重构能源产业链:关于煤炭热解产业的讨论

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇重构能源产业链:关于煤炭热解产业的讨论范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

一、现代化进程中的国家能源战略

(一)现代化进程中的能源需求

中国正处于工业化、城镇化快速发展阶段。可以预期的是,在未来较长时期内,中国经济仍将会保持较快的发展速度,并逐步完成工业化和城市化,在2030年左右将达到中等发达国家的水平。

在这一过程中,公众对生活质量、居住环境、城市状况等将提出越来越高的标准,生活方式和消费方式将会发生越来越显著的变化。汽车保有量的持续增长、住房面积的扩大,以及在此基础上形成的衍生需求将成为经济和社会持续发展的最主要动力。这将导致经济结构的一系列变化,也将带来能源消费总量的持续增长,特别是对石油和天然气消费的增长。根据国内外有关研究机构的预测,到2030年,我国的能源需求总量将会达到50―60亿吨标煤。

(二)以煤为主的能源战略

从中国的资源条件和现有的技术发展看,能源自给率的保障只能来自于煤炭资源的大规模使用,以煤为主的能源战略是不可避免的选择。

首先,中国缺乏油气资源是一个公认的事实。至2007年末,剩余技术可开采储量为石油28.32亿吨,天然气3.2万亿立方米(2007年统计年鉴)。2007年的石油产量为1.86亿吨,消费量为3.66亿吨。天然气产量为692亿立方米,消费量为695亿立方米(不包括液化石油气)。以年产2亿吨计算,石油的可开采年限为14年。

其次,中国的煤炭资源储量相对丰富。根据第三次全国煤炭资源评价数据(1999年),全国煤炭资源总量达到5.57万亿吨,已发现煤炭储量1.02万亿吨,已查证煤炭储量6769亿吨,其中精详查储量4433亿吨。随着勘探工作的深入,煤炭资源精详查储量将会有较大幅度的增长。从近年来内蒙、新疆和陕西煤炭储量迅速增长的趋势清晰地反映了资源的潜力。

第三,受技术、成本、资源量、可利用程度、实际运行时间等多方面因素的制约,水电、太阳能、生物质能等新能源和可再生能源在能源的供应总量中所占比重将是有限的,并在相当大程度上取决于政府财政的补贴能力和数量。

尽管对煤炭储量的准确数据、煤炭能否支持中国的能源需求、煤炭与温室气体的关系等存在较大的争议。但煤炭是现有技术条件下中国储量最多的一次能源资源,无论对煤炭资源量、应用技术和环境问题存在何种分歧,在新的、革命性能源供应方式出现之前,中国只能主要依靠煤炭资源来保障未来能源供应的可靠性,这是无法改变的事实。

二、替代油气资源是国家能源战略的基础

(一)我国能源的关键问题是油气短缺

中国能源问题的实质是油气资源短缺,关键问题是对石油天然气的需求远远超过国内资源可以承担的程度。保障能源自给率的关键是在液体燃料、气体燃料和化工原料等领域中实现煤炭对石油的可替代。

经济发展、城市化和现代化的一个必然结果是,液体和气体燃料显著地替代煤炭等固体燃料,其中最为突出的是汽车生产量和汽车拥有量的迅速增长。1990年全国汽车产量仅为51.4万辆,到2009年汽车产量已增加到1379万辆,18年间增长了27倍,年均增长率为19%。其中2000―2009年,汽车产量的增长率23%以上。预计2010年汽车总产量将达到1700万辆以上。中国已迅速取代了美国成为全球最大的汽车生产国和消费国。到2020年,汽车保有量超过2亿辆已成定局。

由此形成的直接后果是对油气资源需求量的迅速增长。IEA数据显示,到2030年中国石油消费量将达到10.5亿吨标油,天然气消费量将达到2.76亿吨标油(3340亿方)1。即使中国石油产量能够保持在现有的2亿吨,石油的进口量将可能高达9亿吨,石油的自给率已不到20%。如在资源储量方面没有重大突破,天然气的生产量也不可能有大的提升,天然气的自给率大体将会和石油相当。考虑到这些预测数据大多是在多年平均增长率基础上得出,如果实际的能源需求超过前述的预测,油气资源的自给率将会进一步下降。

