3.6 选用煤气化技术的原则
当前，大型现代煤化工项目的建设如火如荼，一个大型煤化工项目往往需要几十台气化炉。如何选择煤气化方法，不是一个很容易确定的问题。在煤化工装置建设中，如何确定煤气化选用什么技术，过去是由设计院来确定的，现在则是由业主确定。
选择煤气化方法的技术原则，在业主内部往往争论不休。这是由于各种煤气化技术都有优缺点，支持者的视角不同，专利商的宣传手段不同，会有不同的推论，这给业主选择气化方法带来困惑。因此，业主需要一个选择煤气化工艺的办法，这里推荐以下原则。
（1）以煤定炉 煤的品质包括灰熔点、灰含量、黏度、挥发分含量、内水含量等。一定品种的煤适用于一定形式的气化炉，这个原则就叫“以煤定炉”。
近年来，国内外一些气化技术推销商，过分夸大自己炉子的优点不断降低煤的品质要求，这会给用户带来误导。到炉子建成了，当地的煤不合适，这时候就骑虎难下了。
煤气化技术的选择要“因煤制宜”，在确定煤种以后，仔细分析用何种煤气化技术为宜，利与弊都要认识清楚。世界上没有一种煤气化技术可以放之四海而皆准，现在再也听不到某某气化炉适合任何煤种的说法了。
有的时候仅仅根据煤的分析数据来确定气化炉的形式是不够的。在初步确定气化炉的形式后，还要对煤进行试烧，往往试烧的结果会得到相反的结论。这个问题在近期已经出现难忘的事例，有的业主在根据煤的分析性质数据初步确定气化炉的炉型后，后续的设计进行太快，一旦原料煤试烧不合格，需要修改炉型，前功尽弃。
“以煤定炉”是个原则问题，一定要坚持。
（2）优先考虑气流床 气流床具有煤种适应性强，反应物在炉内停留时间短，气化温度高（导致出口气体中酚和焦油的含量低或消失），污水的处理简单，出炉煤气的组分以CO、H2、CO2和H2O为主（CH4含量很低），煤气产品中有效成分高等优点，在选择气化方法时被优先考虑。
在以氢气、醇、油为产品的的工艺路线中，用粉煤和水煤浆技术气化较为合理；而在以甲烷为主产品的工艺路线中，用碎煤气化技术较为合理；原因是碎煤气化温度低，产物气体中甲烷含量较高。例如鲁奇炉出口气体中含8％～10％的甲烷。但是在国外，对这一意见持否定态度，美国在以前煤制气的规划中，就认为污水处理的投资太大而否定鲁奇炉。
笔者认为不要全面否定鲁奇炉。鲁奇炉适合气流床不能采用的部分煤种，能否在鲁奇炉后面增加二段气化［4］，通入氧气进行非催化部分氧化（或催化部分氧化），将有机物烧掉，环保问题可以解决了。当煤种不适合气流床时，为什么不可以这样做呢？这个方法在国内已经有专利，我们的工业研究单位是否可以做这样的试验？是否可以建一个示范厂？这个办法如果成功，鲁奇炉将焕发出新的青春。
在气流床煤气化形式中，有热壁炉和冷壁炉两种，冷壁炉可以适用煤种的灰熔点高一些，但是维护和操作费用大一些。冷壁炉与热壁炉各有千秋，能用热壁炉的，就不必用冷壁炉。
（3）气化炉规模适中 扩大单系列的规模，可以降低投资，提高能效，这是很简单的道理。但是，煤气化的单系列不是越大越好，过大的单系列将造成运行困难，一旦由于本身或后续流程的停车，损失巨大。
以目前的运行数据来看，单台气化炉的能力在1000～2000t/d左右有较好的业绩。对于大规模装置，可以单台能力大一点后多台设置。但是单台能力也要有上限，2000t/d、3000t/d、4000t/d，多少才合适？笔者建议在1500～2500t/d为佳。
（4）力求技术成熟 什么叫技术成熟？判断技术成熟的标志是什么？
化学工业的技术必须做到“安全、稳定、长周期、满负荷”地运行。
安全：包括生产安全、环境安全。
稳定：生产自动化控制，没有大的起伏，不能开开停停。
长周期：每年8000小时运行，可以有备用设备。
满负荷：小时产能为设计值的100％左右，并达到年度的设计能力。
是否优化？不一定。我们要对现在的工艺不断进行技术改造、不断进行技术进步，在能效、产品成本、投资、环境治理方面不断提高。因此，优化是无止境的，在没有做到“安全、稳定、长周期、满负荷”地运行之前，一开始就要求优化是不合理的。
