目早在2013年7月份就打通了全部流程，但由于中石油一段输气管线建设滞后，导致整体装置停了大半年。虽然我们无法控制这段管线的进度，但如果增加预见性，完全可以协调得更好一些，这样可以节省一些投资。中国化工报记者：既然说到了产品输送的问题，未来大量煤制天然气项目的上马，下游是否都能接纳？张明：所以同行企业一定要提前考虑好产品的市场、气价、输送、调峰等问题。这些问题如果不提前考虑好，项目一旦上马就会骑虎难下，使企业陷入被动。我们大唐克旗项目在输气管网、调峰和气价等问题上，就遇到过一系列问题。虽然后来都解决了，但如果项目上马之前就开始考虑，问题解决起来就会顺利得多。中国化工报记者：目前在建或规划的煤制天然气项目基本都分布在我国的产煤省区，在煤源的选择上，您有何建议？张明：一定要十分重视煤源。不同的气化技术针对不同的煤质，在项目设计之前，就应该首先确定煤源和煤质，并以此作为项目比选气化技术的依据。这方面国内不少煤化工企业由于没有事先确定煤源，没有“吃”透煤，导致后来气化炉开车过程中问题较多。克旗煤制气也存在块煤和粉煤的问题，由于碎煤加压气化炉只“吃”块煤，对块煤的大小也有严格要求，而煤矿产出的块煤少，粉煤消化就是个问题。当然，我们正在抓紧研究解决的办法。中国化工报记者：除了上游煤源和下游市场，还有哪些经验可以分享？张明：动力岛的配置问题。传统的煤化工项目在建设动力装置时，基本都是采取“以汽定电”的方法，往往造成动力装置偏小，这会给项目的运行带来很大的问题。而动力装置建小了，厂内蒸汽和动力不平衡的问题就会影响装置的运行，也会给装置今后的扩容带来问题。因此，建议其他企业在新建项目时，一定要考虑建设大一些的动力岛。技术创新一定要以可靠为前提。由于煤制气项目投资巨大，来不得半点闪失，必须是成熟可靠的技术才可在项目上使用。这方面我们有经验，但也有一些教训，比如气化炉提压问题，就是一个教训。煤化工项目一定要“借外脑、用外力”。大唐发展煤化工的一条重要经验，就是加强与行业的沟通与合作，遇到技术问题及时请教行业专家，并组建了企业的专家库和专家组。我们遇到的很多自身解决不了的技术问题，都是通过组织国内专家帮助解决。示范内容从八个方面展开中国化工报记者：克旗煤制气作为国家级示范项目，到底要示范哪些内容？张明：限于大唐煤制气采用的是褐煤和碎煤加压气化炉，我们将重点从8个方面开展示范：一是以褐煤为原料的煤制天然气技术的可行性；二是煤制气项目能否稳定供应天然气；三是以褐煤为原料的煤制天然气装置各种能耗、物耗指标；四是以褐煤为原料的碎煤加压气化技术的安全性、可靠性、稳定性；五是以褐煤为原料所产生的酸、碱等腐蚀物质对系统、管线、设备的腐蚀性和危害性，如何发现和解决问题，如何避免，需采取的应急措施；六是以褐煤为原料的甲烷化系统对催化剂的影响；七是以褐煤为原料的污水处理系统能否达到“零排放”；八是以褐煤为原料的煤制气装置的环境保护能否达标。中国化工报记者：最后能否谈一谈克旗煤制气项目下一步的打算？张明：据了解，北京2013年天然气消费量增长至90亿立方米，同比增长10%以上，加之北京受雾霾影响越来越严重，对天然气的依赖进一步上升。大唐克旗煤制气项目二期和三期工程将分别于2014年和2016年前后陆续投入生产。届时，我国首个煤制天然气示范项目将全部建成投产，达到年产40亿立方米的天然气生产能力，可从根本上缓解首都北京天然气短缺的问题，为首都经济圈的绿色发展作出大唐人的一份贡献，为北京的天空增添一抹“大唐蓝”。