(二)以煤为主战略的关键是煤的化工转化

国家能源战略的核心目标是减少关键领域中对进口资源的依赖,以保障国内经济发展的稳定性和控制能源的总体成本。基于这些目标,在液体燃料、气体燃料和化工原料领域中逐步扩大煤炭资源对油气资源的替代是不可避免的。煤化工产业是将煤炭转换为液体燃料、气体燃料和化工原料的基本途径,因而也是在关键的能源领域中保障自给率,落实以煤为主能源战略的基础。

随着液体燃料、气体燃料和化工原料在能源消费总量中比重的逐步提高,以煤炭的化工转化保障关键能源领域中自给率的能源发展路线实质上意味着对能源产业链的重新构造:即将大部分由国外石油天然气资源支持的新增能源需求逐步转变到以国内煤炭资源支持的方向上,并形成一组新型的能源产业。

尽管煤化工产业与煤炭的直接燃烧一样存在着诸如二氧化碳排放、单位产品能耗较高、生产技术不尽完善、装置规模小于油气化工等问题,尽管近期内对煤化工产业存在多种质疑,政策也在调整过程中,但发展煤化工是中国保持必要能源自给率的唯一选择。随着经济规模的进一步扩大和能源消费的进一步增长,发展煤化工产业的作用将更为突出。除非我们准备承担全球石油市场的急剧动荡对经济发展的冲击。

三、煤的转化需要与能源的优化使用相结合

(一)煤转化技术的选择需要服从经济发展全局

2000年以来,我国的煤化工产业得到了迅速的发展。在“逢煤必化”的区域经济发展目标和巨大投资能力的推动下,短短数年间,煤化工产业的发展重点经历了在煤基甲醇、煤基二甲醚、煤制油、煤基甲烷以及煤基烯烃等主要领域。受市场容量、技术发展成熟程度以及煤资源利用本身的特点制约,在上述各领域中,均在不同程度上出现了多方面的问题,尤为突出的是生产能力的严重过剩、高能耗和温室气体排放。虽然这些问题的出现并不能否定煤炭转化液体燃料、气体燃料和化工原料的必要性,但从另一个侧面显示了合理选择煤转化的技术路线和产业发展模式是实现以煤为主战略的重要基础。

煤的分子结构是以带有侧链和官能团的缩合芳香环为基本结构单元,结构单元间通过各种桥键相连。在煤的结构内,除了含有碳和氢元素外,还有氧、氮、硫等元素,这些元素大多以官能团的形式存在于煤中。从元素组成看,煤的碳氢原子比显著地低于石油、天然气以及生物质。随着成煤时间和煤化程度的提高,煤中的官能团和烷基侧链逐步减少,固定碳的比重逐步增加,氢比重逐步减少。

基于煤的结构特点,从技术面看,煤的转化必需解决三个基本问题2:

一是将煤炭的大分子结构分解为烃类、一氧化碳和氢等小分子,为洁净化燃烧和化工转化利用奠定基础。二是调整煤炭中间产出物的碳氢原子比,使其达到最终产品所需要的碳氢原子比水平。三是脱除煤炭中氧、氮、硫等杂原子以及无机矿物质,使其达到最终产品需要的标准。

煤化工产业的技术路线,无论是热解技术、气化技术、直接液化技术,以及超临界水解技术均是围绕这些问题,通过对温度、压力、氧化剂、溶剂、催化剂等不同工作条件的选择,采用不同形式的反应器、罐、阀、管路、泵等技术手段组合,采用不同流程控制方式所形成的不同解决方案。

选用何种解决方案,或者何种解决方案更具有发展前景,需要权衡以下基本关系:

1、煤的转化方式需要与煤的自身特点相结合

煤炭本身含有各类碳氢化合物、氢、一氧化碳和硫化氢等可燃的可挥发性组分。褐煤和长焰煤中挥发性组分约占原煤干重的37%以上,不粘煤和弱粘煤中挥发性组分约占原煤干重的20―37%3。上述四大煤种约占我国煤炭资源储量的50%,且随新疆、内蒙、陕西等地长焰煤、不粘煤和弱粘煤新增储量的大幅度增加,这些煤种在总储量中的比重将会逐步增加。煤的转化应着力于采用低成本方式优先提取煤炭中的高挥发性组分,充分发挥煤炭本身的潜在价值。

