近兩年來(lái)，一個(gè)長(zhǎng)期沉寂的傳統(tǒng)煤化工技術(shù)——煤熱解又重新熱了起來(lái)。陸續(xù)上馬的煤熱解項(xiàng)目不單單集中在煤炭資源豐富的內(nèi)蒙古、新疆和陜西等地，而且在山東、河南、甘肅等地也是熱度高漲。有企業(yè)提出直接上馬年產(chǎn)500萬(wàn)噸以上項(xiàng)目，而且這種同時(shí)產(chǎn)油產(chǎn)氣產(chǎn)半焦的煤炭分質(zhì)利用模式也被地方政府推崇，列為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型項(xiàng)目，督促企業(yè)上馬。
2013年3月29日，新疆慶華集團(tuán)煤炭分質(zhì)綜合利用項(xiàng)目正式破土動(dòng)工，擬建一期工程規(guī)模為年處理400萬(wàn)噸干煤(折原煤約500萬(wàn)噸)，主要包括400萬(wàn)噸/年煤炭中低溫?zé)峤夂?0萬(wàn)噸/年煤焦油加氫項(xiàng)目。
2014年5月24日，新疆京能建設(shè)投資有限公司800萬(wàn)噸/年煤炭分質(zhì)綜合利用項(xiàng)目召開(kāi)可研評(píng)估會(huì)，主要產(chǎn)品為35萬(wàn)噸/年石腦油、95萬(wàn)噸/年輕質(zhì)燃料油、3.16萬(wàn)噸/年LPG。
2014年5月26日上午，酒鋼集團(tuán)公司、廣匯能源公司的1000萬(wàn)噸/年煤炭分質(zhì)利用項(xiàng)目開(kāi)工奠基儀式在嘉北工業(yè)園舉行。該項(xiàng)目先行啟動(dòng)一期150萬(wàn)噸煤炭干餾提質(zhì)及50萬(wàn)噸焦油加氫裝置。一期工程建成后，可年產(chǎn)提質(zhì)煤65萬(wàn)噸、1號(hào)加氫油12萬(wàn)噸、2號(hào)加氫油32萬(wàn)噸、加氫尾油1.5萬(wàn)噸、液化氣0.5萬(wàn)噸。該項(xiàng)目列入了甘肅省2014年省列重大項(xiàng)目，今年將重點(diǎn)推進(jìn)。
2014年7月4~6日，國(guó)家能源局能源節(jié)約和科技裝備司委托中國(guó)國(guó)際工程咨詢(xún)公司組織有關(guān)專(zhuān)家一次性論證通過(guò)了新疆準(zhǔn)東6個(gè)大型煤炭分級(jí)分質(zhì)綜合利用示范項(xiàng)目，以全面提升準(zhǔn)東經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)煤化工精細(xì)化發(fā)展水平。
為什么傳統(tǒng)的煤熱解項(xiàng)目近兩年投資熱情如此高漲?我國(guó)煤熱解項(xiàng)目整體運(yùn)行情況如何?當(dāng)前還面臨哪些問(wèn)題亟待解決?對(duì)此，記者進(jìn)行了深入調(diào)研。
傳統(tǒng)技術(shù)梅開(kāi)二度
煤熱解，也稱(chēng)煤的干餾或熱分解，是指煤在隔絕空氣的條件下進(jìn)行加熱，把煤里面的焦油和煤氣蒸發(fā)出來(lái)，得到焦油、煤氣、半焦的過(guò)程。據(jù)中國(guó)化工報(bào)記者了解，煤熱解與煤液化、煤氣化主要有以下幾點(diǎn)區(qū)別：
首先是工藝不同。煤液化是將煤在高溫下加氫裂解;煤氣化是煤在高溫條件下，以氧氣、水蒸氣或氫氣作氣化劑的一種反應(yīng);煤熱解是一種加熱蒸發(fā)的過(guò)程。
其次是得到的產(chǎn)品不同。煤液化得到的是柴油、汽油;煤氣化得到的是氣體;煤熱解能得到3種產(chǎn)品：焦油、煤氣、半焦。
此外，與煤氣化比，煤熱解產(chǎn)出的煤氣量少;與煤液化相比，煤熱解得到的燃料油比重大、密度高、十六烷值低，質(zhì)量不如煤液化的好。
該技術(shù)最早產(chǎn)生于19世紀(jì)，起源于德國(guó)，發(fā)明之初主要用于制取煤焦油，也用于生產(chǎn)煉鐵用焦炭和燃料氣。由于該技術(shù)的能源轉(zhuǎn)化率很高，一直被國(guó)內(nèi)外認(rèn)為是與煤氣化、煤液化并列的第三種煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)。
