关于煤基能源化工品的能源利用率
煤制油
根据资料[8],采用直接法煤制油工艺,煤烃转换系数(包括原料、燃料、动力总能耗)为5∶1,即5吨煤换1吨油。根据美国国家标准局提供的热当量换算公式,石油与标准煤的热当量比为1∶1.4286,以此为依据进行测算,煤的热能转化率为28.6%,即有71.4%的热能在煤制油的过程中被消耗掉。采用间接法煤制油工艺,煤烃转换系数为5.3∶1,煤的热能转化率只有26.9%。
煤制甲醇
根据资料[9],甲醇的热值为22.7GJ(0.776吨标准煤),大型煤制甲醇装置的平均综合能耗为1.54吨标准煤,热能转化率为50.4%;联醇的平均综合能耗高达2.73吨标准煤,热能转化率仅为28.4%。
煤制合成气/合成天然气
根据资料[10],以西安热工研究院两段式干粉加压气化技术制合成气为例,入炉煤的82.5%的热能转化为合成气。随着采用的气化炉炉型和工艺的不同,煤的能量利用率亦有所差别。
将煤气转化为甲烷(合成天然气)是一项成熟技术。根据资料[11],1吨煤可以转化为400m3合成天然气,按照美国国家标准局给出的热当量换算公式:1m3天然气=1.33kg标准煤计算,煤制合成天然气的能量转化率为53%。据悉,近日国家有关部门已批准某企业开展煤制天然气示范工程前期工作[12]。
煤基液体能源化工品
的能量转化率偏低
我国将煤转化为能源产品的方式有煤制油、煤制甲醇/二甲醚、煤发电、煤制合成气/合成天然气等。不同利用方式的煤的热能有效利用率如下:煤制油(26.9%~28.6%)<煤制甲醇(28.4%~50.4%)<煤发电(40%~45%)<煤制合成天然气(53%)<煤制合成气(82.5%)。
通过煤的热能有效利用率排序可以看出,以煤制油或甲醇等液体燃料的能量利用率偏低。全国各地正在蓬勃兴建的大型煤化工项目的目标产品大多是煤的能量利用率低的煤制油和甲醇。煤制油或甲醇等能源化工品,只是将一次能源转化变为二次能源,但在转化过程中却消耗掉大量的煤炭,提高了我国不可再生能源的消耗总量。
我国以煤为主体粗放利用的能源结构,己形成资源、环境难以承受的压力。我国SO2排放量和CO2排放量己分别居世界第一和第二,其中80%SO2来自煤的使用,这是使我国在大气环境治理方面陷入困境的重要原因。如今后仍以通过增加煤的产量来保证能源需求,必将受到资源、环境和运输等多方面的制约,难以为继。
超强、超高速度发展煤基能源化工产业,不但没有降低煤炭在国家能源中的比重,反而加速了我国煤炭资源的枯竭速度,而且还带来了环境污染问题。考虑到我国煤炭资源相对丰富的国情,也许这就决定了煤制油等能源替代化工品只能在可控的条件下适度发展。
关于煤制合成气/天然气
的利用问题
煤制油、甲醇/二甲醚、煤制合成天然气均可用作发动机的燃料。煤制合成气的能效较高。在煤产地,如将煤制成合成气后就近输入天然气管网,通过天然气管网将天然气和合成气的混合燃气输送到终端用户,是煤炭资源高效利用和清洁利用的可选途径之一。天然气与合成气的混合燃气理论上同样可以驱动汽车。
思考与建议
煤化工产业的发展不仅关系我国化学工业发展道路,也涉及国家能源安全。要从国家整体利益出发,站在全局的高度,以战略的眼光来审视世界化学工业的发展潮流和我国的现实,对我国怎样发展煤化工,发展什么样的煤化工等重大问题进行冷静客观的思考。必须要以科学发展观为指导,按可持续发展战略的要求,探索符合中国国情的煤化工发展道路。
发展煤基能源化工品,
需要稳健决策
从世界发展前景看,未来发展必须依赖可再生资源,但中近期(如2025~2030年前)仍然离不开化石资源(主要是油、气和煤)。在化石资源中煤的贮藏量大,开采利用方便,必然受到广泛的关注。近年来油气价格上涨,发达国家(主要是美、欧、日)和地区对煤的利用投入很大,取得很多成果。但是总的趋势是通过洁净煤技术达到煤的清洁化利用,同时提高煤的利用率,其关键技术是气化,前提是大型化。煤的利用方向是发电,没有发展煤基能源化学品的规划[13]。甲醇制烯烃以及煤制油等技术虽有不断取得进展的报道,但国外迄今尚无一座工业示范装置,并未提供成熟的产业发展经验。
煤与石油、天然气都是化石燃料,以煤替代油气是以一种不可再生资源代替另一种不可再生资源。能源替代战略必须综合统筹考虑,煤基能源化工品的发展是否可行,取决于能源利用是否合理、环境得到控制和治理、经济上有一定的效益,这三条必须兼而有之,即采用高能效、低污染、经济可行的技术经济路线。我国在石油替代能源发展战略的政策导向和执行上一旦有失偏颇,将导致煤炭资源的过度消耗和浪费,虽然在短期内或可略微缓解我国石油和天然气的进口压力。
煤基化工能源品发展中有许多问题有赖于我们积极地探索和深入研究,有些问题还有待试验或示范实践后才能得出结论。为此,切不可低估前进中的问题。需要审时度势,权衡利弊,统筹兼顾,稳键决策,实现有序、适度、科学发展。
转变发展方式,