2、煤的转化方式需要与能源的使用结构相匹配

在我国的能源使用结构中,煤约占能源消费量的75%,其中的70%作为动力煤供发电和工业锅炉等的燃烧使用。结合煤炭的使用结构,在电煤和一般工业用煤等动力煤进行的优化使用和洁净化使用中寻求煤转化的路线将可大幅度降低转化成本和提高转化价值。

3、煤化工产业的发展需要符合节能减排和资源循环利用的基本趋势

转化过程本身需要洁净化和低碳化,需要尽可能控制和降低煤炭转化利用中的能源消耗、温室气体排放和环境污染。

4、煤化工产业的发展需要充分考虑其他竞争性技术和竞争性资源开发的影响,以及新能源和可再生能源技术发展的影响

例如,来自中东的石油伴生气制甲醇、合成气和烯烃对煤气化制甲醇和烯烃的成本优势。

在诸多解决方案中,相对而言,煤的热解技术能够更好地满足上述这些要求,并可能为逐步解决煤化工产业现存的诸多问题发挥重要作用。

(二)煤热解技术和热解产物

煤热解是一类弱吸热反应,反应本身的能量消耗仅相当于原料热值的3―5%。在绝氧工作条件,温度的增加将会导致煤的大分子逐步解构,通过氢转移、脱氢和缩合反应,芳核逐步缩聚,从单环芳烃―稠环芳烃―多环芳烃―半焦,直至焦炭4。

煤的热解过程通常可以形成可燃气、焦油和半焦(或焦炭)等三类产出物,热解工艺的不同,三类产品的比例有着较大差别,并影响到最终的产品价值和对能源供应结构的影响。

热解焦油:煤热解过程形成的焦油通过加氢可以转换为汽油或柴油等轻质油,焦油的产出率和品质取决于热解过程的控制。在理想的工艺条件下,焦油产出率可以达到原料煤干重的20%以上。焦油加氢过程与石油工业中的重油和渣油加氢过程大体相似,可以作为石油工业的炼油原料用以生产各类油品。

可燃性气体:热解形成的可燃性气体的主要成份是甲烷、一氧化碳、氢和二氧化碳。在理想的工艺条件下,可燃性气体的产出率也可以达到原料煤干重的20%以上。在控制二次热解反应的条件下,可燃气热值约50%来自其中的甲烷。其余部分经过适当变换工艺和合成工艺,可以进一步转换为合成甲烷,或将其中的氢气用于焦油的精制。

热解半焦:半焦是一种优质燃料,其热值在20―30MJ/kg。半焦内部多孔隙结构,原煤中所赋存的硫、磷等化合物在半焦的生产过程中大部分已进入热解气体,因而具有低污染特征。半焦可以通过气化和直燃等方式应用于发电、热力以及其他工业用途。此外,半焦也可以替代无烟煤和焦炭用于工业造气生产化肥和工业还原剂。

(三)热解技术的主要优点

经过多年的研究和大量的试验装置运行,基本的共识是煤炭资源使用的合理方式是根据煤在不同转化阶段反应性的不同特点,采用分级转化、分组分利用的方式。热解技术则是分级、分组分利用煤炭的基本途径。通过热解过程,可以优先从煤炭析出焦油和可燃性气体等高附加值组分,提高煤炭中高附加值组分的利用率和碳的利用率,使煤炭达到最有效的应用,同时经济地解决煤炭利用过程中污染物的控制,实现传统污染物的近零排放。

从经济发展和保障能源供应的全局看,煤热解技术的大规模产业化具有重要的作用:

1、为石油天然气产业的发展开拓新的国内资源

2007年我国发电热力用原煤约15亿吨,发电热力用原煤总热值34.5EJ5 。如将其中60%由半焦替代,按等热值计算则需要半焦约8.3亿吨6 。在采用较成熟先进技术的条件下7,通过热解过程,至少可以从每吨原煤中获得20%左右的液体产品和可燃性气体产品,以及50%的产品半焦(扣除了过程加热用半焦)。换言之,每1亿吨原煤大体上可以产出1800万吨焦油和可燃性气体(原煤以10%含水量计),以及4500万吨左右的半焦(半焦含水量以5%计)。8.3亿吨半焦需要用原煤15.4亿吨,同时联产焦油和可燃性气体3.1亿吨。2007―2009年,我国的原油产量大体在1.8―1.9亿吨左右,天然气产量在692―851亿方。仅从热值计算,上述焦油和可燃性气体的产量已与国内原油和天然气产量大体相当。

2、提高油气资源的自给率,降低对进口原油和天然气的依赖

受制于国内油气资源的限制,随着国内能源需求的增长,进口原油和天然气的比重将会持续上升,到2020年甚至可能上升到70%以上。考虑到近年来国内汽车产业的增长极为迅速,届时的实际比例可能将更大。对于中国来说,数量巨大的油气产品进口本身将会对全球油气市场的供求平衡和价格带来重大的冲击,油气产品供应的稳定性和价格的波动也会对国内经济的稳定发展和能源成本带来重大的影响。如果中国的实际油气需求规模进一步增加,这种影响带来的动荡将更为突出。通过热解技术的大规模产业化,可以在保障发电、热力等产业用煤的同时,大幅度降低对进口油气资源的依赖。

3、显著提高煤炭资源开发的综合经济价值

在分级、分组的条件下,一方面通过对焦油和可燃性气体的深度加工,可以获得多种高附加值的化工产品、气体燃料、液体燃料及其他产品。液体和气体的综合产出率越高,高附加值部分产出率越大,煤炭的综合经济价值也越高。另一方面,热解产出的半焦本身既是一种洁净的燃料,也是一种优良的工业还原剂,可广泛应用于冶金、有色、化工等多种领域,具有高于原煤的经济价值。

4、为全面治理环境污染提供技术手段和基础

大规模使用煤炭的最突出问题是煤的污染特征。热解技术的大规模产业化可以全面提升治理环境污染的能力,较大幅度降低煤炭使用过程中二氧化硫等温室气体的排放量,推进煤炭洁净化利用的实质性进展。一是半焦在生产过程中大部分硫已进入液体和气体产物中。以半焦替代煤炭作为燃料可以大幅度降低发电、热力等产业的二氧化硫等等温室气体的排放量,并减少发电厂等燃烧装置脱硫的投资和运行成本。二是半焦本身是一种大空隙度、大比表面积的吸附材料,其功能大体类似于活性炭,但价格仅为后者的1/10至1/100。由于价格低廉,可以在污水处理、烟气处理等领域中全面推广半焦地应用,显著提高污染物的处理效率。三是用于烟气处理和污水处理的半焦在失效后仍可作为锅炉燃料和气化原料继续回收使用,进一步降低污染物的处理成本。

5、生产过程能耗较低

从现有的大型热解装置的运行实践看,热解工艺的能耗显著的低于气化方式。以产品热值计算,在热解方式下,半焦、焦油和可燃气的合计热值大体相当于原料煤热值的85%左右8。在气化路线下,煤制油和煤制甲醇等产品的热值仅相当于原料煤热值的40―50%9(以水煤浆气化为龙头,以2.5吨煤产1吨甲醇,4吨煤产1吨油计)。

6、可以较大幅度降低煤炭转化过程中的投资和成本

热解的单位投资远低于气化和直接液化路线。从榆林的实践看,以原料煤计算,低温干馏装置的吨煤投资在200元左右。采用技术较为先进的大连理工大学固体热载体热解装置,年原煤转化能力为60万吨,总投资仅为1.35亿元。吨煤投资也仅为200元左右。比较而言10,煤气化制甲醇、煤制油等装置的吨煤转化投资均在1000元以上。由于投资构成了固定成本中最主要的部分,单位投资的显著差距使热解技术在生产成本和抵制市场波动方面具有显著的优势。

综合上述讨论,可以看出煤炭热解产业在高油气产率的技术路线支持下,通过与发电、热力等用煤产业的协同发展,将可以发挥逐步重新构造中国的能源产业链的作用,并替代进口油气资源,承担起保障关键产品领域中能源安全的功能。

