中国煤炭清洁高效利用技术国际. 竞争力分析

Energy of China - - 卷首语 -

樊金璐1,宋 梅 2

(1. 煤炭科学研究总院 煤炭战略规划研究院,北京 100013;2. 中国矿业大学(北京)管理学院,

北京 100083)

摘要:本文围绕煤炭清洁高效利用未来发展的主要方向,从煤炭加工、燃煤发电、煤炭

深加工等方面总结了煤炭清洁高效利用技术发展现状,从技术及其应用方面对比分析了国内外技术发展水平,通过对比分析结果表明中国煤炭清洁高效利用技术总体处于国际领先水平。另外,本文还分析了我国煤炭清洁高效利用技术“走出去”的现状,总结了煤炭清洁高效利用技术在国内应用的潜力,提出应继续推广应用煤炭清洁高效利用技术及其进一步“走出去”的建议。

关键词:煤

炭利用;清洁高效;国际竞争力;“走出去”战略中图分类号:qh01 文献标识码:A 文章编号:1003-2355-(2018F02-0032-04 Doi: 10.3969Lj.issn.1003-2355.2018.02.006

Abstract: Focusing on the main direction for the future development of coal clean and efficient use, the status quo of technological development is summarized from three aspects: coal processing, coal-fired power generation and coal deep processing. qhe development levels of technological at home and abroad are compared from the technology applications. By contrast, the overall technology of clean and efficient coal utilization in China takes a leading position in the world. qhe status of China’s coal clean and efficient use for “going globally” is analyzedI and the potential of clean coal technology in China is pointed out. It is proposed to continue to promote the application of clean coal technology and “going globally” further.

Key words: Coal Utilization; Clean and Efficient; International Competitiveness; the “Go Globally” Strategy

0 引言

能源利用高效、清洁、低碳是能源革命的大趋势、大方向,面对日益凸显的能源与环境问题,推动中国的能源转型,实现能源清洁低碳化利用,成为中国能源发展的重要任务。煤炭清洁高效利用是煤炭能源革命的重要内容。我国煤炭清洁高效利用技术与装备经过多年攻关和工程化应用,取得了突破性进展 x1z,已成为我国煤炭行业持续健康发展的重要支撑。

1 煤炭清洁高效利用主要发展方向

煤炭利用方式主要包括燃煤发电、钢铁、化工、分散燃烧(包括工业炉窑、民用等) x2z,2016年我国煤炭消费量为 38.46 亿t,其中电力、钢铁、化工行业商品煤消费量分别为18.T5 亿 t、6.26 亿t和 2.61 亿 t ,分散用煤约 10 亿 t。煤电是我国煤炭的主要利用方向,发电用煤占煤炭消费总量的比重由 2000 年的 42B上升到近年来的50B 左右。现代煤化工技术的逐步成熟和商业化应用,将对解决我国一直面临的石油和天然气安全问题

具有重要意义,是未来发展的重要方向。

2 煤炭清洁高效利用技术竞争力

2.1 煤炭提质加工技术煤炭提质加工技术是煤炭清洁高效利用的基础,我国煤炭提质加工技术主要有煤炭洗选、低阶煤提质技术等。

在煤炭洗选方面,近 10 年来,我国原煤洗选加工快速发展,从 2005 年的 7.0 亿 t 增长到 2016年的 23.45 亿 t ,原煤入选率 68.9% (其中动力煤入选率约 56% )。截至 2016 年底,我国已建成千万吨级选煤厂 75 座,总设计入洗原煤能力超过11 亿 t,超过全国选煤能力的 42%,最大选煤能力规模达到 4000 万 t/a,进入世界先进水平行列 [3-4],但是在稳定性、自动化、智能化程度方面较发达国家还有一定差距。

