由黑转绿 清洁发展——我国煤炭清洁高效利用探索路
发布日期：2019-11-11 来源：国家能源报道 作者：国家能源报道 浏览次数：469
我国富煤、贫油、少气的资源禀赋决定了煤炭在未来很长时间仍将是我国最主要的消费能源。在近年来能源转型升级的大背景下，我国对煤炭清洁高效利用有着迫切需求。
煤炭的清洁高效利用主要包含两个要素，即提高煤炭利用质量与效率，有效降低煤炭利用过程中污染物的排放。我国通过煤炭提质加工、现代煤化工、燃煤发电超低排放等技术手段实现了煤炭清洁高效利用的长足发展。
煤炭洗选提质实现升级
我国煤炭提质加工技术主要包含煤炭洗选、低阶煤提质等。煤炭提质加工是实现煤炭清洁高效利用的重要方式，国家能源局发布的《关于促进煤炭工业科学发展的指导意见》也提到煤炭工业发展“要坚持提质增效、集约发展原则”。
在煤炭洗选方面，据煤炭工业规划设计研究院统计的数据显示，2018年，我国煤炭开采和洗选业产能利用率为70.6%，同比增长3.52%。我国煤炭产能利用率近年来显著提升。
在煤炭提质方面，低阶煤利用过程中经济效益、环境保护效益都不理想，可通过提高发热量、改良燃烧特征、加强气化技巧顺应性等提高品质。我国开发的低阶煤热解技术已经处于国际领先水平。低阶煤热解技术是在隔绝空气或非氧化气氛条件下，把低阶煤升温至一定温度，发生热解反应，制得半焦、煤焦油和煤气的工艺过程。
例如由陕西煤业化工集团和北京国电富通科技发展有限责任公司自主研发的“煤气热载体分段多层热解成套工业化技术（SM-GF）”已处于国际领先水平，成功开发的分段多层立式矩形热解炉单套处理能力达50万吨/年，实现炉内自除尘和均匀布料布气，有效解决了当前混煤热解工业化、单套处理规模较小、油尘气分离效率低等多项技术难题。据悉，陕煤集团在榆林规划的1500万吨/年煤炭分质清洁高效转化多联产项目一期工程已经启动，已于今年10月通过安全设施设计审查。
煤炭向原料和燃料并重转变
从陕西延长中煤榆林能源化工有限公司传出消息，截至10月24日７时，榆能化公司年累计生产聚烯烃产品达100.0164万吨，顺利突破百万吨。该公司今年开发生产12个牌号聚烯烃新产品，成为中石化、中石油系统外首家能够生产三元共聚聚丙烯产品的企业。
近年来，我国加快煤炭由单一燃料向原料和燃料并重转变。煤化工是以煤为原料，经化学加工使煤转化为气体、液体和固体燃料以及化学品的过程，是实现煤炭资源高效利用的有力手段。我国现代煤化工技术不断成熟，合成气转化、大型煤制甲醇、煤直接制油、煤间接制油等技术领域实现突破，煤炭清洁高效转化示范工程持续推进。
据中国石化联合会公布的数据显示，2018年，煤制油总产能不变，仍为953万吨/年。煤(甲醇)制烯烃总产能达到1302万吨/年，同比増加4.8%。2018年煤制气总产能不变，仍为51.05亿立方米/年。而2018年煤制油、煤(甲醇)制烯烃、煤制气分别同比增长24.8%、4.8%、7.5%。
国家能源局于2017年发布的《煤炭深加工产业示范“十三五”规划》提及煤化工产业发展规模目标，预计2020年，煤制油产能为1300万吨/年、煤制天然气产能为170亿立方米/年、低阶煤分质利用产能为1500万吨/年（煤炭加工量）。“十三五”期间，重点开展煤制油、煤制天然气、低阶煤分质利用、煤制化学品、煤炭和石油综合利用等5类模式以及通用技术装备的升级示范。
我国现代煤化工产业不断发展,但也存在煤化工高端产品短缺，低端产能过剩的问题。对于推进煤化工项目在产业结构上取得高端化、绿色化延伸，中央财经大学煤炭上市公司研究中心主任邢雷表示：“解决这一问题需多管齐下。首先是逐步淘汰污染重、能耗高、产能过剩的传统煤化工产能，国家不再新批此类项目。其次是不断发展新型煤化工技术装备，逐步实现关键技术装备国产化。技术进步是解决煤化工产业高端化、绿色化不足的关键，这需要通过高要求来倒逼。此外，现代煤化工项目投资大，风险高，且很多项目仍然存在能耗高，污染重，尤其是耗水多的问题。因此，应避免一哄而上、遍地开花，要坚持高标准，逐步试点，谨慎发展。”
