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我们要找到高效环保利用低阶煤方法

 “目前所提出的低阶煤综合利用是为了解决怎样合理、环保、安全的利用低阶煤,否则到2015年,我国褐煤产量将达到8.9亿吨,从这个产量来看,我们的能源浪费和环境承受能力届时将会面临严峻的挑战。”日前,国家能源低阶煤综合利用研发中心主任夏吴在接受本报记者专访时说。“高阶煤种在我国的储量高达45%以上,目前还远没有到资源枯竭的程度。低阶煤开采利用实际已经进行到了一定的规模,不让开采低阶煤肯定做不到,我们要做的是如何找到高效利用低阶煤的方法。”

  夏吴认为,低阶煤提质是为了更环保高效安全的利用它。目前国内外低阶煤提质技术已达数十种,其中仅我国热解技术就达几十种。但除少数技术外,大都没有经历工业示范装置有置信度的验证,超越阶段地使用未被商业示范成功验证的技术,不仅会造成资产的闲置,而且还会导致资源的浪费。

  不能达标达产,非煤种的因素较多

  目前,我国低阶煤储量大,分布广,占煤炭总储量的55%。但由于低阶煤高水分高挥发分的特点,不利于长途运输和储存,限制了低阶煤作为大宗能源的广泛利用,并且其应用技术不当会对环境造成严重影响。

  “低阶煤已经在发电、化工以及民用日常生活中实际投入应用,有的地区甚至是比较大规模的利用。”夏吴对记者表示,从全球范围来看,90%的低阶煤用于发电,发电技术是成熟的,由于煤价低,其经济上一般也没有问题,只是低阶煤发电效率明显低于高阶煤发电,单位电量废气排放总量也比采用高阶煤大,所以,持续进行技术改进,提高能量利用效率,是低阶煤发电企业一直进行技术改进和研究的重点。

  “由于褐煤含水量高,热效率低,褐煤中类石油成分全部作为普通燃料被燃烧,不是最大化提高资源利用效率的方式。”夏吴认为,褐煤由于含水量高,能量密度低,相对于烟煤用于发电存在诸多挑战。

  夏吴介绍,褐煤第二大应用领域,是褐煤通过气化生产大宗化工原料或气态能源产品,其中有成功的的例子,也有运行不是很理想的项目。

  我国在上世纪九十年代后期就有多个恩德炉流化床气化褐煤生产大宗化工原料合成氨和甲醇的工厂,有很多工厂仍然在运行,有良好的经济效益。当然和气流床相比较,流化床不是最先进的技术。

  中国大唐电力有采用干粉进料气流床气化褐煤生产聚丙烯的工厂,这是世界第一个采用褐煤做原料的特大型化工装置。这一工厂已经开车,一直都在运行,说明技术上没有大的问题。

  “有些现象让人揪心。”夏吴说,“目前国内投运的一些大型项目运行不是很理想,不能达标达产,投资超概算,其中非煤种因素很多。事实上,这一现象体现了跨行业大型项目的项目管理、运行管理过程中的一些共性问题,特别是技术管理方面的问题。”

  “实际上诸如此类的问题,在其他行业也常有发生,只是项目影响力小,未引起重视,可谓是通病,与技术的可实现性无关。”

  同一种技术,又可用于不同提质目的

  “低阶煤提质是为了更环保高效安全的利用它。”夏吴介绍,出于不同的目的,我们开发了不同的低阶煤处理技术,同一种低阶煤处理技术反过来又可以用于不同提质目的。

  目前国内外低阶煤提质技术已达数十种,其中仅我国热解技术就达几十种。主要分为干燥、成型提质,干燥、热解提质,干燥催化解聚热解技术三大类。

  “其中,我国目前正在开展催化解聚热解的研发创新工作,这一技术是走在世界前列的,相信这也将是一个里程碑式的技术进步。”据了解,这项技术在实验室已经取得了突破性进展,结合前述的干燥热解提质装置可以大大提高低阶煤中有机物的利用率,得到更多的焦油产品。目前正在筹建中试装置。

  夏吴以干燥、热解提质技术向记者举例分析,此项技术焦油回收率只有70%左右,况且低温煤焦油中重质组分较多,夹带煤粉,半焦产品容易脆裂,破裂后容易产生扬尘,没有根本改善产品运输的环保和安全性能。

  这种技术如果用于低含油量的低阶煤,企业只是得到焦油产品和煤产品商业出售,在商业上也是很难获得成功的,如果用于低价煤利用项目的前置技术手段有目的地使用则是非常有意义的。如对于有些地区煤中含油量高达10%以上,企业单独采用这一技术其效益也是相当可观的。

