受產(chǎn)能過(guò)剩、需求疲軟影響，近幾年，煤化工企業(yè)的日子每況愈下。尤其是去年以來(lái)國(guó)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)。目前，除化肥、煤制烯烴尚有一定盈利外，焦化、電石、電石法聚氯乙烯、甲醇、二甲醚、煤制油、煤制氣等均不同程度地出現(xiàn)虧損，有些甚至出現(xiàn)了行業(yè)性巨幅虧損。從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，隨著環(huán)境約束的增大和碳稅啟征的臨近，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、競(jìng)爭(zhēng)力下降將在所難免。
那么，已經(jīng)四面楚歌的煤化工行業(yè)，如何才能走出當(dāng)前困局、規(guī)避未來(lái)束縛、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展呢？11月上旬，參加2015煤炭清潔高效開(kāi)發(fā)與利用技術(shù)研計(jì)會(huì)的各位專(zhuān)家給出了建議。
發(fā)展超超臨界發(fā)電搞好煤基多聯(lián)產(chǎn)
無(wú)論為了自身可持續(xù)發(fā)展，還是為承擔(dān)國(guó)際減排義務(wù)，中國(guó)都必須要控制二氧化碳排放。而減少二氧化碳排放最直接、最有效的辦法，就是大幅提高可再生能源比重，減少化石能源尤其是煤這種高碳能源的消耗。但無(wú)論是發(fā)達(dá)國(guó)家?guī)资甑慕?jīng)驗(yàn)還是中國(guó)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(lèi)經(jīng)濟(jì)社會(huì)今后的發(fā)展主要還要依賴化石能源。尤其是中國(guó)這樣一個(gè)富煤貧油少氣的國(guó)家，至少在三五十年內(nèi)煤仍將是主要能源。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(wèn)題，如何解決這一矛盾呢？我認(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。首先，電是最清潔、最高效、最便于配送和輸運(yùn)、最便于分布式應(yīng)用、最易于和其他能源協(xié)同、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，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；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；再次，目前中國(guó)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(guó)家普遍80%以上的水平，與美國(guó)98%的占比相差甚遠(yuǎn)，具有較大的增長(zhǎng)空間。一旦該技術(shù)得到普及，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，還將顯著降低我國(guó)發(fā)電行業(yè)的總體成本，為電價(jià)下調(diào)打開(kāi)空間，降低各行業(yè)尤其老百姓的用電成本，刺激電力消費(fèi)，加快城鄉(xiāng)電氣化進(jìn)程。
二是積極開(kāi)發(fā)IGCC(整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng))研究與示范。IGCC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(脫除灰、硫、氮，直接回收二氧化碳)→干凈的合成氣(一氧化碳+氫氣)→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，因此，無(wú)論熱能利用效率還是污染物排放，尤其二氧化碳的排放，都顯著優(yōu)于常規(guī)電站，已經(jīng)成為世界主要發(fā)達(dá)國(guó)家研究的方向。但由于其單位裝機(jī)投資較大，經(jīng)濟(jì)性較差，目前無(wú)法推廣應(yīng)用。建議“十三五”期間，重點(diǎn)研究開(kāi)發(fā)新技術(shù)，加快技術(shù)優(yōu)化集成，通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新與工程創(chuàng)新，大幅降低IGCC的投資成本，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)。煤基多聯(lián)產(chǎn)是將煤化工、IGCC、城市熱/電/冷聯(lián)供等高度集成耦合，是一個(gè)跨行業(yè)的系統(tǒng)工程，能夠?qū)崿F(xiàn)能量流、物質(zhì)流的總體優(yōu)化，能夠?qū)崿F(xiàn)碳?xì)浔鹊暮侠韮?yōu)化利用、熱量與壓力的梯級(jí)利用，減少無(wú)謂的化學(xué)放熱與反復(fù)的升/降壓過(guò)程，最終實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的充分利用。