发展现代煤化工[14]
传统的煤化工是以低技术含量和低附加值产品为主导的高能耗、高排放、高污染、低效益、即“三高一低”行业,这种对资源过度消耗、严重污染环境、粗放的不可持续的发展方式己难以为继。为此,必需适时加速转变煤化工的发展方式,着力推进现代煤化工的发展。
煤炭属低效、高污染能源。要把这种不清洁能源转化为清洁的化工原料,所经过的环节多、能耗高、排放大、污染重。以煤制氨(用先进的煤化工工艺)为例,所排出的CO2是天然气制氨的5倍。资源利用率低及高消耗必然带来高排放、高污染。解决这些问题的主要途径,是努力采用新技术。
现代煤化工是以新技术为基础。现代煤化工与传统煤化工的主要区别在于洁净煤技术、先进的煤转化技术以及节能、降耗、减排、治污等新技术的集成应用,发展有竞争力的产品。与时俱进地采用新技术,是现代煤化工的核心。
现代煤化工是技术密集型和投资密集型产业,应采取最有利于资源利用、降低污染、保护生态、提高效益的建设和运行方式,实现可持续发展。为此,要坚持矿化一体化、基地化、大型化、现代化,实施集约经营。现代煤化工的发展是有相当难度的,必须依托素质好、实力雄厚的大企业来承担。
现代煤化工是资源节约型、环境友好型产业。在新形势下,能否实现可持续发展取决于节能、降耗、减排、治污以及经济效益两方面都能通得过。煤化工的发展决不能以浪费资源、牺牲环境和破坏生态为代价。
以节能、减排、降污为重点,
积极采用新技术,加快结构调整
我国以煤基产品为主体的化学工业产业结构是造成化学工业投资强度高、资源消耗量大、三废排放多、对生态和环境的负面影响大、煤的能量有效利用率低、资源浪费严重、二氧化碳排放多的主要原因。我国煤化工的发展应坚决告别以粗放为主的发展模式。
加速制定以技术升级为主要内容的我国煤化工结构调整规划并组织实施。有关企业应限期达到节能、减排、降污的指标;对消耗大、污染重、规模偏小、改造升级无望的落后企业,加速关闭淘汰。要提高市场准入门槛,力推装置的大型化。努力提高煤化工产品的附加值。
加强宏观调控,
遏制煤化工盲目过热发展
国家《煤炭产业政策》(2007年11月)规定,“在水资源充足、煤炭资源富集地区适度发展煤化工,限制在煤炭调入区和水资源匮乏地区发展煤化工,禁止在环境容量不足地区发展煤化工。国家对特殊和稀缺煤种实行保护性开发,限制高硫、高灰煤炭的开发。”国家把煤化工发展分为“适度”、“限制”、“禁止”三类。即使是该地区的煤资源丰富,亦要“水资源充足”才能“适度”发展。而我们在发展评估中往往重煤资源,轻水资源;不是“适度”发展,而是“逢煤必化”。要设法防止项目咨询评估工作的表面化、形式化、走过场。为贯彻可持续发展战略,要切实做好环评和能评工作。
建议暂停审批及开工新项目,对已审批的项目要组织复查。严格执行各项政策、规定,尽快遏制煤化工产业无序过热的发展势头。要努力纠正各种招商引资中的违规行为。企业要认真贯彻落实国家宏观调控政策和措施,积极支持国家宏观调控,优化煤化工的投资结构,做市场的健康力量。
加快修订、完善、出台
煤化工产业中长期发展规划
规划要深入贯彻落实科学发展观,既要考虑煤化工产业对国民经济发展的正面影响,也要考虑可能带来的负面影响。我国煤化工产业规模应与国民经济发展相适应,产业发展方向应与坚持节约资源和保护环境的基本国策相一致。在发展目标的量化上要兼顾煤炭资源的保护与高效利用,发展规模控制在适当范围内。
以规划来整合近年来有关部门先后出台若干有关煤化工的政策、规定、办法、指示等。以规划来规范全国的煤化工产业发展,并作为宏观调控的主要手段,使我国的煤化工产业走上有序、适度、科学发展之路。
坚持技术开发先行,
加强自主创新工作
我国煤化工技术开发自主创新很不够,重引进轻开发创新,在相当程度上形成对国外技术的依赖,关键技术受制于人。要认真编制和落实煤化工科技开发、创新计划,逐步突破各项核心技术,实现煤化工重大装备国产化。
当然煤化工新技术的开发是有相当难度的,决非是“举手之劳”的短期行为,需要高强度、坚持不懈地持久投入。开发煤化工新技术是我国取得发展现代煤化工主动权的核心,是国家的战略行为。企业特别是大型企业应真正成为技术开发的主体,坚持产、学、研密切结合。
我们要认真学习国外先进技术,搞好消化、吸收和再创新。对没有应用于同类装置的外国专利技术应慎重评估,力求规避风险。引进成熟可靠、先进适用,经示范验证有成功实用业绩的新技术。
发展现代煤化工有利于我国石油替代能源战略的实施,有利于我国化学工业的结构调整,有利于满足国民经济发展的需要。能源需求的快速增长,把我国带入发展现代煤化工的新阶段。切实贯彻科学发展观是煤化工发展的生命力所在。当务之急是结合实际,认真总结经验教训,加速转变煤化工产业的发展方式。
责编:张赛静
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