王芙蓉，杨丽超
（晋能控股装备制造集团有限公司，山西 晋城048006）
［摘 要］常压间歇式固定床气化工艺（UGI气化）在我国的应用与发展已超过60 a，曾在合成氨/氮肥行业气化工艺中占主导地位。近年来，由于节能减排及政策等方面的原因，UGI工艺退出历史舞台进入倒计时，UGI气化间冷改造[主要需增设自洁式过滤器、板式（管式）换热器]几乎成为现存UGI气化炉延续生命周期的唯一出路。对比分析UGI气化间冷改造前后气化系统工艺流程，介绍间冷改造的工艺特点、可解决的环保问题，梳理国内UGI气化间冷改造的技术厂家、主要业绩、运行问题及解决措施等。总之，UGI气化间冷改造技术已完全成熟，完全可解决造气循环水废气挥发、污泥和湿渣大量产生、废水处理等环保问题；寻求工艺上适合且投资较低的增量水处理技术，是UGI气化间冷改造下一步的工作重心。
［关键词］常压间歇式固定床气化；洗气塔；间冷改造；自洁式过滤器；板式（管式）换热器；环保性；技术厂家与业绩；投资
［中图分类号］TQ546.5 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2024）05-0001-04
0 引 言
常压间歇式固定床气化工艺（简称UGI工艺或UGI气化）在我国的应用与发展已超过60 a，为煤化工企业尤其是中小型氮肥企业的发展做出了突出贡献，曾在合成氨/氮肥行业气化工艺中占主导地位[1-3]。近年来，由于原料煤（以无烟块煤为主）价格高、环保处理设施不够完善、气化强度低（单台气化炉产能小、能源转化率低）、现场劳动强度大、节能减排压力大、国家电价补贴优惠取消，以及新型气流床气化（水煤浆加压气化、粉煤加压气化）技术的成熟应用与大规模推广、合成氨/氮肥产能过剩严重等方面的原因[4-8]，UGI工艺市场空间不断被挤压，这也对采用UGI工艺的传统氮肥企业形成了巨大压力[9-11]。尤其是政策与环保方面，国家发改委、工信部等部委相继出台了《国家发展改革委关于加强煤化工项目建设管理促进产业健康发展的通知》（发改工业〔2006〕第1350号）、《特殊和稀缺煤类开发利用管理暂行规定》（国家发改委2012年第16号令）、《合成氨行业准入条件》（工业和信息化部2012年第64号）、《关于印发危险化学品企业事故隐患排查治理实施导则的通知》（安监总管三〔2012〕103号）等，限制UGI工艺的发展和使用。2018年6月国务院发布《打赢蓝天保卫战三年行动计划》，要求“加大化肥行业固定床间歇式煤气化炉整改力度”，河南、山东、江苏、安徽、湖北、河北等地相继出台了淘汰固定床气化炉的相关政策及退出时间表。中国氮肥工业协会统计资料显示，截至2022年底，采用UGI工艺的合成氨产能降至13 720 kt/a、占比约20%，采用新型煤气化技术的合成氨产能增至36 500 kt/a、占比约54%。
国家发改委《产业结构调整指导目录（2024年本）》明确提出，淘汰高温煤气洗涤水在开式冷却塔中与空气直接接触冷却的工艺技术；2019年7月，生态环境部与工信部等四部委下发《工业炉窑大气污染综合治理方案》，要求“氮肥等行业采用固定床间歇式煤气化炉的，加快推进煤气冷却由直接水洗改为间接冷却（简称间冷）”。至此，UGI工艺退出历史舞台进入倒计时，UGI气化间冷改造几乎成为存量常压间歇式固定床气化炉延续生命周期的唯一出路。通过比较UGI气化间冷改造前后气化系统工艺流程，分析间冷改造的工艺特点、可解决的环保问题，并梳理国内UGI气化间冷改造的技术厂家、主要业绩、运行问题及解决措施等，可以看到，通过UGI气化企业和技术厂家以及中国氮肥工业协会的共同努力，UGI气化间冷改造技术已完全成熟，完全可解决造气循环水废气挥发、污泥和湿渣大量产生、废水处理等环保问题。以下对有关情况作一介绍。
1 常压间歇式固定床气化工艺简介
常压间歇式固定床气化系统中，煤气经旋风除尘器除去较大颗粒煤粉后进入废热锅炉进行余热回收，然后进入洗气塔，通过与造气循环冷却水逆流接触的方式进一步除去细小颗粒煤粉，同时将煤气冷却至35 ℃左右，煤气中的酚、氰、氨、有机物、硫化氢等溶解于冷却水中；洗气塔气相送至气柜，洗气塔排出的高温循环冷却水经地沟、平流沉淀池、微涡流澄清池等将悬浮物含量降至50 mg/L以下，最后进入冷却塔中与空气对流降温至30 ℃左右循环使用。冷却塔排气及平流沉淀池挥发性气体中含有酚、氰、氨、有机物、硫化氢等污染物，是UGI工艺最主要的无组织排放源和VOCs源，这也是国家层面限制其发展并要求整改的主要原因之一。另外，据应急管理部办公厅2020年10月印发的《淘汰落后危险化学品安全生产工艺技术设备目录（第一批）》，淘汰UGI工艺除了环保问题，其他原因还有，自动化程度较低，人工加煤、下灰时易发生火灾、爆炸等事故。但UGI工艺目前仍较为广泛应用，且部分企业已经开始进行或完成了一系列改造，如自动化控制、直冷改间冷等。
2 常压间歇式固定床气化工艺间冷改造
常压间歇式固定床气化工艺间冷改造，主要分为气相流程间冷工艺和液相流程间冷工艺两种。气相流程间冷工艺，主要使煤气与循环冷却水不直接接触，而是间接方式换热，避免煤气中的污染物转移至冷却水里继而随冷却塔排气挥发到空气中。中科合肥煤气化技术有限公司与晋能控股装备制造集团（简称晋能集团）天源山西化工有限公司（简称山西天源）进行了气相流程间冷改造（中试），中试过程中气相中析出黄色或白色结晶物质（分析其主要成分为硫磺），造成间接冷却器（管壳式换热器）堵塞，且没有找到解决办法，于是在后续实际改造过程放弃气相流程间冷工艺，改为液相流程间冷工艺。液相流程间冷工艺，主要指洗气塔出来的高温循环冷却水通过间接冷却的方式来降温。
2.1 液相流程间冷改造后系统工艺流程
更多内容详见《中氮肥》2024年第5期