加快煤炭分級分質(zhì)利用切實推動我國能源生產(chǎn)革命

1、加快煤炭分級分質(zhì)利用 切實推動我國能源生產(chǎn)革命2016-04-18摘要：煤炭分級分質(zhì)利用是實現(xiàn)煤炭清潔高效利用、切實推動我國能源生產(chǎn)革命的重要途徑。近年來，伴隨資源環(huán)境約束的不斷趨緊，尤其是重霧霾天氣的頻繁出現(xiàn)，煤炭清潔高效利用作為我國能源戰(zhàn)略的重要組成部分被提高到前所未有的高度，包括煤炭分級分質(zhì)利用在內(nèi)的技術(shù)創(chuàng)新不斷提速并取得積極進展。但總體來看，我國煤炭分級分質(zhì)利用水平仍較低，與推動能源革命的總體要求不符，仍然面臨理念認識不足、系統(tǒng)配套技術(shù)落后、行業(yè)標準缺失、政策支持力度不夠等問題，建議轉(zhuǎn)變觀念、高度重視，并將其納入國家“十三五”規(guī)劃并制定專項規(guī)劃；加快系統(tǒng)性關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和示范；研究制定潔

2、凈煤替代散燒煤的質(zhì)量標準和納入京津冀潔凈煤供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的具體方案；健全相關(guān)管理機制和財稅支撐體系。關(guān)鍵詞：煤炭，分級分質(zhì)利用，能源生產(chǎn)革命，專項規(guī)劃煤炭作為一種資源，本身并無“骯臟”與“清潔”之分。理論與實踐均已表明，不科學(xué)的煤炭利用方式是造成當前能源環(huán)境問題的重要原因。由我國能源資源稟賦和開發(fā)利用現(xiàn)狀所決定，實現(xiàn)煤炭清潔高效利用是推動我國能源革命戰(zhàn)略的必然選擇。近年來，為有效緩解資源環(huán)境壓力，尤其是做好大氣污染防治工作，煤炭分級分質(zhì)利用作為提高煤炭清潔高效利用水平的重要途徑開始引起政府關(guān)注。2014年6月27日，為貫徹中央財經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)小組第六次會議和新一屆國家能源委員會首次會議精神，國務(wù)院辦公廳下發(fā)

3、能源發(fā)展戰(zhàn)略行動計劃(20142020年)，明確要求“積極推進煤炭分級分質(zhì)梯級利用”。2015年5月，國家能源局印發(fā)煤炭清潔高效利用行動計劃(20152020年)，再次提出要“著力推動煤炭分級分質(zhì)梯級利用”。伴隨這些文件的出臺以及政府重視程度的日益提高，近年來我國煤炭分級分質(zhì)利用取得積極進展，但也在理念認識、配套技術(shù)、標準制定、政策支持等方面面臨諸多挑戰(zhàn)，嚴重制約著我國煤炭清潔高效利用戰(zhàn)略和能源革命戰(zhàn)略的實施，亟需通過納入頂層設(shè)計、建立行業(yè)標準、鼓勵產(chǎn)業(yè)示范、加強政策支持、強化部門協(xié)同等途徑，加快推進煤炭分級分質(zhì)利用。一、煤炭分級分質(zhì)利用是實現(xiàn)我國煤炭清潔高效利用戰(zhàn)略和能源生產(chǎn)革命戰(zhàn)略的重要途

4、徑煤炭分級分質(zhì)利用是基于煤炭各組分的不同性質(zhì)和轉(zhuǎn)化特性，以煤炭同時作為原料和燃料，將煤的熱解(干餾)與燃煤發(fā)電、煤氣化、煤氣利用、煤焦油深加工等多個過程有機結(jié)合的新型能源利用系統(tǒng)(下圖)。與其他煤炭清潔高效利用方式不同，煤炭分級分質(zhì)利用屬于源頭控制，其低溫熱解過程主要屬于物理過程，熱解產(chǎn)物為低成本的潔凈煤、煤氣和焦油產(chǎn)品。據(jù)中國工程院組織30位院士、400多位專家和95家單位歷時兩年完成的中國煤炭清潔高效可持續(xù)開發(fā)利用戰(zhàn)略研究(2014年)認為：“以煤的部分熱解氣化制高級油品、潔凈煤發(fā)電、灰渣綜合利用為主要特點的煤分級轉(zhuǎn)化技術(shù)，與現(xiàn)有煤燃燒與煤氣化技術(shù)相比，在能耗、環(huán)保以及經(jīng)濟性方面具有優(yōu)越性