其產(chǎn)品包括電力、熱/冷氣、城市煤氣、液體燃料、氧氣、純凈二氧化碳和甲醇等化學(xué)品。還可通過(guò)對(duì)甲醇的深加工生產(chǎn)更多、附加值更高的化學(xué)品，規(guī)避產(chǎn)品單一帶來(lái)的市場(chǎng)與經(jīng)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)。生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的純凈二氧化碳，則可用作冷凍保鮮、保護(hù)焊、氣肥、碳酸飲料、可降解塑料(7895, 25.00, 0.32%)、驅(qū)油等廣泛領(lǐng)域，或注入地下固化。煤基多聯(lián)產(chǎn)不僅能夠幫助企業(yè)增效提質(zhì)，擺脫環(huán)境魔咒，還可以在碳稅啟征后通過(guò)碳交易受益。
布局煤地下氣化解決煤化工瓶頸
煤地下氣化，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(guò)程。煤地下氣化主要由氣化平臺(tái)、進(jìn)氣通道(通空氣或富氧空氣)、出氣通道(導(dǎo)出粗合成氣)、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。
中國(guó)煤地下氣化技術(shù)整體處于世界領(lǐng)先水平，現(xiàn)已在全國(guó)布局了十多個(gè)試驗(yàn)示范點(diǎn)。其中，14萬(wàn)立方米/日的安徽劉莊煤礦煤地下氣化試驗(yàn)裝置、1萬(wàn)噸/年山西昔陽(yáng)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。
“十三五”期間，國(guó)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，并推動(dòng)其工業(yè)化進(jìn)程，將分別在新疆吐哈和內(nèi)蒙古建設(shè)100萬(wàn)立方米/日和350萬(wàn)立方米/日工業(yè)化示范項(xiàng)目，前者將配套IGCC系統(tǒng)，后者主要用于生產(chǎn)2萬(wàn)立方米/日液化天然氣(LNG)和發(fā)電。目前，這兩個(gè)項(xiàng)目的可研報(bào)告均已經(jīng)通過(guò)評(píng)審，預(yù)計(jì)均可在2017年建成投運(yùn)。
煤地下氣化技術(shù)不僅改變了煤炭開(kāi)采方式，大幅壓縮傳統(tǒng)煤炭開(kāi)采與輸運(yùn)費(fèi)用，還能使原本充當(dāng)煤礦殺手的瓦斯在地下變?yōu)橛行怏w，從而大幅降低了煤化工企業(yè)的用煤成本(包括采購(gòu)、裝卸與運(yùn)輸成本)。加之可對(duì)褐煤、煙煤、無(wú)煙煤、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，氣化廢渣、廢水、硫化物、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(wèn)題。
另外，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，所產(chǎn)生的純凈二氧化碳可直接用于驅(qū)油，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，并可通過(guò)碳交易和銷(xiāo)售二氧化碳受益，徹底擺脫成本高、環(huán)境約束大、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，因?yàn)槠渫ㄟ^(guò)最低的能量消耗，將煤分解為清潔高熱量的焦炭(705, 3.00, 0.43%)、煤氣和焦油。煤氣既可燃?xì)獍l(fā)電，又可生產(chǎn)諸多化工產(chǎn)品；焦油不僅能生產(chǎn)清潔油品，并進(jìn)一步加工為航油、基礎(chǔ)油、高級(jí)潤(rùn)滑油，還可與氫氣在等離子體中反應(yīng)生產(chǎn)需求巨大、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，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。若將煤炭分質(zhì)利用與IGCC、DMTO(甲醇制烯烴)、MTA(甲醇制芳烴)、DMMn(聚甲氧基二甲醚)等耦合，形成煤電化一體化發(fā)展模式，則單位能耗會(huì)大幅下降，還能在未來(lái)電動(dòng)車(chē)普及時(shí)，從電力增長(zhǎng)中受益。
從需求方看，我國(guó)石油制烯烴產(chǎn)能?chē)?yán)重不足，年進(jìn)口量上千萬(wàn)噸；PX進(jìn)口量在2020年、2025年將高達(dá)1200萬(wàn)噸和1500萬(wàn)噸。DMMn的市場(chǎng)空間更大，目前，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(chē)油耗和消費(fèi)者負(fù)擔(dān)，還會(huì)排放大量黑煙，引發(fā)霧霾等環(huán)境問(wèn)題。但若向柴油中加入20%的DMMn，其十六烷值即可提高至54~58，凝點(diǎn)低于-20℃，變得更加清潔高效。中國(guó)每年消耗的柴油超過(guò)1.6億噸，按20%添加，年需DMMn超過(guò)3000萬(wàn)噸。按1.2~1.3噸甲醇生產(chǎn)1噸DMMn計(jì)算，其成本不足柴油售價(jià)的一半，具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力和較高好的盈利能力。因此，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，以煤分質(zhì)利用為龍頭，耦合IGCC和DMTO、MTP、MTA、DMMn無(wú)疑是穩(wěn)妥和明智之舉。
