【編者按】煤炭對(duì)于現(xiàn)代化工業(yè)來說埂体,無論是重工業(yè)吱裙,還是輕工業(yè)骂妻;無論是能源工業(yè)锭泼、冶金工業(yè)、化學(xué)工業(yè)篡氯、機(jī)械工業(yè)焦凶,還是輕紡工業(yè)、食品工業(yè)即耕、交通運(yùn)輸業(yè)叁垫,都發(fā)揮著重要的作用菠昼,各種工業(yè)部門都在一定程度上要消耗一定量的煤炭,因此有人稱煤炭是工業(yè)的“真正的糧食”符貌。
受產(chǎn)能過剩脯砚、需求疲軟影響,近幾年钾排,煤化工企業(yè)的日子每況愈下魁胁。尤其是去年以來國際石油價(jià)格的大幅下跌,極大地削弱了煤化工產(chǎn)品的成本優(yōu)勢(shì)该肴。目前情竹,除化肥、煤制烯烴尚有一定盈利外匀哄,焦化秦效、電石、電石法聚氯乙烯涎嚼、甲醇阱州、二甲醚、煤制油铸抑、煤制氣等均不同程度地出現(xiàn)虧損贡耽,有些甚至出現(xiàn)了行業(yè)性巨幅虧損。從長(zhǎng)遠(yuǎn)看鹊汛,隨著環(huán)境約束的增大和碳稅啟征的臨近蒲赂,具有高排碳特征的煤化工行業(yè)受到的沖擊將首當(dāng)其沖,成本增加刁憋、競(jìng)爭(zhēng)力下降將在所難免滥嘴。
那么,已經(jīng)四面楚歌的煤化工行業(yè)嫁潦,如何才能走出當(dāng)前困局捍陌、規(guī)避未來束縛、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展呢近殖?
發(fā)展超臨界發(fā)電搞好煤基多聯(lián)產(chǎn)
無論為了自身可持續(xù)發(fā)展颁究,還是為承擔(dān)國際減排義務(wù),中國都必須要控制二氧化碳排放菱砚。而減少二氧化碳排放最直接丢袁、最有效的辦法,就是大幅提高可再生能源比重理促,減少化石能源尤其是煤這種高碳能源的消耗棠镇。但無論是發(fā)達(dá)國家?guī)资甑慕?jīng)驗(yàn)還是中國的實(shí)踐均表明:可再生能源在三五十年內(nèi)很難擔(dān)綱能源消費(fèi)的主角,人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)今后的發(fā)展主要還要依賴化石能源控栓。尤其是中國這樣一個(gè)富煤貧油少氣的國家亭郑,至少在三五十年內(nèi)煤仍將是主要能源相梭。但大量使用煤炭又的確會(huì)引發(fā)十分嚴(yán)重的環(huán)境問題,如何解決這一矛盾呢媳谁?認(rèn)為應(yīng)該從以下三方面尋求突破:
一是加快發(fā)展燃煤超超臨界蒸汽發(fā)電涂滴。首先,電是最清潔韩脑、最高效氢妈、最便于配送和輸運(yùn)、最便于分布式應(yīng)用段多、最易于和其他能源協(xié)同首量、最易于控制和高度智能化、最易于和信息技術(shù)高度融合的二次能源进苍,其需求量伴隨著社會(huì)的進(jìn)步和人民生活水平的提高持續(xù)增加加缘;其次,先進(jìn)的超超臨界發(fā)電技術(shù)能夠真正實(shí)現(xiàn)煤炭的高效清潔利用觉啊;再次拣宏,目前中國電煤占煤炭消費(fèi)總量的比重僅50%左右,遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家普遍80%以上的水平杠人,與美國98%的占比相差甚遠(yuǎn)勋乾,具有較大的增長(zhǎng)空間。一旦該技術(shù)得到普及嗡善,不僅能大幅減少電力行業(yè)的排放和對(duì)大氣環(huán)境的影響帕侦,還將顯著降低我國發(fā)電行業(yè)的總體成本,為電價(jià)下調(diào)打開空間皆坚,降低各行業(yè)尤其老百姓(603883,股吧)的用電成本磷砌,刺激電力消費(fèi),加快城鄉(xiāng)電氣化進(jìn)程笑敷。