5、，可以跨越式提高煤炭利用效率、環(huán)境效益和經(jīng)濟性，有望改變現(xiàn)有煤炭利用方式，促進傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的升級改造?！泵禾糠旨壏仲|(zhì)利用技術(shù)路線1.有助于減少污染物排放和節(jié)約能源資源。當前，中小工業(yè)鍋爐、窯爐、取暖爐、炊事用爐等分散燃煤占到我國煤炭消費量的20%，量大面廣、集中度低、缺乏有效的污染物控制手段，每年排放二氧化硫接近1000萬噸(與電力行業(yè)齊平)、氮氧化物320多萬噸(僅次于電力和機動車)，是我國節(jié)能減排的當務(wù)之急。如以分級利用的煤氣替代人口集中區(qū)的分散燃煤，可有效緩解當前城市煤改氣過程中天然氣供應(yīng)不足的難題；以分級利用的潔凈煤替代非人口集中區(qū)的分散燃煤，不但能減少分散燃燒用煤量、污染物排放量，而且不

6、增加成本。以京津冀地區(qū)農(nóng)村散燒煤每年用量4224萬噸計算，全部以分級利用的潔凈煤替代，同時分級利用過程中產(chǎn)生的184萬噸天然氣和314萬噸燃料油全部用于替代城市分散燃煤，可減排二氧化硫12.66萬噸、氮氧化物0.82萬噸、煙粉塵8.72萬噸(分別占兩市一省的8.57%、0.42%和6.85%)以及二氧化碳1107.66萬噸。以分級利用的潔凈煤替代電廠用煤，入爐煤水分降低、熱值提高，發(fā)電效率可提高25個百分點。以2014年發(fā)電用低階煤14億噸左右計算，全部熱解分級后再發(fā)電，將減排二氧化硫210萬噸、氮氧化物124萬噸、煙粉塵41萬噸，分別占到全國的7.34%、5.72%和3.15%。此外，煤炭熱

7、解的物理實現(xiàn)過程不但耗水很少，還會產(chǎn)生一定水分(煤中含水)。2.有助于推動煤炭產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。采用分級分質(zhì)利用的新型煤炭利用方式，在全國大型煤炭煤電基地建設(shè)煤油氣電多聯(lián)產(chǎn)項目，可改變煤炭單一用于發(fā)電的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，形成煤炭清潔高效利用戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)鏈，進而增加煤炭有效需求、培育和形成新的經(jīng)濟增長點。具體而言，潔凈煤脫除了揮發(fā)分等輕質(zhì)組分及氧、硫、氮、磷等雜質(zhì)，熱值提高，更加清潔，可替代無煙煤、貧煤、瘦煤，廣泛用于發(fā)電、高爐噴吹、民用、化工等領(lǐng)域；煤氣可作為制氫、天然氣及化工生產(chǎn)的原料，也可脫硫脫氮后直接燃燒發(fā)電；煤焦油可提取苯、酚、吡啶等幾十種甚至上百種精細化工產(chǎn)品，也可加氫制取柴油、石腦油等清潔液

8、體燃料。這對于實現(xiàn)煤炭行業(yè)轉(zhuǎn)型升級、化解產(chǎn)能過剩危機有著重要意義。3.有助于增加油氣供給。我國每年消費近40億噸煤炭中的55%以上含有豐富的油氣組分，若全部實現(xiàn)分級利用相當于增加1.43億噸燃料油、0.84億噸液化天然氣供應(yīng)，僅燃料油就相當于我國每年石油進口量的一半。我國已探明適于分級分質(zhì)利用的煤炭儲量8758.32億噸，其中蘊藏著約657億噸油品和51萬億立方米天然氣，分別相當于已探明石油可采儲量的20倍、已探明天然氣可采儲量的11倍(中國煤炭工業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)，2014)。發(fā)展煤炭分級分質(zhì)利用，可在一定程度上緩解我國油氣資源對外高度依賴局面，對于提升我國能源安全保障程度意義重大。二、近年來我國煤

9、炭分級分質(zhì)利用取得積極進展煤炭熱解是煤炭分級分質(zhì)利用的先導(dǎo)技術(shù)。根據(jù)熱解對煤炭粒度的要求，可分為塊煤熱解技術(shù)和粉煤熱解技術(shù)。我國塊煤熱解采用直立爐，技術(shù)成熟，在山西榆林、內(nèi)蒙古烏海等地有一定規(guī)模的應(yīng)用，生產(chǎn)能力近5000萬噸/年，但技術(shù)較為落后，單套裝置生產(chǎn)能力低于10萬噸/年，污染物控制手段不到位，對環(huán)境影響較大。同時，隨著我國煤炭大型機械化開采的普及，煤礦生產(chǎn)出來塊煤的比重越來越小(不到20%)。在傳統(tǒng)塊煤熱解面臨發(fā)展瓶頸的同時，粉煤熱解技術(shù)獲得突破。我國從20世紀50年代就開始研究粉煤熱解技術(shù)，在國家“863”“973”計劃等的支持下，浙江大學(xué)循環(huán)流化床煤炭分級轉(zhuǎn)化多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)、大連理工大