四、大规模应用热解技术需要解决的问题

从上世纪90年代中期,特别是近年以来,我国煤炭热解产业和热解技术得到较快的发展。从产业发展的现状看,大规模发展煤炭热解产业需要解决三个基本问题:第一是用先进热解技术逐步替代传统技术,提高热解的油气综合产出率以充分挖掘煤炭的资源潜力。第二是改变煤炭的使用方式,逐步在下游发电等产业中以半焦替代煤炭作为燃料。第三是开发半焦净化装置替代现有的电厂脱硫和烟气净化装置,以系统地降低煤炭使用过程形成的污染。

(一)煤热解产业的发展现状

总结近年来我国煤炭热解产业的发展历程,可以看到以下主要特点:

第一,煤热解产业已发展到相当大的规模。到2009年,陕西榆林地区的热解半焦(兰炭)生产能力已达到4000万吨,内蒙德鄂尔多斯地区生产能力1100万吨,宁夏的生产能力在500万吨左右,其他煤炭资源省区也有规模不等的发展。兰炭产业的发展对地区经济的发展发挥了重用的作用。

第二,煤热解产业的主要产品方向仍局限在以半焦(兰炭)为主要产品的发展阶段,焦油、燃气等高附加值产品的利用水平较低。半焦主要作为碳质还原剂已广泛应用于高炉喷吹、铁合金、电石以及合成氨等行业。由于这些市场的需求规模相对较小,在生产能力迅速发展的背景下,生产能力过剩状况日渐突出。同时由于油气产率低,半焦价格难以满足发电产业对燃料价格的要求。

第三,热解生产技术采取了由低向高逐步推进的方式,主流生产技术已从土法炼焦发展到以榆林三江炉(内燃内热式连续直立方型炉)为代表的具有较高热效率的炉型11,资源综合利用和环境保护的水平得到了一定程度的提高,但液体和气体综合产出率指标仍较低。

第四,部分较为先进的技术逐步进入热解产业。其中最具代表性的是榆林地区在2009年开始建设的半焦、焦油和煤气百万吨级项目。该项目采用了大连理工大学固体热载体工艺。单套装置规模达到年利用原煤100万吨级,在采用陕西神府煤的条件下,油气综合产率可达到20%。

第五,在研究领域中,国内相关研究机构和大学在广泛借鉴国外已有的大型试验装置和研究成果的基础上,对先进的煤热解技术进行了大量的探索和试验,在试验装置上取得了较为理想的成果,如液气综合产出率达到30―40%,加氢条件下半焦脱硫率达到90%等。

第六,由于缺乏足够的资金支持,大量的试验是在远远低于生产装置规模的水平上进行,进入后期的工程化和产业应用时,大量的工程技术问题需要重新认识和研究。

由于提高焦油和可燃性气体的产出率是热解产业提高综合经济效益的基本途径,逐步以先进的热解技术替代现有技术,提高液体和气体产品综合产出率已成为煤炭热解产业的基本共识。面临的基本问题与大多数产业的发展历程极为类似,即:如何使先进技术尽快实现大规模产业化,以实现产业升级。

(二)先进热解技术的产业化

综合现有的研究成果,先进的热解技术应当具有以下基本特征:

第一,液体和气体产出率达到原料煤干重的30%以上,对保障国家油气需求形成实质性贡献,并为提升热解过程的经济效益奠定基础。热解技术逐步向中温、快速热解、小直径煤粉、固体热载体、生物质共热解加氢方向发展,反映了提高油气综合产率的基本要求。

第二,热解半焦中的硫磷等杂质脱除率达到90%以上,为后续发电、热力等产业采用半焦替代原煤,实现传统污染物12近零排放奠定基础。在热解工艺中采用加氢、生物质共热解和选择适当的添加剂技术可在提高油气综合产出率的同时,较大幅度提高杂质脱除率。

第三,热解生产装置的大型化、连续化和低能耗。单套装置的年处理原煤能力达到200―500万吨,独立热解工艺的热效率应达到90%以上。这将导致大流量的自由落下式热解反应器逐步成为热解的主流反应装置,同时,需要强化对热解反应器和管路系统的保温,减少装置本身的热容以降低热解过程的热损耗。

