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河北東光化工固定床環保提升模式的出現，為艱難抉擇中的企業帶來了曙光，也給行業帶來希望。業內人士認為，能夠通過升級改造，實現運行安全可控、環保質量達標等要求的間歇煤氣化技術不應被列入限制或者淘汰類，應以科學發展的角度善待此項技術，重新認識、正確認識間歇煤氣化技術。
間歇煤氣化產能銳減
上世紀60年代，為解決我國糧食和化肥行業卡脖子問題，以無煙塊煤為原料，采用間歇煤氣化工藝技術的小氮肥企業應運而生、破繭而出。而后幾十年間，我國氮肥事業從無到有、從小到大循序漸進，不斷發展壯大。到2010年，以間歇煤氣化方式生產合成氨的煤制合成氨/氮肥在行業中占據主導地位，產量占比達68%，在保障糧食安全方面發揮了舉足輕重的作用。
隨后，受無煙煤產區外以低價煙煤為原料的新型煤氣化技術快速發展的影響，間歇煤氣化工藝的主導地位日漸消退，合成氨產能不斷下降，2019年為2238萬噸，占總年產能33.7%。10年間產能減少了一大半，究其原因，無非是經濟性以及環保和安全問題。
無煙煤與神木煤的噸價最多時相差400~500元，這是各新上新型煤氣化技術企業的重要動力之源，也是傳統煤化工(間歇煤氣化)和新型煤化工占比此消彼長的最大推手，是歷史發展的必然。
在各種新型煤氣化技術迅速發展和充分競爭的同時，間歇煤氣化“不環保”“不安全”的呼聲一浪高過一浪，誓有把這個“落后”“不安全”“不環保”“不經濟”的“害群之馬”除之而后快之意。然而，事實真的是這樣嗎?
排放能耗接近新型煤氣化
多年來，間歇煤氣化工藝自動化控制與安全環保水平持續提高，具有技術成熟、工藝可靠、投資較低、綜合能耗較低、運營維護成本低、財務費用低等優勢，同時也存在原料價格偏高、環保水平有待進一步提升的缺點。在環保方面，存在造氣循環水系統無組織廢氣排放、脫硫與脫碳工序含硫廢氣排放、廢渣含碳量高的缺點，但其他點位污染物排放水平以及能耗水平與新型煤氣化相當。
廢水排放 廢水排放量(以總排口排放為準)約為2~3立方米/噸氨，滿足氨氮小于15毫克/升、COD小于50毫克/升的國標特別排放限值標準。山西晉城11家固定床間歇式煤氣化工藝生產企業的廢水排放已經按照地表水Ⅲ和Ⅴ水環境功能區，分別執行氨氮小于1.5毫克/升和2.0毫克/升，COD小于30毫克/升和40毫克/升的最嚴標準。
廢氣排放 一是65噸/時以下吹風氣回收或三廢混燃爐裝置排放的煙氣，全部經過脫硫、脫硝和除塵等環保提標改造后，執行同等規模的燃煤鍋爐排放標準，滿足山西2020年5月1日起執行的《鍋爐大氣污染物排放標準》(DB14/1929-2019)要求，顆粒物不超過20毫克/立方米，二氧化硫不超過100毫克/立方米，氮氧化物不超過150毫克/立方米。部分采用三廢混燃爐的企業已實現超低排放。
二是造氣循環水系統產生大量無組織廢氣排放。目前，京津冀地區大部分企業采用地溝封閉、沉淀池封閉、廢氣收集，經造氣鼓風機或鍋爐鼓風機送入煤氣爐或鍋爐燃燒處理。河北東光化工將造氣煤氣直接噴淋冷卻改造為間接冷卻，解決了無組織廢氣排放以及煤泥晾曬廢氣逸散異味問題。
三是下游工段脫硫、脫碳工藝產生無組織廢氣，京津冀地區企業根據地方環保治理要求已開始集中收集并送鍋爐/三廢爐等進行熱力燃燒或實施洗滌吸附治理，山西省晉城市區域的企業已完成治理。
廢渣排放 間歇煤氣化工藝的爐渣產生量約230千克/噸氨，造氣爐渣含碳率13%~18%，造氣爐渣含碳量高，一般送鍋爐或三廢混燃爐進行摻燒，摻燒后含碳量降至3%以下。新型煤化工爐渣的產生量約120~240千克/噸氨，造氣爐渣含碳率小于3%。兩者對比，排放水平接近。