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，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。
依托國(guó)家能源煤炭分質(zhì)清潔轉(zhuǎn)化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜煤化集團(tuán)已經(jīng)探索出一條煤炭高效綠色開(kāi)采與分質(zhì)利用的途徑，提出了以煤為龍頭、熱解技術(shù)為核心，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(kāi)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。
其中，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(wú)煙煤技術(shù)已經(jīng)通過(guò)鑒定；塊煤干餾中低溫煤焦油制取清潔燃料技術(shù)、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(wàn)噸/年固體熱載體移動(dòng)床熱解、50萬(wàn)噸/年熱解氣載體移動(dòng)床熱解、5萬(wàn)噸/年固體熱載體流化床快速熱解、萬(wàn)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；100萬(wàn)噸/年氣化—低階煤熱解一體化示范裝置、60萬(wàn)噸/年低階粉煤回轉(zhuǎn)熱解制取無(wú)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(wèn)題，已經(jīng)完成了干焦粉氣化試驗(yàn)、水焦?jié){氣化試驗(yàn)、流化床鍋爐半焦燃燒試驗(yàn)、干焦粉鍋爐燃燒試驗(yàn)，以及工業(yè)爐和民用爐灶半焦燃燒試驗(yàn)；正在進(jìn)行半焦氣化、發(fā)電、高爐噴吹、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(guó)承諾2030年二氧化碳排放達(dá)到峰值，今后將全力提升天然氣、核能、可再生能源的比重。即便暫時(shí)離不開(kāi)煤炭資源，也應(yīng)通過(guò)IGCC和CCUS(碳捕獲、利用與封存)最大限度地減少碳減排壓力。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，則根本不是問(wèn)題。因?yàn)閲?guó)家只要給予相關(guān)項(xiàng)目一定的補(bǔ)貼或政策優(yōu)惠，高成本的問(wèn)題就可暫時(shí)緩解，而后再通過(guò)技術(shù)進(jìn)步并綜合考慮環(huán)境與碳排放的損失與收益。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)。
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，除了經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)乏力、需求下降外，缺少差異化產(chǎn)品是重要原因。為什么沒(méi)有差異化產(chǎn)品？因?yàn)椴蛔⒅丶夹g(shù)創(chuàng)新，沒(méi)有掌握基礎(chǔ)性、前瞻性的核心技術(shù)。
以前我們提到技術(shù)創(chuàng)新，習(xí)慣于引進(jìn)消化吸收再創(chuàng)新。而今，中國(guó)的許多技術(shù)與發(fā)達(dá)國(guó)家差距縮小，有些技術(shù)達(dá)到世界先進(jìn)水平，有些技術(shù)國(guó)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，國(guó)外不會(huì)再痛快地給我們技術(shù)；另一方面，他們也沒(méi)有更多先進(jìn)技術(shù)給我們。唯一的辦法，就是俯下身子，搞基礎(chǔ)研究，搞技術(shù)創(chuàng)新，搞新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。
還有煤化工的環(huán)境問(wèn)題。環(huán)境問(wèn)題是任何能源化工企業(yè)都無(wú)法繞過(guò)去的，你做得好，不僅不會(huì)受到約束，反而能夠從中受益；否則，就會(huì)變成壓力和束縛，甚至被淘汰出局。
煤化工：四面楚歌，如何脫困？
發(fā)布時(shí)間：2016/05/18 瀏覽次數(shù)：3668