传统水煤浆气化（Texaco）、多喷嘴、航天炉、鲁奇气化技术，它们（包含备炉）都有不断提高的运行记录。壳牌气化在经过国内不懈的努力以后，运行时间也有很大提高。上述这些技术中，规模小的运行情况比较好，规模大的目前不一定能够达到，考虑备炉是必须的。
正在引进的KBR和EGas，尽管在国外用于发电，但是还不能称为成熟技术。
近年来有一个不正常现象，就是不同气化炉开发商在比拼一台炉的运行时间多少天，看谁创造纪录，这与化工装置的设计要求不是同一个含义。化工装置要平稳运行8000h/a、平均负荷100％，这样才能达到规定的年度产量，不是体育比赛夺得金牌。
（5）降低投资 煤气化的技术复杂，设备众多，投资也大，在煤化工装置中往往占有较大的比重。
在比较不同煤气化技术投资的时候，要设定事物比较的起点和终点。将局部包含内容进行比较，例如单独比较气化炉的投资，是没有意义的。通常我们用气化岛这个名称来说事，因此应该对气化岛的含义做出定义。
“岛”这个字眼是电力行业带过来的，类似于化工行业的工段、工序，是大规模煤气化单元的意思。气化岛包括：磨煤、煤粉输送、空分、气化炉、废热锅炉、激冷、除渣、除尘、洗涤、合成气净化等装置，初步水处理、污水处理等各单元和公用工程系统。岛的入口是进厂的煤，出口是进入下一工艺单元的合成气、燃料和蒸汽。
不同的煤气化技术气化岛投资的差异很大，通常〔干法进料+废锅流程〕的投资要高于〔湿法进料+激冷流程〕。见表3-5。
在继续投资比较时，还要规定相同的制造条件，国产化与国产化比较，引进与引进比较；还有地区的差别：南方与北方、发达地区与边缘地区等，否则没有意义。表3-5的数据不是十分严格，只能定性。废锅流程的投资不是增加一点点，而是很大一块，显然，在没有必要采用废锅流程的时候，尽量避免采用废锅流程，从而降低投资。
表3-5 不同煤气化气化岛投资的比较
（6）高度重视环保 煤化工是高能耗、高水耗、高排放、高污染行业；三废处理问题严峻；煤化工生产中的“三废”主要是指废水、废气浮尘和废渣等固体废弃物。可以肯定，就目前的技术而言，煤化工不是低碳经济。
“三废”中含有许多有毒有害物质，如果这些物质没有经过妥善处理而排放到环境（大气、水域、土壤）中，会对环境产生严重污染，不仅会破坏生态平衡和自然资源，而且会威胁工农业生产和人民身体健康。
碎煤类煤气化技术的气化温度比较低，反应后气体中的焦油和酚含量比较高，污水量大，处理困难。
水煤浆气化的优点是可以用污水制浆，气化温度比较高，因此相对来说是污染最小的煤气化技术，不含酚和焦油，目前不可能做到“学术语言”所说的“零排放”或“近零排放”，总有剩余的污水。切实解决煤气化的污染问题，需要更新的技术和大量的投资。
（7）超大型煤化工装置需要备炉 超大型煤化工装置往往需要数量可观的气化炉，十台、二十台甚至更多。这就产生一个问题，究竟几备一？
过去外商曾经说过不用备炉，国内的实践证明这样做难以达到年开工8000小时和年设计产能。现在围绕究竟几备一才合适，国内有不同意见。
可以这样认为，不同气化炉、不同的规格，“几”可能不同。
以水煤浆为例，目前千吨级以上的炉子以二备一或三备一为宜，已经有了丰富的经验，再大的备数还缺乏实践经验。这样的炉子是要维护的，维护的强度该是多大，目前没有一个准确的经验。
有人主张炉子备能，即不单独备炉，每台炉子只开设计能力的80％，五台炉子相当于备了一台。这实际上是不同的说法，就是四备一。
这个问题应该由目前生产的企业来好好地总结。
笔者认为，如果一个企业每天都在修炉子，说明已经没有余地了，一旦有应急的情况，只能减产。因此，备炉也需要有合适的数量。
（8）冷壁和热壁各有优点 采用冷壁或热壁，各有各的优点，应由煤种决定，不是冷壁一定比热壁好，根据煤种的性质，该冷就冷，该热就热。