建立清洁高效煤电体系
为全面实施煤电行业节能减排升级改造，建成世界上最大的清洁高效煤电体系，原环境保护部、国家发展改革委、国家能源局于2015年12月印发《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》，提到具备条件的燃煤机组要实施超低排放改造，不具备改造条件的机组要实施达标排放治理，落后产能和不符合相关强制性标准要求的机组要实施淘汰，要统筹节能与超低排放改造。
我国燃煤发电技术总体已经处于世界领先水平。据中国电力企业联合会公布的数据显示，截至2018年底，我国煤电总装机100835万千瓦，全国已投产百万千瓦超超临界机组达到111台。同时，2018年全国火电机组的平均供电煤耗达到307.6克/千瓦时，明显优于美国平均水平和世界平均水平，先进的百万千瓦二次再热机组的供电煤耗已经低于270克/千瓦时，引领了世界燃煤发电的发展方向。
在我国燃煤发电领域，超超临界发电、循环流化床燃烧、IGCC与多联产等技术成绩显著。以循环流化床燃烧为例，循环流化床锅炉是一种新型洁净煤燃烧技术，近年来我国已经拥有了具有自主知识产权的15万千瓦、20万千瓦、30万千瓦、60万千瓦循环流化床锅炉系列产品。
国家发展改革委、国家能源局印发的《能源发展“十三五”规划》提到，优化规划建设时序，加快淘汰落后产能，促进煤电清洁高效发展。提出煤电清洁高效发展目标，2020年煤电机组平均供电煤耗控制在每千瓦时310克以下，其中新建机组控制在300克以下，二氧化硫、氮氧化物和烟尘排放浓度分别不高于每立方米35毫克、50毫克、10毫克。
在燃煤发电领域，存在煤炭利用方式与煤炭资源特点的适配性不足的问题。对此，中国煤炭加工利用协会副秘书长阮立军表示：“我认为煤炭企业不仅只是负责采掘和生产，将来要根据客户的使用进行选配，煤炭企业要成为煤炭的生产、选配、配送中心。煤炭作为产品也不应该是那种传统意义的大路货，在某些领域也可以成为‘高端’产品，甚至要有自己的品牌和包装。对于煤炭产品要分级利用，根据煤质销售给不同的用户。很多高硫煤都不能开采，但其实完全可以用于煤化工领域，不仅不会污染，还可以把硫回收或做成含硫产品。”
煤炭的清洁高效利用主要包含两个要素，即提高煤炭利用质量与效率，有效降低煤炭利用过程中污染物的排放。我国通过煤炭提质加工、现代煤化工、燃煤发电超低排放等技术手段实现了煤炭清洁高效利用的长足发展。
煤炭洗选提质实现升级
我国煤炭提质加工技术主要包含煤炭洗选、低阶煤提质等。煤炭提质加工是实现煤炭清洁高效利用的重要方式，国家能源局发布的《关于促进煤炭工业科学发展的指导意见》也提到煤炭工业发展“要坚持提质增效、集约发展原则”。
在煤炭洗选方面，据煤炭工业规划设计研究院统计的数据显示，2018年，我国煤炭开采和洗选业产能利用率为70.6%，同比增长3.52%。我国煤炭产能利用率近年来显著提升。
在煤炭提质方面，低阶煤利用过程中经济效益、环境保护效益都不理想，可通过提高发热量、改良燃烧特征、加强气化技巧顺应性等提高品质。我国开发的低阶煤热解技术已经处于国际领先水平。低阶煤热解技术是在隔绝空气或非氧化气氛条件下，把低阶煤升温至一定温度，发生热解反应，制得半焦、煤焦油和煤气的工艺过程。
例如由陕西煤业化工集团和北京国电富通科技发展有限责任公司自主研发的“煤气热载体分段多层热解成套工业化技术（SM-GF）”已处于国际领先水平，成功开发的分段多层立式矩形热解炉单套处理能力达50万吨/年，实现炉内自除尘和均匀布料布气，有效解决了当前混煤热解工业化、单套处理规模较小、油尘气分离效率低等多项技术难题。据悉，陕煤集团在榆林规划的1500万吨/年煤炭分质清洁高效转化多联产项目一期工程已经启动，已于今年10月通过安全设施设计审查。
煤炭向原料和燃料并重转变
从陕西延长中煤榆林能源化工有限公司传出消息，截至10月24日７时，榆能化公司年累计生产聚烯烃产品达100.0164万吨，顺利突破百万吨。该公司今年开发生产12个牌号聚烯烃新产品，成为中石化、中石油系统外首家能够生产三元共聚聚丙烯产品的企业。