二是積極開發(fā)整體煤氣化(000968,股吧)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)研究與示范粒删。把高效的燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)與潔凈的煤氣化技術(shù)相結(jié)合,即煤氣化凈化干凈的合成氣燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電排放氣余熱鍋爐蒸汽蒸汽輪機(jī)發(fā)電嫁商,因此屁诬,無論熱能利用效率還是污染物排放,尤其二氧化碳的排放捏趴,都顯著優(yōu)于常規(guī)電站潭鞭,已經(jīng)成為世界主要發(fā)達(dá)國家研究的方向。但由于其單位裝機(jī)投資較大讲稀,經(jīng)濟(jì)性較差,目前無法推廣應(yīng)用背哎。建議“十三五”期間葱峡,重點(diǎn)研究開發(fā)新技術(shù)砚哗,加快技術(shù)優(yōu)化集成,通過技術(shù)創(chuàng)新與工程創(chuàng)新砰奕,大幅降低IGCC的投資成本蛛芥,為煤炭清潔高效經(jīng)濟(jì)利用探尋現(xiàn)實(shí)路徑。
三是重點(diǎn)發(fā)展煤基多聯(lián)產(chǎn)军援。煤基多聯(lián)產(chǎn)是將煤化工仅淑、IGCC、城市熱/電/冷聯(lián)供等高度集成耦合胸哥,是一個(gè)跨行業(yè)的系統(tǒng)工程涯竟,能夠?qū)崿F(xiàn)能量流、物質(zhì)流的總體優(yōu)化空厌,能夠?qū)崿F(xiàn)碳?xì)浔鹊暮侠韮?yōu)化利用庐船、熱量與壓力的梯級(jí)利用,減少無謂的化學(xué)放熱與反復(fù)的升/降壓過程嘲更,最終實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的充分利用筐钟。其產(chǎn)品包括電力、熱/冷氣赋朦、城市煤氣咳讲、液體燃料、氧氣线盔、純凈二氧化碳和甲醇等化學(xué)品灸颜。還可通過對(duì)甲醇的深加工生產(chǎn)更多、附加值更高的化學(xué)品轿侍,規(guī)避產(chǎn)品單一帶來的市場(chǎng)與經(jīng)營風(fēng)險(xiǎn)酒尝。生產(chǎn)過程產(chǎn)生的純凈二氧化碳,則可用作冷凍保鮮皿腾、保護(hù)焊迫手、氣肥、碳酸飲料索廊、可降解塑料舒搬、驅(qū)油等廣泛領(lǐng)域,或注入地下固化政辕。煤基多聯(lián)產(chǎn)不僅能夠幫助企業(yè)增效提質(zhì)疤信,擺脫環(huán)境魔咒,還可以在碳稅啟征后通過碳交易受益淹遵。
布局煤地下氣化解決煤化工瓶頸
煤地下氣化口猜,就是將處于地下的煤炭進(jìn)行有控制的燃燒并產(chǎn)生可燃?xì)怏w的過程。煤地下氣化主要由氣化平臺(tái)、進(jìn)氣通道济炎、出氣通道川抡、監(jiān)測(cè)控制,以及“三廢”地下處理與控制五大系統(tǒng)構(gòu)成须尚。
中國煤地下氣化技術(shù)整體處于世界領(lǐng)先水平崖堤,現(xiàn)已在全國布局了十多個(gè)試驗(yàn)示范點(diǎn)。其中耐床,14萬立方米/日的安徽劉莊煤礦煤地下氣化試驗(yàn)裝置密幔、1萬噸/年山西昔陽煤地下氣化制合成氨試驗(yàn)裝置均實(shí)現(xiàn)了連續(xù)2年以上運(yùn)行,已經(jīng)具備了產(chǎn)業(yè)化推廣的基礎(chǔ)和條件撩轰。
“十三五”期間胯甩,國家將在“十二五”資助1億元的基礎(chǔ)上,繼續(xù)支持煤地下氣化技術(shù)的研究钧敞,并推動(dòng)其工業(yè)化進(jìn)程蜡豹,將分別在新疆吐哈和內(nèi)蒙古建設(shè)100萬立方米/日和350萬立方米/日工業(yè)化示范項(xiàng)目,前者將配套IGCC系統(tǒng)笨迂,后者主要用于生產(chǎn)2萬立方米/日液化天然氣(LNG)和發(fā)電摄李。目前,這兩個(gè)項(xiàng)目的可研報(bào)告均已經(jīng)通過評(píng)審捍彼,預(yù)計(jì)均可在2017年建成投運(yùn)墅萌。