10、學(xué)固體熱載體(DG)工藝、北京柯林斯達科技有限公司帶式爐改性提質(zhì)技術(shù)、大唐華銀電力有限公司與中國五環(huán)工程有限公司合作開發(fā)的潔凈煤技術(shù)(LCC)工藝、北京神霧環(huán)境能源科技集團股份有限公司蓄熱式無熱載體旋轉(zhuǎn)床干餾技術(shù)、神華模塊化固體熱載體技術(shù)及廣東肇慶市順鑫煤化工科技有限公司褐煤熱溶催化等諸多煤炭粉煤熱解利用技術(shù)目前均已完成中試，不同程度地攻克了一些重大熱解技術(shù)難題。需要指出的是，這些技術(shù)多因煤粉與焦油易混合粘在熱解爐壁上形成堵塞，導(dǎo)致均未能實現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。2014年，河南龍成集團低階煤旋轉(zhuǎn)床低溫熱解分質(zhì)利用技術(shù)研究獲得突破，解決了粉煤熱解的技術(shù)難題。通過多管道燃燒加熱技術(shù)及物料與多燃管動態(tài)熱交

11、換技術(shù)，實現(xiàn)燃氣多管道梯級供熱、智能化精確溫控；通過高效旋風(fēng)一特種膜組合分離工藝，實現(xiàn)了4微米以上固體顆粒物回收與油氣分離，解決了煤料加熱不均勻及煤料傳熱慢難題；通過高溫旋轉(zhuǎn)動態(tài)密封技術(shù)，解決了油氣外泄、空氣內(nèi)漏難題。同時，通過特殊的萃取工藝和萃取劑，實現(xiàn)油酚協(xié)同萃取，使熱解廢水達到生化處理的標準，并與成熟的生化處理技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)循環(huán)利用、近零排放。據(jù)中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會現(xiàn)場標定，應(yīng)用該技術(shù)建設(shè)的單系統(tǒng)年處理原料煤百萬噸級的生產(chǎn)線已能夠?qū)崿F(xiàn)長周期穩(wěn)定運行，潔凈煤產(chǎn)率71.53%，煤焦油產(chǎn)率11.05%，煤氣產(chǎn)率9.87%，能效達90.70%；總規(guī)模1000萬噸/年的煤炭分級分質(zhì)清潔高效利

12、用項目已初步建成，為我國煤炭分級分質(zhì)利用的發(fā)展起到了良好的示范作用。此外，在技術(shù)和設(shè)備的投資費用方面，與主要煤化工項目相比，煤炭分級分質(zhì)利用的投資產(chǎn)出比高、經(jīng)濟性好。煤制氣、煤制油的技術(shù)和設(shè)備費用占總投資的80%以上，而煤炭分級分質(zhì)利用項目的技術(shù)和設(shè)備占比為68%，且核心設(shè)備實現(xiàn)國產(chǎn)化，相對于動輒投資超百億的煤化工項目，成本較低且下降空間大，經(jīng)濟性優(yōu)勢明顯。以龍成集團低階煤旋轉(zhuǎn)床低溫熱解分質(zhì)利用技術(shù)為例，據(jù)調(diào)研，其制成品油成本為1944.64元/噸，不到煤直接液化的一半，制LNG成本為1.48元/立方米，是煤制氣成本的2/3；其投資強度僅為0.7億元/萬噸油品，而神華、伊泰煤制油項目投資強度為

13、1.39和1.75億元/萬噸油品。三、煤炭分級分質(zhì)利用仍面臨諸多挑戰(zhàn)(一)思想認識亟待提升盡管目前煤炭分級分質(zhì)利用已引起國家重視，但其定位還很籠統(tǒng)，國家還沒有專門的規(guī)劃(僅在煤炭清潔高效利用行動計劃(20152020年)中有簡單描述)，下一步工作如何開展還未布局，且與其他國家相比，明顯落后。早在20世紀30年代，德國就開始研究和應(yīng)用煤炭分級分質(zhì)利用技術(shù)并建立了工廠，成功地獲取煤焦油，加工成柴、汽油，成為“二戰(zhàn)”期間德國油品供應(yīng)的重要來源。日本通產(chǎn)省在21世紀煤炭技術(shù)戰(zhàn)略報告中，特別提到了提高燃料利用率的高增值技術(shù)，其中把低溫快速干餾制取燃氣、燃油及高價值化學(xué)品作為重要研究項目。美國能源部也把煤