在低阶煤提质方面,我国开发的中低温热解技术已经处于国际领先水平。河南龙成集团有限公司 1000 万 t/a 旋转床粉煤热解项目已经试生产,其单套装置处理能力达 100t/h,洁净煤、煤焦油、煤气产率分别为 71.53%、11.05%、9.87%。能源转换效率达到 90.7%,经济效益明显。陕煤化集团 1 万 t/a 气化—低阶煤热解一体化技术也处于示范阶段,利用热解半焦作为气化原料,热解煤气作为热载体为热解炉提供热量,在热量上实现自平衡,生产的热解焦油品质好,可实现能量、物料、产品、工艺和装置的多重耦合 [5-6],而国外相关研究还处于实验室阶段。

2.2 燃煤发电技术我国燃煤发电技术总体已经处于世界领先水平。在超(超)临界发电技术方面,我国具备制造 100 万 kW、31MPa、600ºC 等级发电机组的技术和能力,百万千瓦二次再热技术、间接空冷技术首次实现商业运行,截至 2016 年,我国百万千瓦机组数量达到 96台,比世界其他国家的总和还多;在循环流化床锅炉技术方面,我国自主研发的 600MW超临界循环流化床锅炉技术成功示范运行;25 万 kW IGCC、10 万 t二氧化碳捕集装置示

[7]

范项目建成投产 ;在烟气净化方面,截至 2017年 6月,超低排放改造已累计完成5.7 亿 kW,占煤电机组装机容量的 60%[8]。

在整体煤气化联合循环( IGCC )方面,以华能“绿色煤电”商业示范 IGCC(带 CCS )项目为例,运行结果表明,全厂净效率可达 41.08%,粉尘小于 0.6mg/m3,二氧化硫小于 0.9mg/m3,氮氧 化物小于 50mg/m3 ,粉尘和二氧化硫排放远低于天然气发电污染物排放标准。世界已投入运行的IGCC 容量一般在 50~250MW ,其中最大的为美国 FreeTown 电站的 440MW 机组 [9]。基于煤气化的多联产是将 IGCC 与煤化工技术耦合的能源系统,目前世界上唯一成功商业化示范运行的是兖矿集团的煤基甲醇—电—乙酸多联产系统。国内外燃煤发电技术比较见表 1。 2.3 煤炭深加工技术经过“十一五”、“十二五”的发展,我国煤炭深加工创新发展取得了一系列重大突破,攻克了大型先进煤气化、合成气转化、大型煤制甲醇、煤直接制油、煤间接制油、煤制烯烃、煤制乙二醇等一大批技术难题,开发了一大批大型设备,煤制油、煤制烯烃、煤制乙二醇等煤炭清洁高效转化示范工程顺利实施,我国煤炭清洁高效转化技术创新和产业化均走在了世界前列[10]。截至 2017 年 6月,我国煤制油产能达到843 万 t/a、煤制烯烃(甲醇)产能达到 656 万 t/a、煤制乙二醇产能达到 275 万 t/a、煤制天然气产能达到77.3 亿 m3。

世界大多数国家煤化工处于战略技术储备或

前期研究阶段,主要有美国大平原煤气化和南非SASOL 煤制油等少数项目,其发展速度放慢或停滞,国内煤炭深加工工程技术总体已经达到国际领先水平。国内外煤炭深加工技术比较见表 2。

3 煤炭清洁高效利用技术装备走出去

2013年,中国提出了“一带一路”的倡议,为丝绸之路沿线国家的共赢发展搭建了一个交流合作的平台,为我国煤炭行业先进技术与装备“走出去”创造了机遇,特别是乌兹别克斯坦、哈萨克斯坦、越南、印尼等新兴经济体煤炭产业处于快速上升期,输出先进的工程技术及工程服务,从而实现从产品输出到技术输出,提高了国际竞争力。

目前,我国洗选加工设备企业已经开拓美国、土耳其、印度、印尼、澳大利亚等海外市场,销售设备、运营洗选加工企业。我国先进煤电技术装备已经出口世界许多国家,截至 2016 年底,我 国已经以各种方式参与“一带一路”沿线 25 个国家煤炭项目 240 个,总装机达到 2.4 亿 kW ,向印尼出口百万千瓦机组、向印度莎圣电站出口6台 66 万 kW发电机组、向土耳其EREN 出口 2台 600MW 超临界机组、向巴西坎迪奥塔火电厂出口 35 万 kW机组等,其中我国在印度、印尼的装机规模分别占我国煤电海外项目的 51.6%、12.5%[11-12]。我国先进煤炭深加工技术逐步成熟,特别是我国自主研发的气化炉技术出口多个国家,多喷嘴对置式水煤浆气化技术已经向国外 30 多家企业进行了技术转让,神宁炉、华能两段炉等也成功推广到国外。