煤地下氣化技術(shù)不僅改變了煤炭開采方式,大幅壓縮傳統(tǒng)煤炭開采與輸運(yùn)費(fèi)用蒜猎,還能使原本充當(dāng)煤礦殺手的瓦斯在地下變?yōu)橛行怏w肄酬,從而大幅降低了煤化工企業(yè)的用煤成本。加之可對(duì)褐煤川麦、煙煤壕归、無煙煤键闺、高硫煤實(shí)施地下氣化,使化工用煤范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。更為重要的是伺绽,氣化廢渣滔灶、廢水沽怪、硫化物纸兔、氮氧化經(jīng)處理后能夠就近填充于采空區(qū),極大地緩解了地面氣化令人頭痛的“三廢”問題诸迟。
另外茸炒,由于煤與油大多伴生賦存,在油田附近搞煤地下氣化并與化工裝置配套阵苇,所產(chǎn)生的純凈二氧化碳可直接用于驅(qū)油壁公,或注入地下堿性水、苦咸水中實(shí)現(xiàn)固化,從而使煤化工裝置免繳碳稅贮尖,并可通過碳交易和銷售二氧化碳受益笛粘,徹底擺脫成本高、環(huán)境約束大湿硝、效益差的桎梏。
首推煤炭分質(zhì)利用形成煤電化一體化
煤的高效清潔轉(zhuǎn)化首推煤炭分質(zhì)利用润努,因?yàn)槠渫ㄟ^最低的能量消耗关斜,將煤分解為清潔高熱量的焦炭、煤氣和焦油铺浇。煤氣既可燃?xì)獍l(fā)電痢畜,又可生產(chǎn)諸多化工產(chǎn)品;焦油不僅能生產(chǎn)清潔油品祷消,并進(jìn)一步加工為航油轴及、基礎(chǔ)油、高級(jí)潤滑油约落,還可與氫氣在等離子體中反應(yīng)生產(chǎn)需求巨大塑渤、附加值較高的乙炔;焦炭則可替代民用和工業(yè)窯爐領(lǐng)域大量使用的原煤确铛,大幅減少這兩大排放最嚴(yán)重領(lǐng)域?qū)Υ髿猸h(huán)境的影響饱舆。若將煤炭分質(zhì)利用與IGCC、DMTO(甲醇制烯烴)巨揪、MTA(甲醇制芳烴)稻蒂、DMMn(聚甲氧基二甲醚)等耦合,形成煤電化一體化發(fā)展模式涂嫡,則單位能耗會(huì)大幅下降秒牙,還能在未來電動(dòng)車普及時(shí),從電力增長(zhǎng)中受益抬泛。
從需求方看攻臀,我國石油制烯烴產(chǎn)能嚴(yán)重不足,年進(jìn)口量上千萬噸测砂;PX進(jìn)口量在2020年茵烈、2025年將高達(dá)1200萬噸和1500萬噸。DMMn的市場(chǎng)空間更大砌些,目前呜投,柴油十六烷值普遍只有45-49,燃燒的不完全不僅增加了汽車油耗和消費(fèi)者負(fù)擔(dān)存璃,還會(huì)排放大量黑煙仑荐,引發(fā)霧霾等環(huán)境問題。但若向柴油中加入20%的DMMn,其十六烷值即可提高至54-58粘招,凝點(diǎn)低于-20℃啥寇,變得更加清潔高效。中國每年消耗的柴油超過1.6億噸洒扎,按20%添加辑甜,年需DMMn超過3000萬噸。按1.2-1.3噸甲醇生產(chǎn)1噸DMMn計(jì)算驹播,其成本不足柴油售價(jià)的一半蝎业,具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力和較高好的盈利能力。因此谓虽,在石油價(jià)格下跌導(dǎo)致煤化工前景難以預(yù)測(cè)的情況下捣卵,以煤分質(zhì)利用為龍頭,耦合IGCC和DMTO笤簸、MTP借陕、MTA、DMMn無疑是穩(wěn)妥和明智之舉沛愕。
煤炭分質(zhì)利用技術(shù)成果顯著
煤炭的物理特性和化學(xué)結(jié)構(gòu)都決定了只有分質(zhì)利用册安,才能用最小的能源消耗取得最大效益,實(shí)現(xiàn)煤的高效轉(zhuǎn)化利用芹寓。
依托國家能源煤炭分質(zhì)清潔轉(zhuǎn)化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室东著,陜煤化集團(tuán)已經(jīng)探索出一條煤炭高效綠色開采與分質(zhì)利用的途徑,提出了以煤為龍頭妓唬、熱解技術(shù)為核心铲瞎,由煤的四級(jí)分質(zhì)轉(zhuǎn)化與現(xiàn)代煤化工技術(shù)耦合集成的低階煤綠色高效開采與分質(zhì)清潔轉(zhuǎn)化路線,取得了一系列重大技術(shù)成果苫昌。
