煤化工：如何脫困？

　　受產(chǎn)能過剩、需求疲軟影響，近幾年，煤化工企業(yè)的日子每況愈下。尤其是去年以來國際石油價格的大幅下跌，極大地削弱了煤化工產(chǎn)品的成本優(yōu)勢。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。從長遠看，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)受到的沖擊將首當其沖，成本增加、競爭力下降將在所難免。

　　那么，已經(jīng)四面楚歌的煤化工行業(yè)，如何才能走出當前困局、規(guī)避未來束縛、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展呢？11月上旬，參加2015煤炭清潔高效開發(fā)與利用技術(shù)研計會的各位專家給出了建議。

　　發(fā)展超超臨界發(fā)電搞好煤基多聯(lián)產(chǎn)

　　無論為了自身可持續(xù)發(fā)展，還是為承擔國際減排義務(wù)，中國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。但無論是發(fā)達國家?guī)资甑慕?jīng)驗還是中國的實踐均表明：可再生能源在三五十年內(nèi)很難擔綱能源消費的主角，人類經(jīng)濟社會今后的發(fā)展主要還要依賴化石能源。尤其是中國這樣一個富煤貧油少氣的國家，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引發(fā)十分嚴重的環(huán)境問題，如何解決這一矛盾呢？我認為應(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、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的進步和人民生活水平的提高持續(xù)增加；其次，先進的超超臨界發(fā)電技術(shù)能夠真正實現(xiàn)煤炭的高效清潔利用；再次，目前中國電煤占煤炭消費總量的比重僅50%左右，遠低于發(fā)達國家普遍80%以上的水平，與美國98%的占比相差甚遠，具有較大的增長空間。一旦該技術(shù)得到普及，不僅能大幅減少電力行業(yè)的排放和對大氣環(huán)境的影響，還將顯著降低我國發(fā)電行業(yè)的總體成本，為電價下調(diào)打開空間，降低各行業(yè)尤其老百姓的用電成本，刺激電力消費，加快城鄉(xiāng)電氣化進程。

　　二是積極開發(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把高效的燃氣—蒸汽聯(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)→燃氣輪機發(fā)電→排放氣→余熱鍋爐→蒸汽→蒸汽輪機發(fā)電，因此，無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)達國家研究的方向。但由于其單位裝機投資較大，經(jīng)濟性較差，目前無法推廣應(yīng)用。建議“十三五”期間，重點研究開發(fā)新技術(shù)，加快技術(shù)優(yōu)化集成，通過技術(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)濟利用探尋現(xiàn)實路徑。

　　三是重點發(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)碳氫比的合理優(yōu)化利用、熱量與壓力的梯級利用，減少無謂的化學放熱與反復的升/降壓過程，最終實現(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品。還可通過對甲醇的深加工生產(chǎn)更多、附加值更高的化學品，規(guī)避產(chǎn)品單一帶來的市場與經(jīng)營風險。生產(chǎn)過程產(chǎn)生的純凈二氧化碳，則可用作冷凍保鮮、保護焊、氣肥、碳酸飲料、可降解塑料(7730,-70.00,-0.90%)、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行有控制的燃燒并產(chǎn)生可燃氣體的過程。煤地下氣化主要由氣化平臺、進氣通道(通空氣或富氧空氣)、出氣通道(導出粗合成氣)、監(jiān)測控制，以及“三廢”地下處理與控制五大系統(tǒng)構(gòu)成。

　　中國煤地下氣化技術(shù)整體處于世界領(lǐng)先水平，現(xiàn)已在全國布局了十多個試驗示范點。其中，14萬立方米/日的安徽劉莊煤礦煤地下氣化試驗裝置、1萬噸/年山西昔陽煤地下氣化制合成氨試驗裝置均實現(xiàn)了連續(xù)2年以上運行，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，并推動其工業(yè)化進程，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)化示范項目，前者將配套IGCC系統(tǒng)，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。目前，這兩個項目的可研報告均已經(jīng)通過評審，預(yù)計均可在2017年建成投運。