  “所以我们可以把这种技术,用于低阶煤电厂燃料煤的预处理,以达到大大降低环境污染,同时也可以把这种技术用于改善产品煤质,让低阶煤可以制造高浓度水煤浆,用于先进环保的水煤浆气化技术,建设现代煤化工厂。”

  反复整改,导致资源配置浪费

  近年来,我国低阶煤提质技术突破了单一的热解提质拓展至干燥、成型、热解三大领域,通过干燥-成型、成型-块煤气化、热解-焦油加氢等技术的结合实现了低阶煤的梯级利用。

  “但目前低阶煤提质项目也存在一些问题和不足。”夏吴认为,“除少数技术外,多数技术的成熟性没有达到商业推广的程度。”现代煤化工技术的开发历程是实验室研究、工业示范、商业示范、商业推广过程。

  目前国内使用的提质技术,除少数技术外,大都没有经历工业示范装置有置信度的验证,即便如此有些技术还被广为使用。因此,常常发生由于安全、环保、能耗指标不能达到预期的设计要求,设备运行可靠性不高长期反复整改的现象,不仅造成资产的闲置,而且还导致资源配置的浪费。

  “由于煤炭黄金十年已经过去,已经不会高位运行。安全、环保的低阶煤提质类项目,投资额度一般都不低,由于有些项目采用的原料煤种中含油量不大,在扣去高附加值的油气副产品收益后,其单位产品成本仍高于优质烟煤的价格,这类项目,在相当长的时间内,即使实现满负荷长周期稳定运行时也无法达到当初的预期效益。”夏吴认为。

  还有就是环境友好验证不足。“无论是什么工艺,褐煤提质项目都会有废水排放,因为褐煤中携带的水分和热解产生的水分,除一小部分用于冷激半焦(熄焦)后转入半焦,大部分随烟气排入大气中,如果这部分水汽不处理将会对环境造成危害。”

  “还有工艺存在回收焦油的工艺污水,这种污水的处理非常困难,解决环保问题应该引起企业的足够的重视。”

  做好顶层设计,才能更快更好发展

  夏吴认为,以褐煤干燥、热解为基础的煤基多联产技术是褐煤综合利用的重要方向。

  我国在褐煤综合利用产业化方面走在世界前面。褐煤发电、褐煤通过气化制造大宗化学品和气态能源都是如此。

  褐煤提质的分质利用技术,近几年在内蒙古地区褐煤产区发展状况良好,在建和已建项目有几十个之多。全世界只有中国有这样大投资和多样化的实践。但这些装置目前大多处于建设、试车阶段,和试车后的整改阶段,尚未实现稳定、连续和满负荷的商业运行。

  另外,我国目前正在开展以催化解聚热解的研发创新工作,这一技术是走在世界前列的,相信这也将是一个里程碑式的技术进步。

  据国家能源低阶煤综合利用研发中心提供的材料显示,我国低阶煤提质技术已超过二十种,其中热解技术达十三种,有些技术以处于国内领先水平。比如大唐华银和中国五环共同开发的“30万吨/年LCC低阶煤提质技术”今年4月初通过了国家能源局组织的鉴定,鉴定委员会一致认为该技术处于国内领先水平。

  虽然我国在低阶煤综合利用方面取得了长足发展,但夏吴认为,当前阻碍褐煤提质大规模实践最大的障碍依旧是技术问题,从政策的角度来讲,需要产业政策的引导和扶持。

  “煤种适应性有限,有的技术只能用块煤。”夏吴认为,产品质量差异大,有的提质煤产品仍然存在易氧化、易碎等问题,有的油品带粉严重,后续加工困难;有的半焦完全不含挥发分,后续利用困难。加上环保不过关,废气、废水排放强度高,污染物超标等各种因素影响,有些提质项目的安全、稳定、长周期运行困难,经济性较差。

  “这就需要国家政策的引导和支持。”夏吴说。国家应引导相关科研设计单位加大低阶煤的基础性和系统性研究,明确示范项目准入门槛,在单系列处理能力、能效、消耗和三废排放等方面设置严格的定额指标,禁止不成熟的技术做商业推广。

  夏吴同时认为,我国褐煤综合利用的很多现有路线看似合理,但在规模化、工程化应用上还存在着一系列难题,经济性也有待进一步提高,综合利用应稳步推进,不宜操之过急。

  “这是因为提质技术大多处于试验或示范阶段,距离工业化和商业化运行还有一定差距,企业要想明白,你的目的是什么?你是准备要半焦还是要油品?你用半焦或者油品去做什么?根据你的需要去选技术。”夏吴认为,煤化工产业技术含量高,投资强度大,要求项目业主具有较强的综合实力和风险防范能力。况且现有褐煤提质技术种类繁多、参差不齐,迫切需要政府有关部门介入,做好顶层设计,才能更快更好地引导其发展。(作者:闫志强)

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