雖然煤熱解技術(shù)在19世紀(jì)就已出現(xiàn)，但受技術(shù)所限，生產(chǎn)的產(chǎn)品比較簡(jiǎn)單，當(dāng)時(shí)主要用于制取燈油和蠟。19世紀(jì)末，因電燈的發(fā)明，煤熱解趨于衰落。第二次世界大戰(zhàn)前夕及大戰(zhàn)期間，納粹德國(guó)出于戰(zhàn)爭(zhēng)目的，建立了大型煤熱解廠，以褐煤為原料生產(chǎn)煤焦油，再高壓加氫制取汽油和柴油。戰(zhàn)后，由于大量廉價(jià)石油的開(kāi)采，煤熱解再次陷于停滯狀態(tài)。
在國(guó)內(nèi)，上世紀(jì)50年代，我國(guó)很多城市用的煤氣還是通過(guò)煤熱解產(chǎn)生。后來(lái)，隨著石化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，煤熱解技術(shù)漸漸萎縮，其經(jīng)濟(jì)價(jià)值也沒(méi)有得到最大限度地發(fā)揮。所以該技術(shù)雖在我國(guó)有一定的發(fā)展，但一直處于受冷落的狀態(tài)。近年來(lái)，隨著煤化工產(chǎn)業(yè)的興起，這種已經(jīng)有上百年發(fā)展歷史的傳統(tǒng)煤化工技術(shù)也老樹(shù)開(kāi)新花，帶起了一股研發(fā)與上馬熱潮。
業(yè)內(nèi)專(zhuān)家表示，熱解屬于傳統(tǒng)的煤化工技術(shù)，是很多年前就有的技術(shù)。只是由于過(guò)去的利用技術(shù)不高，其經(jīng)濟(jì)價(jià)值沒(méi)有得到發(fā)揮?，F(xiàn)在，隨著相關(guān)技術(shù)的提高，煤熱解有望向大型化、一體化、多聯(lián)產(chǎn)的方向發(fā)展。
針對(duì)各地陸續(xù)上馬煤熱解項(xiàng)目熱度不減的形勢(shì)，記者在近期調(diào)研中，卻聽(tīng)到專(zhuān)家這樣的評(píng)價(jià)：
“目前，年產(chǎn)30萬(wàn)噸以上的裝置沒(méi)有一套能連續(xù)開(kāi)起來(lái)的?！闭f(shuō)這話(huà)的是考察過(guò)國(guó)內(nèi)多家煤熱解裝置的延長(zhǎng)石油集團(tuán)西灣煤化工項(xiàng)目籌建處技術(shù)顧問(wèn)李佩玉。
“目前煤熱解項(xiàng)目還沒(méi)有哪一項(xiàng)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)安全、穩(wěn)定、長(zhǎng)周期經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。”石油化工規(guī)劃院能源化工處高級(jí)工程師劉思明也表達(dá)了如此觀點(diǎn)。
既然煤熱解項(xiàng)目運(yùn)行并不盡人意，為什么近年來(lái)煤熱解項(xiàng)目投資熱情如此高漲?
三大問(wèn)題難以攻克
業(yè)內(nèi)專(zhuān)家表示，目前煤熱解產(chǎn)業(yè)還存在不少問(wèn)題，有待進(jìn)一步解決。
一是技術(shù)還不成熟。
劉思明告訴記者，煤熱解還處于觀望期，要說(shuō)哪種技術(shù)好，都還缺乏工業(yè)化裝置連續(xù)化穩(wěn)定運(yùn)行的支撐。
全國(guó)煤化工設(shè)計(jì)技術(shù)中心主任、中國(guó)工程設(shè)計(jì)大師李大尚表示，當(dāng)前煤熱解技術(shù)還不成熟，工業(yè)技術(shù)還不過(guò)關(guān)，焦油里面灰含量高，分離困難。而且焦油在煤氣里面，整個(gè)系統(tǒng)容易堵塞，分離也很困難。