能耗方面 在2020年12月工信部公布的2020年度重點用能行業能效領跑者企業名單中，合成氨行業的間歇煤氣化工藝企業位居前兩名，能耗水平為1072~1091千克標煤/噸;以煙煤/褐煤為原料的新型煤氣化工藝企業位居第四到第八名，能耗水平為1206~1371千克標煤/噸。據中國氮肥工業協會2019年統計，間歇煤氣化工藝平均綜合能耗1211千克標煤/噸，新型煤氣化工藝1354千克標煤/噸。間歇煤氣化工藝大多采用電力驅動，如按照能耗計算等價折標核定，綜合能耗為1330~1380千克標煤/噸，與新型煤氣化工藝綜合能耗相當。
存在問題 一方面是循環水無組織排放的問題。與新型煤化工工藝“三廢”排放對比，間歇煤氣化工藝凸顯的環保問題在于造氣循環水逸散廢氣。另一方面是缺乏無組織排放治理技術的問題。煤氣中的粉塵、水溶性氣體、硫化物、氣溶膠及酚類、焦油等有機物通過水洗進入造氣循環水系統，造成水質成分復雜、廢水處理難度很大;循環水逸散VOCs排放，末端治理國內無相關成熟技術措施，成為困擾企業的環保難題。
中國氮肥工業協會理事長顧宗勤在晉城市煤化工企業開展固定床間歇煤氣化氮肥生產環保升級改造調研
政策趨嚴企業抉擇艱難
近年來，環保政策的持續趨嚴，相繼出臺了環保“淘汰”政策、環保治理政策和應急減排政策等，企業面臨氣化源頭替代升級與氣化環保改造升級的抉擇問題。
一是環保“淘汰”政策。《京津冀及周邊地區2019~2020年秋冬季大氣污染綜合治理攻堅行動方案》《京津冀及周邊地區、汾渭平原2020~2021年秋冬季大氣污染綜合治理攻堅行動方案》《山西省2019年藍天保衛戰行動計劃》和山西省《工業爐窯大氣污染綜合治理實施方案》等提出，要求淘汰一批化肥行業固定床間歇式煤氣化爐，淘汰企業主要是安全衛生距離不足的老舊企業，生態環境部從未提出一刀切的固定床間歇式煤氣化爐淘汰政策。
二是環保治理政策。生態環境部2019年出臺《工業爐窯大氣污染綜合治理方案》，明確氮肥等行業采用固定床間歇式煤氣化爐的，加快推進煤氣冷卻由直接水洗改為間接冷卻。
三是應急減排政策。2020年生態環境部《關于印發〈重污染天氣重點行業應急減排措施制定技術指南〉(2020年修訂版)的函》明確，固定床間歇式氣化工藝不能達A級企業標準，如完不成冷卻塔廢氣排放治理或完不成30%的氣化爐改造，將不能達B級企業標準，C級企業限產30%。
四是山東省出臺了“到2022年，尿素生產企業固定床氣化爐全部予以淘汰”，河南省出臺了“到2020年，淘汰化工行業固定床間歇式煤氣化爐”的政策，使得企業對該產業的前景更加困惑悲觀。
綜上所述，實施間歇氣化工藝環保技術改造是企業必須開展的重要任務，但企業抉擇困難在于：一是氣化工藝全流程替代的投資巨大、建設周期長，土地手續與園區規劃約束力強等。二是氣化爐改造為純氧連續氣化，投資較大，占地面積較大，也無具體政策支持，存續時間不確定。三是間接冷卻改造投資較小，需配套專業污水處理，無具體政策支持，存續時間不確定，改造完可能也將面臨淘汰的風險。
以年產60萬噸合成氨、40臺間歇煤氣化爐改造為例，間接冷卻改造需要1.5億元，換純氧造氣需要8億元，水煤漿(或干粉)新型煤氣化工藝全流程替代需要30億元。而中小氮肥產業和企業長期支農微利，處于弱平衡狀態，積累有限，一直是溫飽型狀態，加上這幾年錯峰生產，企業生存十分困難。
替代升級技術帶來希望
間歇煤氣化亟待尋求一種過渡氣化環保升級措施。
2019~2020年，河北東光化工抓住行業環保問題實質，大膽創新。他們開發的固定床環保提升模式具有非常積極的現實意義，為傳統間歇氣化工藝提供了環保達標解決路徑，為緩沖間歇煤氣化工藝逐步退出，新型無煙塊煤氣化替代升級提供了技術與時間保障，為保障塊煤產業經濟發展助力。
應用該模式，將造氣冷卻水直接冷卻改為間接冷卻的密閉循環及潔凈處理，實現了廢氣濕渣“零排放”;增量廢水經污水處理站處理后可直排可回用;解決造氣含酚氰廢水難處理、異味大、VOCs排放等環保問題。
2020年11月9~10日在河北滄州，中國氮肥工業協會、工信部原材料工業司、中國環境科學研究院等部門的相關領導和專家共同研討了間歇煤氣化技術環保改造路徑問題。