4 国内煤炭清洁高效利用技术应用潜力分析

煤炭洗选加工技术可以从源头上提高商品煤质量,减少煤炭运输、利用过程的污染物产生。它不仅是提高煤炭利用率、节约成本、减少污染物及废弃物排放的有效方法,还是增加煤炭企业经济效益的重要措施。煤炭洗选可提高煤炭利用效率,节约能源。研究表明,发电用煤灰分降低1%,发热量增加 200~360J/g ,煤耗下降 2~5g/kWh。同时由于提高了煤炭质量,可有效减少烟尘、SO2排放量,原煤加工费在 7~11 元 /t。按全国原煤平均质量计算,入洗1 亿 t动力煤可减排 SO260~70 万 t,去除 15%~20% 矸石。我国煤炭铁路运输平均运输距离为 600km 左右,担负晋、蒙、陕煤炭外运的几条主要铁路干线均在超负荷运输。据煤炭科学研究总院研究,每入洗 1 亿 t 原煤,可节省运力96 亿 t·km ;同时还可减少汽、柴油的消耗,降低运输费用和煤炭价格。

煤炭清洁高效发电技术可以提高燃煤发电效率,实现污染物超低排放。以 2016 年供电煤耗312gce/kWh 为基准,若采用百万千瓦级超超临界机组( 280gce/kWh )替代现有机组,那么就可以实现度电节约 32gce ,全国每年可以节约煤炭约1.3 亿 t。如果全国的燃煤电厂均实现超低排放,那么将在 2016 年电力行业烟尘、二氧化硫和氮氧化物分别排放 35 万 t、170 万 t 和 155 万 t 的基础上,进一步下降 70% 以上。

煤炭深加工技术主要的出发点是发挥煤炭在平衡能源品种中的作用,以相对丰富的煤炭弥补油气资源的不足,同时煤制油产品的清洁性优于石油基产品,可与石油产品掺混,改善其性能。利用煤制油产品有别于石油基产品的特点,如高

十六烷值、辛烷值、低芳烃含量、低硫等,与石油基产品调和,为油品质量达到国Ⅴ和国Ⅵ标准做出贡献。将石油基油品与煤基油品适度调和,普通柴油添加 20% 的该组分后,十六烷值可从 45左右提高到 55 左右,可满足国Ⅴ和国Ⅵ车用汽柴油标准。

5 建议

5.1 重视煤炭清洁高效利用,积极研发推广先进技术

煤炭清洁高效发展是我国能源革命的重要内容。国家、行业、地方等各个层面都应该高度重视煤炭的清洁高效发展,加大先进技术研发和推广支持力度,煤炭洗选装备应提高其稳定性、自动化、智能化水平,提高煤炭入选率和洗选加工整体水平,提高商品煤质量;低阶粉煤热解应进一步攻关高温气固分离技术、油尘分离技术等技术瓶颈,提高焦油的质量和收率;燃煤发电应进一步提高发电效率,实现包括二氧化碳的近零排放,同时推进先进机组应用;煤炭深加工应继续研发先进工艺和装备,优化公用工程、环保工程等配套工程,生产超清洁油品及特种油品。

5.2 抓住“一带一路”机遇,积极参与国际竞争依托国内煤炭清洁高效利用工程技术积累的经验,充分利用境外资源和市场,进一步提高我国煤炭清洁高效开发利用技术、装备和工程服务的国际竞争力。优先向印度、哈萨克斯坦、印度尼西亚和土耳其等投资环境好 [13]、投资基础好的新兴经济体输出先进技术与装备。创新商业模式,通过输出人才、技术、装备、工程服务和资本等多种形式,与煤炭资源开发产业一同走出去。

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参考文献:

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