14、中提取部分高品位液體燃料和化學(xué)品列入“21世紀能源展望”計劃中一項重要內(nèi)容。同時，社會各界對于煤炭分級分質(zhì)利用的內(nèi)涵特別是重要性的認識非常有限，行業(yè)外多數(shù)人甚至不知道煤炭分級分質(zhì)利用這一概念，即使業(yè)內(nèi)對其認識也大多停留在20世紀六七十年代，多數(shù)還不清楚煤炭分級分質(zhì)近年來發(fā)生的根本性變化。(二)部分系統(tǒng)性配套技術(shù)有待攻克目前，煤炭分級分質(zhì)利用部分系統(tǒng)性配套技術(shù)有待進一步解決和完善。一是熱解裝置能否大型化是影響煤炭分級分質(zhì)利用經(jīng)濟性、環(huán)保性、安全性的重要因素。煤炭主體是碳，要拿出規(guī)模產(chǎn)量的焦油、煤氣，必須將整體規(guī)模做大。盡管旋轉(zhuǎn)床低溫干餾分質(zhì)利用技術(shù)已建成單系統(tǒng)百萬噸級干餾裝置并實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用，但

15、仍有進一步放大的空間。二是煤炭熱解后的潔凈煤如何與鋼鐵、建材、發(fā)電、民用、化工等產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)有機連接、系統(tǒng)耦合，既是影響煤炭分級分質(zhì)利用現(xiàn)實經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)保效益的重要一環(huán)，又是一個技術(shù)難點。熱解所產(chǎn)潔凈煤具有可磨指數(shù)高(提高10%15%)、有害元素低、發(fā)熱量高、揮發(fā)分適中等特點，可替代無煙煤、貧煤、瘦煤，可廣泛用于發(fā)電、高爐噴吹、民用、化工等領(lǐng)域。由于現(xiàn)有鋼鐵用高爐噴吹煤、電煤、民用散煤、化工用煤等均有一套嚴格的質(zhì)量指標標準，潔凈煤需要通過控制工藝來調(diào)控揮發(fā)分、熱值等指標，以滿足用戶需求。因此，目前，工業(yè)上潔凈煤廣泛用于鐵合金、電石、鋼鐵冶煉行業(yè)，但用于發(fā)電、民用煙煤替代、化工等耦合技術(shù)仍

16、處于初步探索階段，尚不成熟。三是熱解所產(chǎn)焦油成分復(fù)雜，含有的有機物超過1000種，主要是芳香族化合物，烷烴、烯烴化合物較少，有少量含氧、含氮和含硫的化合物。目前，工業(yè)上的焦油提質(zhì)技術(shù)仍不成熟，煤焦油提取高附加值組分技術(shù)仍需要攻關(guān)。(三)缺乏科學(xué)的潔凈煤質(zhì)量標準原料煤經(jīng)低溫熱解，降低了揮發(fā)分，脫除了部分硫、氮、重金屬等有害元素，可用作民用潔凈燃料，尤其適合作民用型煤。2014年6月國家能源局與京津冀三省市及相關(guān)能源企業(yè)簽訂的散燒煤清潔化治理協(xié)議明確提出“到2017年底，基本建立以縣(區(qū))為單位的全密閉配煤中心、覆蓋所有鄉(xiāng)鎮(zhèn)村的潔凈煤供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，優(yōu)質(zhì)低硫散燒煤、潔凈型煤在民用燃煤中的使用比例達到90

17、%以上”。但由于目前潔凈煤質(zhì)量標準缺失，導(dǎo)致分級分質(zhì)利用所生產(chǎn)的潔凈煤并未納入到各地供應(yīng)方案；同時由于單個生產(chǎn)廠商規(guī)模普遍偏小、生產(chǎn)過程中易摻混有少量焦油，一些潔凈煤利用還產(chǎn)生刺激性氣體，導(dǎo)致潔凈煤產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊、以次充好。當然，除民用外，潔凈煤用于分散燃燒、發(fā)電、化工同樣要有相應(yīng)質(zhì)量要求，而目前尚缺乏科學(xué)的質(zhì)量標準，極易發(fā)生“劣幣祛除良幣”現(xiàn)象。(四)政策支持力度明顯不夠研發(fā)、應(yīng)用和推廣煤炭分級分質(zhì)利用技術(shù)是一項跨行業(yè)、跨領(lǐng)域、跨部門的系統(tǒng)工程，涉及煤炭、油氣化工、電力等多個行業(yè)，由于我國長期的行業(yè)分割，目前無論電力或化工領(lǐng)域的管理、技術(shù)人員對煤炭分級分質(zhì)利用技術(shù)的認識都不夠全面、系統(tǒng)，尚