中國氮肥工業協會組織專家對河北東光化工固定床間歇造氣循環水揮發性污染物治理技術進行了科技成果鑒定。專家組表示，該技術具有自主知識產權，裝置運行穩定可靠，達到國內領先水平，同意通過成果鑒定。專家組同時指出，該技術實現了固定床間歇氣化技術濕渣、VOCs零排放，廢水達標超低排放，為全行業樹立了固定床環保提標改造的樣板工程和改造模式。
此外，中國氮肥工業協會受工信部委托，正在進行《固定床煤氣化技術環保改造路徑研究》。研究認為在嚴格的政策倒逼下，環保水平升級后的固定床常壓間歇煤氣化產能將達到與新型煤氣化技術接近的水平，污染物排放水平與新型煤氣化技術接近。
經分析研究，固定床煤氣化合成氨企業發展潛力主要體現在以下幾個方面：一是自動化水平顯著提高，二是先進企業常壓間歇煤氣化綜合能耗與新型煤氣化技術相當，三是升級改造后環保質量大幅提升，四是符合我國能源結構特點，五是可保障國家用肥安全和農民增收。
河北東光化工示范裝置的成功穩定運行為固定床常壓間歇煤氣化合成氨技術的可持續發展打了一劑強心針，造氣循環冷卻水廢氣無組織排放問題的有效解決，顯著提高了固定床常壓間歇煤氣化技術的競爭力。升級改造項目的實施是行業不斷進行科技創新和推動技術進步的成果，各方面能夠滿足排放標準的固定床煤氣化技術不應被列入限制或者淘汰類，應從科學發展的角度看待此技術，允許不同的煤氣化技術存在，真正做到煤氣化龍頭技術“百花齊放”。
目前，新建企業適用新型煤氣化技術，純氧氣化更適合生產甲醇，原間歇煤氣化技術企業適合環保改造升級。化工企業必須認清新形勢，適應新常態，加快轉型升級步伐。間歇煤氣化企業，應盡早落實環保治理措施，尤其應盡早解決造氣系統無組織廢氣排放問題。傳統產業不等于落后產業，要能用并適合環保要求，改造升級是唯一出路，間歇煤氣化的不足不是氣化爐有問題，是要解決排放問題，要變“氣頭改造不改不行”為“環保治理升級改造不搞不行”。
“十三五”以來，單個間歇煤氣化企業均投入超億元，用于鍋爐煙氣超低排放、無組織顆粒物治理、造氣吹風氣回收尾氣治理、VOCs治理、無組織異味治理等，區域整體環境質量有了顯著改善。
2020年下半年，山西省晉城市區域共有9家企業、山東濟南1家企業正在實施間接冷卻改造。此外，晉城市區域企業將在2021年繼續實施間接冷卻改造配套污水處理站建設、65噸以下三廢爐與吹風氣回收超低排放改造、脫硫脫碳尾氣深度治理、造氣爐渣綜合利用等。
“老舊”技術須重新認識
中國氮肥工業協會表示，經過幾十年的發展，固定床常壓間歇煤氣化技術已不再是老、舊、小、污染物排放大的合成氨生產技術，生產裝置自動化水平顯著提高，改造后各項污染物排放和能源資源綜合利用水平能夠滿足現階段國家綠色發展要求，因此不應以名稱來評判技術水平，通過政策引導、市場競爭等方式推動產能逐漸退出。行業應找出關鍵癥結，因地制宜、因企而異，研究出適合不同企業環保升級路徑，這也是氮肥行業處于多方面壓力疊加、負重前行的關鍵時期探尋可持續發展最有效的方式。
目前，氮肥行業缺少完全適用標準，《化學肥料工業大氣污染物排放標準》仍未發布，面對日益收緊的產業政策要求，急需制定專門適用于氮肥行業(固定床常壓間歇煤氣化)的污染物排放標準，來規范和引領行業環保水平持續提升。
固定床煤氣化氮肥企業面對的政策壓力不斷加碼，作為支農行業，氮肥產品盈利空間有限，投入大量的資金進行環保改造對于中小企業來說，壓力較大。因此行業整體環保水平的提升需要充分發揮財政資金和政策的引導作用，對具備原料供應優勢的氮肥企業，加大環保質量提升、原料結構升級改造等方面的扶持力度，有序健康地促進行業高質量發展。
作為農業支柱產業，氮肥行業歷經半個多世紀的發展，企業管理水平、本質安全水平和污染物排放水平取得了顯著進步。中國氮肥工業協會建議應當采取多種宣傳方式，讓社會進一步了解煤化工，打破固定床煤氣化氮肥廠消耗高、污染物排放量大、廠區臟亂差的固有觀念，使大眾重新認識固定床煤氣化技術。