其中颤绕,氣化—低階煤熱解一體化技術(shù)、低階粉煤回轉(zhuǎn)熱解制取無煙煤技術(shù)已經(jīng)通過鑒定祟身;塊煤干餾中低溫煤焦油制取清潔燃料技術(shù)奥务、煤焦油全餾分加氫多產(chǎn)中間餾分油成套工業(yè)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化應(yīng)用;60萬噸/年固體熱載體移動(dòng)床熱解袜硫、50萬噸/年熱解氣載體移動(dòng)床熱解氯葬、5萬噸/年固體熱載體流化床快速熱解、萬噸級(jí)氣體熱載體輸送床快速熱解年內(nèi)有望取得階段性試驗(yàn)成果婉陷;100萬噸/年氣化—低階煤熱解一體化示范裝置帚称、60萬噸/年低階粉煤回轉(zhuǎn)熱解制取無煙煤示范裝置正在編制工藝包。
業(yè)內(nèi)關(guān)注的熱解半焦的出路問題秽澳,已經(jīng)完成了干焦粉氣化試驗(yàn)闯睹、水焦?jié){氣化試驗(yàn)戏羽、流化床鍋爐半焦燃燒試驗(yàn)、干焦粉鍋爐燃燒試驗(yàn)楼吃,以及工業(yè)爐和民用爐灶半焦燃燒試驗(yàn)始花;正在進(jìn)行半焦氣化、發(fā)電路统、高爐噴吹茴辈、工業(yè)鍋爐工業(yè)化應(yīng)用示范。
抓緊實(shí)施IGCC和CCUS果斷放棄煤制燃料
中國承諾2030年二氧化碳排放達(dá)到峰值乞审,今后將全力提升天然氣烛储、核能、可再生能源的比重累换。即便暫時(shí)離不開煤炭資源,也應(yīng)通過IGCC和CCUS(碳捕獲盏拐、利用與封存)最大限度地減少碳減排壓力待插。雖然IGCC和CCUS成本較高,但如果將其納入可持續(xù)發(fā)展和碳減排這一戰(zhàn)略框架內(nèi)考慮掠袒,則根本不是問題捷妥。因?yàn)閲抑灰o予相關(guān)項(xiàng)目一定的補(bǔ)貼或政策優(yōu)惠,高成本的問題就可暫時(shí)緩解夹勾,而后再通過技術(shù)進(jìn)步并綜合考慮環(huán)境與碳排放的損失與收益摩潮。建議毫不動(dòng)搖地抓緊推動(dòng)IGCC和CCUS的研發(fā)與工業(yè)化進(jìn)程,使其盡快成為煤炭高效轉(zhuǎn)化和碳減排的實(shí)用技術(shù)这溅。
注重技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)
煤化工企業(yè)之所以陷入困局组民,除了經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)乏力、需求下降外悲靴,缺少差異化產(chǎn)品是重要原因臭胜。為什么沒有差異化產(chǎn)品?因?yàn)椴蛔⒅丶夹g(shù)創(chuàng)新癞尚,沒有掌握基礎(chǔ)性耸三、前瞻性的核心技術(shù)。
以前我們提到技術(shù)創(chuàng)新浇揩,習(xí)慣于引進(jìn)消化吸收再創(chuàng)新仪壮。而今,中國的許多技術(shù)與發(fā)達(dá)國家差距縮小胳徽,有些技術(shù)達(dá)到世界先進(jìn)水平积锅,有些技術(shù)國際領(lǐng)先,此時(shí)再想引進(jìn)消化吸收再創(chuàng)新困難很大:一方面膜廊,國外不會(huì)再痛快地給我們技術(shù)乏沸;另一方面淫茵,他們也沒有更多先進(jìn)技術(shù)給我們。唯一的辦法牲耐,就是俯下身子师莫,搞基礎(chǔ)研究,搞技術(shù)創(chuàng)新琐惩,搞新產(chǎn)品開發(fā)狮消。
還有煤化工的環(huán)境問題。環(huán)境問題是任何能源化工企業(yè)都無法繞過去的目溶,你做得好搪古,不僅不會(huì)受到約束,反而能夠從中受益咕隶;否則赁霉,就會(huì)變成壓力和束縛,甚至被淘汰出局倚辟。
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