今后十年是煤化工发展的黄金时期,但由于我国面临更大的资源和环境压力,发展低阶煤的分质转化应高标准严要求。
褐煤、长焰煤等低阶煤资源储量丰富,占我国煤炭储量及煤炭产量50%以上,但由于低阶煤水含量高,直接燃烧或气化效率低且现有技术无法充分利用其资源价值,导致了煤炭资源的巨大浪费。依据低阶煤的组成与结构特征,形成低阶煤的清洁高效梯级利用技术体系,开发出低阶煤的清洁高效利用新途径,在热解、提质、气化和合成等方面取得突破,实现其合理优化利用,意义十分重大。
一、煤化工技术创新成果显著
褐煤、长焰煤等低阶煤在我国煤炭储量及目前煤炭产量中占55%以上,储量达5612亿吨。而低阶煤煤化程度低、水含量高,直接燃烧或气化效率低,使低阶煤的开发利用受到诸多限制。根据低阶煤资源的特点,开发低阶煤的清洁高效利用的新途径非常必要。
我国经过几十年的努力,在现代煤化工领域实现了重大突破,大型煤气化(000968,股吧)技术、煤制油、煤制烯烃、煤制乙二醇等方面取得了一大批具有自主知识产权的科技创新成果,技术水平总体上已处于国际领先地位。煤化工的发展离不开对煤种的适应性,不同的煤种决定了加工利用的科学途径。利用低阶煤的化学特性,开发低阶煤的清洁高效利用的新途径是非常必要的。协调解决煤炭利用过程的效率与环境问题,是当前我国能源发展的现实选择和必然要求,也是保障我国能源安全、促进我国经济可持续发展、缓解我国面临的巨大环境压力的一项重大而长远的战略性任务。
根据煤炭的粒度,采用不同的热解技术,对煤炭进行分质利用,生产出市场紧俏的清洁能源产品。对热解产生的煤气经净化后,分离出氧气、甲烷及合成气,进而产生乙二醇等精细化工产品。对煤焦油进行深加工,通过甲苯、甲醇耦合产生对二甲苯,进一步生产聚酯等工程材料。
虽然在煤炭分质高效转化多联产工程示范项目中取得了一定成果,但仍需要技术升级和优化。这需要以企业为主的“产、学、研”结合为技术支撑,对低阶煤分质高效转化多联产体系中的关键技术进行升级开发。
虽然低阶煤提质技术开发研究多年,但迄今在大工业规模能连续运转的很少。受能源需求以及低阶煤的巨大市场价值的驱动,全国各大企业均投入大量的资金和人力,力争推出有技术和市场竞争力的低阶煤提质工业化技术。
针对褐煤,据不完全统计,全国已在建及计划的提质项目的总处理能力达到2.7亿吨/年,其中在建的约有1.2吨/年。
技术成熟程度是低阶煤分质转化利用成功的关键。要进一步加强联合攻关,加大新技术和装备的开发和应用,不断提高系统集成的水平,促进工程设计、装备制造和技术工艺的配套协调,为低阶煤产业健康发展提供强大的技术支撑,
二、加强低阶煤种提质技术研究
近年来,我国褐煤的生产量大大增加,年生产超过2.0亿吨褐煤,由于褐煤内在水分高达17~43%,可以通过降低产品水分,提高发热量,降水提质。
我国由于资源分布,从东往西、从南往北,煤种逐渐年轻化,东南地区煤种主要是较高变质程度的无烟煤、贫瘦煤、气肥焦煤,往西部主要是长焰煤和褐煤,蒙东、辽北、吉南和云南小龙潭矿区主要是褐煤,东南部地区由于开采早、开发强度大,资源已经严重枯竭,产量快速下降,而西北地区的陕北、蒙西、宁东、新疆是东部资源枯竭矿区的主要接替区,是未来大型煤炭基地的建设重点,但是这些地区煤种主要是长焰煤和褐煤,尤其是蒙东地区,全部为褐煤,热值只有3500cal/kg左右,原煤的发热量严重下降,预计未来十年内,我国褐煤产量有可能达到5亿吨左右。
而随着褐煤、长焰煤、不粘煤等低阶煤资源大规模开发,目前还无法全部就地消纳利用,但由于其发热量低、水分高的性质,原煤长途运输浪费资源严重,急需进行提质。目前提质主要有以下方向,一是干法选煤技术方向,二是煤炭干燥脱水技术设备研制。
现代煤化工刚刚起步,各地发展的热情高涨,要吸取以往一哄而上、重复建设的教训,在低阶煤分质转化技术还未成熟之前,要根据煤资源、水资源、环境容量、交通运输等条件,综合论证、科学布局,坚持一体化、基地化、大型化、现代化基地建设。