　　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)煤炭開采與輸運費用，還能使原本充當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、裝卸與運輸成本)。加之可對褐煤、煙煤、無煙煤、高硫煤實施地下氣化，使化工用煤范圍進一步擴大。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、苦咸水中實現(xiàn)固化，從而使煤化工裝置免繳碳稅，并可通過碳交易和銷售二氧化碳受益，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，因為其通過最低的能量消耗，將煤分解為清潔高熱量的焦炭(679,-24.00,-3.41%)、煤氣和焦油。煤氣既可燃氣發(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，并進一步加工為航油、基礎(chǔ)油、高級潤滑油，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，則單位能耗會大幅下降，還能在未來電動車普及時，從電力增長中受益。

　　從需求方看，我國石油制烯烴產(chǎn)能嚴重不足，年進口量上千萬噸；PX進口量在2020年、2025年將高達1200萬噸和1500萬噸。DMMn的市場空間更大，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油耗和消費者負擔，還會排放大量黑煙，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，凝點低于-20℃，變得更加清潔高效。中國每年消耗的柴油超過1.6億噸，按20%添加，年需DMMn超過3000萬噸。按1.2~1.3噸甲醇生產(chǎn)1噸DMMn計算，其成本不足柴油售價的一半，具有較強的競爭力和較高好的盈利能力。因此，在石油價格下跌導致煤化工前景難以預(yù)測的情況下，以煤分質(zhì)利用為龍頭，耦合IGCC和DMTO、MTP、MTA、DMMn無疑是穩(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，實現(xiàn)煤的高效轉(zhuǎn)化利用。

　　依托國家能源煤炭分質(zhì)清潔轉(zhuǎn)化重點實驗室，陜煤化集團已經(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、熱解技術(shù)為核心，由煤的四級分質(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。

　　其中，氣化—低階煤熱解一體化技術(shù)、低階粉煤回轉(zhuǎn)熱解制取無煙煤技術(shù)已經(jīng)通過鑒定；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)實現(xiàn)了工業(yè)化應(yīng)用；60萬噸/年固體熱載體移動床熱解、50萬噸/年熱解氣載體移動床熱解、5萬噸/年固體熱載體流化床快速熱解、萬噸級氣體熱載體輸送床快速熱解年內(nèi)有望取得階段性試驗成果；100萬噸/年氣化—低階煤熱解一體化示范裝置、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，已經(jīng)完成了干焦粉氣化試驗、水焦?jié){氣化試驗、流化床鍋爐半焦燃燒試驗、干焦粉鍋爐燃燒試驗，以及工業(yè)爐和民用爐灶半焦燃燒試驗；正在進行半焦氣化、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。即便暫時離不開煤炭資源，也應(yīng)通過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，則根本不是問題。因為國家只要給予相關(guān)項目一定的補貼或政策優(yōu)惠，高成本的問題就可暫時緩解，而后再通過技術(shù)進步并綜合考慮環(huán)境與碳排放的損失與收益。建議毫不動搖地抓緊推動IGCC和CCUS的研發(fā)與工業(yè)化進程，使其盡快成為煤炭高效轉(zhuǎn)化和碳減排的實用技術(shù)。

　　注重技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟

　　煤化工企業(yè)之所以陷入困局，除了經(jīng)濟增長乏力、需求下降外，缺少差異化產(chǎn)品是重要原因。為什么沒有差異化產(chǎn)品？因為不注重技術(shù)創(chuàng)新，沒有掌握基礎(chǔ)性、前瞻性的核心技術(shù)。

　　以前我們提到技術(shù)創(chuàng)新，習慣于引進消化吸收再創(chuàng)新。而今，中國的許多技術(shù)與發(fā)達國家差距縮小，有些技術(shù)達到世界先進水平，有些技術(shù)國際領(lǐng)先，此時再想引進消化吸收再創(chuàng)新困難很大：一方面，國外不會再痛快地給我們技術(shù)；另一方面，他們也沒有更多先進技術(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)品開發(fā)。

　　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，你做得好，不僅不會受到約束，反而能夠從中受益；否則，就會變成壓力和束縛，甚至被淘汰出局。