近年来，我国加快煤炭由单一燃料向原料和燃料并重转变。煤化工是以煤为原料，经化学加工使煤转化为气体、液体和固体燃料以及化学品的过程，是实现煤炭资源高效利用的有力手段。我国现代煤化工技术不断成熟，合成气转化、大型煤制甲醇、煤直接制油、煤间接制油等技术领域实现突破，煤炭清洁高效转化示范工程持续推进。
据中国石化联合会公布的数据显示，2018年，煤制油总产能不变，仍为953万吨/年。煤(甲醇)制烯烃总产能达到1302万吨/年，同比増加4.8%。2018年煤制气总产能不变，仍为51.05亿立方米/年。而2018年煤制油、煤(甲醇)制烯烃、煤制气分别同比增长24.8%、4.8%、7.5%。
国家能源局于2017年发布的《煤炭深加工产业示范“十三五”规划》提及煤化工产业发展规模目标，预计2020年，煤制油产能为1300万吨/年、煤制天然气产能为170亿立方米/年、低阶煤分质利用产能为1500万吨/年（煤炭加工量）。“十三五”期间，重点开展煤制油、煤制天然气、低阶煤分质利用、煤制化学品、煤炭和石油综合利用等5类模式以及通用技术装备的升级示范。
我国现代煤化工产业不断发展,但也存在煤化工高端产品短缺，低端产能过剩的问题。对于推进煤化工项目在产业结构上取得高端化、绿色化延伸，中央财经大学煤炭上市公司研究中心主任邢雷表示：“解决这一问题需多管齐下。首先是逐步淘汰污染重、能耗高、产能过剩的传统煤化工产能，国家不再新批此类项目。其次是不断发展新型煤化工技术装备，逐步实现关键技术装备国产化。技术进步是解决煤化工产业高端化、绿色化不足的关键，这需要通过高要求来倒逼。此外，现代煤化工项目投资大，风险高，且很多项目仍然存在能耗高，污染重，尤其是耗水多的问题。因此，应避免一哄而上、遍地开花，要坚持高标准，逐步试点，谨慎发展。”
建立清洁高效煤电体系
为全面实施煤电行业节能减排升级改造，建成世界上最大的清洁高效煤电体系，原环境保护部、国家发展改革委、国家能源局于2015年12月印发《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》，提到具备条件的燃煤机组要实施超低排放改造，不具备改造条件的机组要实施达标排放治理，落后产能和不符合相关强制性标准要求的机组要实施淘汰，要统筹节能与超低排放改造。
我国燃煤发电技术总体已经处于世界领先水平。据中国电力企业联合会公布的数据显示，截至2018年底，我国煤电总装机100835万千瓦，全国已投产百万千瓦超超临界机组达到111台。同时，2018年全国火电机组的平均供电煤耗达到307.6克/千瓦时，明显优于美国平均水平和世界平均水平，先进的百万千瓦二次再热机组的供电煤耗已经低于270克/千瓦时，引领了世界燃煤发电的发展方向。
在我国燃煤发电领域，超超临界发电、循环流化床燃烧、IGCC与多联产等技术成绩显著。以循环流化床燃烧为例，循环流化床锅炉是一种新型洁净煤燃烧技术，近年来我国已经拥有了具有自主知识产权的15万千瓦、20万千瓦、30万千瓦、60万千瓦循环流化床锅炉系列产品。
国家发展改革委、国家能源局印发的《能源发展“十三五”规划》提到，优化规划建设时序，加快淘汰落后产能，促进煤电清洁高效发展。提出煤电清洁高效发展目标，2020年煤电机组平均供电煤耗控制在每千瓦时310克以下，其中新建机组控制在300克以下，二氧化硫、氮氧化物和烟尘排放浓度分别不高于每立方米35毫克、50毫克、10毫克。
在燃煤发电领域，存在煤炭利用方式与煤炭资源特点的适配性不足的问题。对此，中国煤炭加工利用协会副秘书长阮立军表示：“我认为煤炭企业不仅只是负责采掘和生产，将来要根据客户的使用进行选配，煤炭企业要成为煤炭的生产、选配、配送中心。煤炭作为产品也不应该是那种传统意义的大路货，在某些领域也可以成为‘高端’产品，甚至要有自己的品牌和包装。对于煤炭产品要分级利用，根据煤质销售给不同的用户。很多高硫煤都不能开采，但其实完全可以用于煤化工领域，不仅不会污染，还可以把硫回收或做成含硫产品。”