李佩玉則明確表示，煤熱解、電、氣、油一體化聯(lián)合生產(chǎn)還存在一定的技術(shù)難題，熱解過(guò)程中的氣液產(chǎn)品收率和品質(zhì)控制沒(méi)有實(shí)現(xiàn)突破;焦油中灰含量達(dá)20%，分離困難，不能市場(chǎng)應(yīng)用，裝置根本無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行;半焦的加工主要為濕法熄焦，熱能損失大;濕法熄焦工藝實(shí)際運(yùn)行中噸煤水耗高達(dá)0.6噸，會(huì)產(chǎn)生大量難以處理的煤泥水，環(huán)境污染嚴(yán)重;褐煤中攜帶的水分和熱解產(chǎn)生的水分，除一小部分用于冷激半焦(熄焦)后轉(zhuǎn)入半焦，大部分隨煙氣排入大氣中。另外，熱解得到的半焦粉化嚴(yán)重，揮發(fā)分較低，燃燒性大大降低，質(zhì)量難以滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)鐵合金、電石等行業(yè)的指標(biāo)要求，市場(chǎng)需求和適用范圍受限。
二是有待工程化。
劉思明認(rèn)為，目前，干燥、熱解的機(jī)理研究相對(duì)滯后，這會(huì)在一定程度上制約工程化。因此，目前的示范項(xiàng)目應(yīng)當(dāng)針對(duì)存在的工程化問(wèn)題進(jìn)行攻關(guān)，加強(qiáng)反應(yīng)調(diào)控和油氣質(zhì)量控制能力;研究煤層厚度、停留時(shí)間、氣化溫度、產(chǎn)品組分間的關(guān)系，盡快實(shí)現(xiàn)熱解的定向轉(zhuǎn)化，盡可能多地生產(chǎn)高附加值輕質(zhì)油氣產(chǎn)品和高質(zhì)量的半焦產(chǎn)品;優(yōu)化工藝流程，實(shí)現(xiàn)熱解過(guò)程自身的熱量平衡。
三是工藝待優(yōu)化。
劉思明表示，由于缺乏對(duì)煤質(zhì)與工藝條件間變化規(guī)律的深入研究，導(dǎo)致無(wú)法在煤質(zhì)變化時(shí)對(duì)工藝過(guò)程中的控制溫度、氧量、粒度、介質(zhì)特性等條件做出及時(shí)、準(zhǔn)確的調(diào)整。當(dāng)前應(yīng)當(dāng)加大對(duì)褐煤熱解過(guò)程的基礎(chǔ)研究，深入了解褐煤熱解過(guò)程中的行為變化和外部條件對(duì)其的影響。
“煤熱解應(yīng)當(dāng)從整體上考慮產(chǎn)品的用途，必須解決半焦的利用問(wèn)題。”上海兗礦能源科技研發(fā)公司總經(jīng)理孫啟文表示，“1000萬(wàn)噸/年煤熱解一年要出半焦700萬(wàn)噸，這么多的半焦怎么利用是個(gè)問(wèn)題。不能最高端的油氣提取了，最難處理的半焦放那里了?！?/P>
多聯(lián)產(chǎn)應(yīng)是最佳選擇
面對(duì)當(dāng)前存在的一些問(wèn)題，接受采訪的業(yè)內(nèi)專(zhuān)家一致認(rèn)為，煤熱解可以走出新路，但前提是綜合利用產(chǎn)物，要走規(guī)?；?、多聯(lián)產(chǎn)的路子。
據(jù)了解，利用褐煤發(fā)展煤熱解、走規(guī)?；?，在國(guó)際上也有先例。目前，國(guó)外主要的褐煤加工技術(shù)有德國(guó)的低溫?zé)峤夤に嚒⑶疤K聯(lián)的褐煤固體熱載體熱解工藝、美國(guó)的溫和氣化技術(shù)、日本的煤炭快速熱解技術(shù)和加拿大的阿特伯干餾技術(shù)等。
近幾年，國(guó)內(nèi)煤熱解新工藝的開(kāi)發(fā)，也給煤熱解的規(guī)?；?、多聯(lián)產(chǎn)提供了技術(shù)上、工程化上的探索。但是，現(xiàn)有煤熱解技術(shù)大多停留在半焦-焦油-煤氣階段，半焦、焦油作為初級(jí)產(chǎn)品簡(jiǎn)單出售，煤氣放空或燃燒，屬于短期、粗放式的生產(chǎn)方式，能源轉(zhuǎn)化效率低。循環(huán)流化床熱-電-氣多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了煤、電、氣、油一體化聯(lián)合生產(chǎn)，但尚存在一定的技術(shù)難題。同時(shí)，也缺乏對(duì)煤氣、焦油等副產(chǎn)物的配套回收工程。目前的煤熱解單爐年生產(chǎn)能力為2萬(wàn)~5萬(wàn)噸，甚至更小，單爐只有提高至百萬(wàn)噸級(jí)規(guī)模才能形成高效的產(chǎn)業(yè)化規(guī)模。