18、未形成合力。同時，盡管國家有關(guān)部門已在相應(yīng)政策規(guī)劃或行動計劃中提出要鼓勵煤炭分級分質(zhì)利用示范推廣，但由于該技術(shù)屬近年來提出并開發(fā)的一種新型煤炭利用方式，目前對這類技術(shù)仍未形成一套專門、系統(tǒng)、健全的示范鼓勵和產(chǎn)業(yè)扶持政策，煤制油、煤制氣等現(xiàn)代煤化工項目均建有示范項目，而煤炭分級分質(zhì)利用示范仍是空白，加之目前潔凈煤市場供應(yīng)面狹窄、推廣受限，在很大程度上限制了煤炭分級分質(zhì)利用技術(shù)的應(yīng)用和推廣。四、推動煤炭分級分質(zhì)利用科學(xué)發(fā)展的建議(一)轉(zhuǎn)變觀念、高度重視，將煤炭分級分質(zhì)利用納入國家“十三五”規(guī)劃并制定專項規(guī)劃政府部門要深刻認識加快煤炭分級分質(zhì)利用是實現(xiàn)煤炭清潔高效利用、切實推動我國能源生產(chǎn)革命的重要

19、選擇。有鑒于此，建議將煤炭分級分質(zhì)利用納入國家能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃，甚至可考慮納入國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十三個五年規(guī)劃綱要。根據(jù)技術(shù)發(fā)展狀況、區(qū)域煤炭資源條件、市場承接能力、水資源承載力和生態(tài)環(huán)境容量等因素，研究制定煤炭分質(zhì)分級利用發(fā)展規(guī)劃和行動計劃，明確煤炭分質(zhì)分級利用的適宜區(qū)域、發(fā)展規(guī)模，加快制定煤炭分級分質(zhì)利用技術(shù)和裝備標準，研究建立煤炭分級分質(zhì)利用技術(shù)和裝備評價機制，及時向社會發(fā)布先進技術(shù)和裝備目錄。同時，要充分利用多種媒體，加強宣傳，提高全民認知程度，促進煤炭分級分質(zhì)利用高起點、高水平發(fā)展。(二)加快推進煤炭分級分質(zhì)利用系統(tǒng)性關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和示范將煤炭分級分質(zhì)利用技術(shù)列入國家“十三五”

20、國家重點研發(fā)計劃優(yōu)先啟動專項，組織力量開展熱解裝置工藝優(yōu)化與設(shè)備定型、熱解與燃煤鍋爐發(fā)電耦合、煤焦油加氫、煤氣制氫聯(lián)產(chǎn)LNG等技術(shù)攻關(guān)。鼓勵并加快開展煤炭分級分質(zhì)利用產(chǎn)業(yè)化示范和規(guī)?；?，鼓勵利用成熟的熱解技術(shù)，在國家規(guī)劃的煤炭煤電基地建設(shè)一批煤炭分級分質(zhì)利用示范項目，推進煤化電熱一體化發(fā)展，實現(xiàn)“分質(zhì)分級、能化結(jié)合、集成聯(lián)產(chǎn)”；待項目穩(wěn)定運行、通過國家層面的驗收后，有計劃、有步驟地在全國范圍內(nèi)推廣應(yīng)用。(三)研究制定潔凈煤替代散燒煤的質(zhì)量標準和納入京津冀潔凈煤供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的具體方案為提高潔凈煤替代散燒煤效果，避免以次充好，替代散燒煤的潔凈煤應(yīng)達到一定的質(zhì)量要求，建議參照民用無煙煤的相關(guān)指標要求，從揮發(fā)分、硫分、灰分、焦油含量等方面制定潔凈煤(潔凈煤型煤)的質(zhì)量標準。同時，加快論證以神府煤田圈為基礎(chǔ)建立低溫干餾潔凈煤規(guī)?；a(chǎn)示范基地和京津冀地區(qū)消費示范基地的可行性，研究制定將煤炭分級分質(zhì)利用技術(shù)所產(chǎn)潔凈煤、潔凈煤型煤納入京津冀潔凈煤供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的