第四,煤的热解过程与气化、发电等后续利用过程实行联合生产,以进一步降低系统能耗,特别是半焦直接进入锅炉或直接气化。

从技术面看,先进热解技术的产业化难度要远低于气化和直接液化。

从热解工艺特点看,以焦油和可燃性气体制取为主要目标的煤热解装置最高工作温度在600―700度,在这一温度条件下,绝大部分金属结构件和控制执行器件可以可靠地工作。

快速热解可以在数秒至数十秒间完成热解反应,并且可采用连续通过型工艺流程使物料快速且连续地通过反应器。因此,可使相同体积的反应器的处理流量增加,从而在较少的投资和较低的能耗水平上实现较大规模的生产能力。

装置流程短,系统相对简单。与煤气化工艺不同,煤炭热解工艺采取绝氧加热方式,生产流程不需要氧气支持,因此生产系统不需要大型空分装置。

在采用固体热载体加热的条件下,热解产出气体体积和产出气体中粉尘数量显著地少于气化装置。粉尘分离装置和气体净化装置的处理能力和处理难度均低于煤气化工艺。但是,热解焦油在管路系统中凝聚对装置的稳定运行会形成不利的影响。

目前,先进热解技术尚未经过大规模生产装置的验证,相关的装备制造业尚未形成。已有的装置大多是由研究机构自行设计和配套,相关产业经验严重不足,工作单元和功能模块间的匹配性较差,将这些实验室技术转变和集成为一个完整的生产体系仍将需要进一步的工作。这些因素将会对于先进热解技术的产业化进程带来一定的制约作用。

(三)逐步推广半焦在发电产业中的应用

煤的热解是一个多产品的生产过程,在获得焦油和燃气的必然同步副产大量的半焦。如果这些半焦不能得到有效的利用,焦油和燃气的生产自然也无法进行。由于工业还原和气化领域,如高炉喷吹、铁合金、电石行业以及合成氨等领域对半焦的需求量是有限的,因此,热解产业的发展规模,以及可以产出的焦油和燃气的数量是由半焦能够替代原煤作为发电用煤、供热用煤以及各类工业锅炉用煤的规模所决定。换言之,未来国家的油气资源自给率和能源安全在相当大程度上取决于半焦对原煤的置换率。

半焦本身是一种良好的固体燃料。与煤炭相比,有着多方面的优点:

一是半焦具有较高的热值、更好的孔隙结构、更好的可磨性,以及较低的含硫量及灰份。二是半焦可以通过气化工艺转变为以一氧化碳和氢为主的可燃性气体,用于燃气轮机联合机组发电。三是由于半焦中挥发份比重较低,且再挥发的温度较高,半焦的运输储存过程中热值损失极小。通常情况下,原煤在运输储存过程中的热值损失约占原煤热值的5―7%。四是在煤的热解过程中,较高的焦油和燃气产出率已经分担了绝大部分原料成本,作为发电燃料,比原煤有着显著的成本优势。

同时,由于在热解过程中原料煤中的挥发份大部分析出,从着火温度、燃烧反应活化能、最大燃烧失重速率、残碳率等技术分析指标衡量,来自各类煤种的半焦燃烧特性要低于烟煤而好于无烟煤13。因此,将半焦用于现有的粉煤锅炉或循环流化床锅炉需要对现有设备进行必要的改造,并对控制程序进行相应的调整。基于半焦在燃烧特性方面的局限,以及传统工艺生产的半焦价格偏高,因而在现有发电行业中,尚无大规模采用半焦作为燃料的案例。

五、创造一种新的产业发展模式

多年来,每当新的技术和新的产业机会出现时,一哄而上,攻城掠地,重复建设,而后问题重重、破产淘汰、拖累银行几乎成为中国产业发展的基本模式。煤热解产业要避免重蹈覆辙,需要一种新的产业发展模式。

结合热解产业发展的特点、现状和需要解决的主要问题,可能的发展模式至少应当包括以下几方面:

第一,以完善先进热解技术和半焦应用技术体系为起步。优先完善已有的先进热解技术,解决现存的技术问题,稳定提高油气综合产率到20―25%,实现工艺流程和功能单元的合理化、模块化。

第二,同步开发和研制焦油、燃气和半焦等中间产品的应用技术,重点解决半焦用于粉煤锅炉、循环流化床锅炉和半焦气化的相关技术问题,以保障产业化进程的展开。

第三,着力于相关生产装置的大型化和国产化。新技术产业化的关键在于大型成套生产装置的研制和大型成套装置的批量化生产,为避免前一阶段煤化工产业发展中过度依靠引进技术的状况重复发生,应将生产装置的大型化国产化作为产业化的关键和基础。

第四,以大型综合性示范基地建设为依托。建设一组采用不同类型的先进热解技术和中间产品应用技术的工业化中试基地和原煤转化能力100万吨以上的样板装置,以取得这些大型装置的设计、制造和运行经验。同步建设配套的煤炭生产基地,保证工业化中试基地和多个大型样板工厂的原料来源。

第五,以实体性产业联盟为载体。由大型煤炭生产企业、大型装备制造企业和具有研究基础的研究机构共同组成实体性产业联盟,共同承担技术和装置的研发、制造和大型综合性示范基地建设。

第六,选择具有产业经验和产业基础的地区为试验区。鉴于榆林地区的煤炭资源较适应于热解生产、煤炭热解产业发展规模最大,生产技术相对领先、中间产品加工初具规模,应重点考虑在榆林地区建立大型综合性示范基地。

第七,政策扶持与严格监管相结合。总结前一阶段煤化工产业的经验,在热解技术产业化的初期阶段,应严格准入管理,从严限制大型热解项目的审批,尤其需要限制利用借机圈占煤炭资源的现象发生,包括前一阶段中圈占了资源而不能履行承诺的煤化工项目借机拖延对资源的占用和转向煤炭开发。

第八,在取得经验的基础上,同步制定相关的产业政策和行业标准,包括准入规则、行业监管规则、工艺流程标准、产品标准等,为热解产业后续的发展创造有序的产业环境。

注:

1、对国际能源署对中国能源需求的预测数据存在不同的观点。但这一预测是分类数据较系统的预测,仅供参考。

2、舒歌平主编,煤炭液化技术,煤炭工业出版社,2003年。

3、国家标准局,《中国煤炭分类国家标准》GB5751-86

4、本部分论述综合自相关文献,由于作者的疏漏,未能查清出处,仅向相关文献的作者致歉。

5、根据国家标准,1吨原煤的热值为20.91GJ,10亿吨原煤的总热值为20.91EJ.

6、热解工艺的热效率可以达到85%左右,半焦、焦油和可燃性气体的产出率和热值因原料煤和热解工艺不同,有较大差别。这里仅按原煤估算。半焦热值每吨按25GJ,焦油热值每吨按30GJ吨,可燃性气体热值按每吨20GJ估算。原煤以10%含水率计,半焦含水率以5%计,焦油和可燃性气体忽略含水率。根据现有热解生产装置和实验室装置的运行和试验数据看,上述参数均属于适度先进水平。

7、以大连理工大学60万吨固体热载体热解装置,采用陕北神府煤为例。

8、兰新哲、尚文智等,陕北半焦炭化过程能耗分析,煤炭转化,第32卷,第2期,2009年4月

9、数据来自文献8唐宏青,科学发展煤化工的探索与建议,煤化工,2009年第1期(总第140期),2009年2月。

10、榆林发改委,转变观念 科学发展 做大做强兰炭产业,榆林兰炭产业调研报告。2008年4月。研究报告中的数据是以陕西榆林地区各类投资项目的实际数据或可行性研究报告数据为基础整理。

11、榆林三江炉的热解热效率达到85―87%。兰新哲、尚文智等,陕北半焦炭化过程能耗分析,煤炭转化第32卷第2期2009年4月

12、传统污染物是指在煤的利用过程中除二氧化碳以外的其他污染物质。

13、本部分结论主要来自文献:仝晓波,申春梅等,煤拔头半焦燃烧特性,过程工程学报,第9卷,第5期,2009年10月

(作者单位:国家发展改革委经济体制与管理研究所)