不過(guò)，多位業(yè)內(nèi)人士也指出，國(guó)內(nèi)熱解多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)工業(yè)化還處于起步階段，因此應(yīng)堅(jiān)持先示范后推廣的原則，不可一哄而上。今后應(yīng)先對(duì)幾萬(wàn)到幾十萬(wàn)噸煤熱解示范裝置存在的技術(shù)難題進(jìn)行攻關(guān)，保證示范裝置長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行。
此外，也有專(zhuān)家指出，對(duì)于煤熱解的投資，應(yīng)當(dāng)從整個(gè)多聯(lián)產(chǎn)角度計(jì)算。
據(jù)了解，熱解產(chǎn)的焦油量以及加氫得到的燃料油量很少，大部分煤其實(shí)都是變成了蘭炭，如果不對(duì)蘭炭進(jìn)行有效利用，等于做了一個(gè)不完整的工廠。比如，建設(shè)380萬(wàn)噸/年的煤熱解項(xiàng)目，生成的煤氣為4.56億立方米/年，另有50萬(wàn)噸/年煤焦油加氫、190萬(wàn)噸/年粉焦作為16億立方米/年合成氣項(xiàng)目的原料及燃料，建設(shè)此完整工廠的總投資要80億元以上，遠(yuǎn)高于報(bào)告宣稱(chēng)的數(shù)字。此外，熱解后煤焦油加氫的氫氣就要靠煤的氣化、空分和凈化得到。因此，多聯(lián)產(chǎn)的投資只能算總賬，沒(méi)辦法對(duì)每個(gè)產(chǎn)品進(jìn)行分?jǐn)偂?/P>
堅(jiān)持先示范后推廣
多位專(zhuān)家還強(qiáng)調(diào)，目前的技術(shù)都沒(méi)有經(jīng)歷工業(yè)示范裝置有置信度的驗(yàn)證，已經(jīng)投產(chǎn)的裝置常常發(fā)生由于安全、環(huán)保、能耗指標(biāo)不能達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)要求，設(shè)備運(yùn)行可靠性不高，長(zhǎng)期出現(xiàn)反復(fù)整改的現(xiàn)象。因此，煤熱解應(yīng)當(dāng)堅(jiān)持先示范后推廣。
李大尚表示，煤熱解經(jīng)濟(jì)規(guī)模至少在幾百萬(wàn)噸以上。當(dāng)前應(yīng)當(dāng)解決示范裝置存在的問(wèn)題，使其能夠長(zhǎng)周期穩(wěn)定地運(yùn)行起來(lái)。
國(guó)家能源低階煤綜合利用研發(fā)中心主任夏吳認(rèn)為，我國(guó)褐煤綜合利用的很多現(xiàn)有路線看似合理，但在規(guī)?；⒐こ袒瘧?yīng)用上還存在著一系列難題，經(jīng)濟(jì)性也有待進(jìn)一步提高，綜合利用應(yīng)穩(wěn)步推進(jìn)，不宜操之過(guò)急。
據(jù)記者了解，重點(diǎn)發(fā)展煤熱解的陜煤化集團(tuán)今年面向國(guó)內(nèi)外發(fā)布的科研項(xiàng)目，要求進(jìn)行中低溫?zé)峤庥蜌馀c熱解粉焦氣固在線分離技術(shù)及關(guān)鍵設(shè)備開(kāi)發(fā)研究，除塵后焦油中含塵量要求≤5%wt;中低溫?zé)峤獍虢垢上ń辜夹g(shù)及關(guān)鍵設(shè)備開(kāi)發(fā)，要求半焦顯熱吸收率≥80%，排焦溫度60～80℃或更低，進(jìn)一步提高能源利用率。同時(shí)，對(duì)中低溫?zé)峤猱a(chǎn)物粉焦也要求綜合利用，提出粉焦替代鍋爐燃料技術(shù)開(kāi)發(fā)研究，要求粉焦摻燒比大于50%;粉焦替代高爐噴吹原料技術(shù)開(kāi)發(fā)，要求粉焦摻噴比例大于60%。
夏吳指出，國(guó)家應(yīng)引導(dǎo)相關(guān)科研設(shè)計(jì)單位加大對(duì)低階煤的基礎(chǔ)性和系統(tǒng)性研究，明確示范項(xiàng)目準(zhǔn)入門(mén)檻，在單系列處理能力、能效、消耗和“三廢”排放等方面設(shè)置嚴(yán)格的定額指標(biāo)，禁止不成熟的技術(shù)商業(yè)推廣。超越階段使用未被商業(yè)示范成功驗(yàn)證的技術(shù)，不僅會(huì)造成資產(chǎn)的閑置，而且還會(huì)導(dǎo)致資源的浪費(fèi)。
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