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低阶煤低温热解多联产助推煤炭消费革命
文章地址: 中国科技网 时间: 2015-05-07 点击数: 10865
 

    我国动力布局的特点决定了煤炭在此后相当一段期间仍是国内的主体动力。然而,跟着社会公家对环保的关怀度提高,煤炭带来的环境问题也日益激发关怀。若何使煤炭在保持主体动力地位的同时,又完成干净生产?一个思绪比来激发业界热议:把低温热解技术和高效燃煤发电技术相耦合,将煤炭分级分质转化为油、气、电,可大量削减二氧化碳、二氧化硫、粉尘等燃煤污染,比现有煤炭使用技术节能10%以上。

    若是“十三五”期间在煤炭、煤电基地拔擢示范并推广低阶煤低温热解火油气电一体化多联产名目,能够推动我国煤炭生产和消费革命。

    现状:低阶煤把持不当带来环境问题

    所谓低阶煤,是指处于低变质阶段的煤,按照煤化程度,可分为低变质烟煤(包罗长焰煤、不黏煤、弱黏煤)和褐煤。我国探明煤炭本钱储量14842.9亿吨,此中低阶煤占59%,约8757.3亿吨。2013年,全国煤炭产量36.8亿吨,此中低阶煤产量18亿吨,占49%;全国煤炭消费量36.5亿吨,此中低阶煤消费量19.2亿吨,占52.6%。

    当前,我国90%以上的低阶煤用作发电、工业锅炉和民用燃料间接燃烧,由此激发一系列严峻的生态和环境污染问题,且白白华侈了低阶煤中储藏的油、气和化学品本钱。2012年,我国煤炭使用对环境PM2.5年均浓度的贡献估算值为56%。这此中,约六成是由煤炭间接燃烧发生的,约四成是由使用煤炭的重点行业排放的。因而,管理燃煤污染,必需改变以往仅将煤炭作为燃料为主的把持编制,将煤炭作为燃料和原料并重分级转化、梯级把持是较为合理的编制。而对于占我国煤炭储量一半以上的低阶煤而言,热解是一种较好的把持编制。

    煤的热解是指将煤在惰性氛围下持续加热至较高温度时发生的一系列物理变化和化学反映的复杂过程。在此过程中,煤发生交联键断裂、产物重组和二次反映获得气体(煤气)、液体(焦油)及固体(半焦)等产物。按煤热解温度,热解分为低温热解(500~600℃)、中温热解(650~800℃)、高温热解(900~1000℃)和超高温热解(>1200℃)。

    对于低阶煤而言,其煤化程度低、挥发分高、水含量高,间接燃烧或气化效率低;而其无机质化学布局中侧链较多,无机质元素构成中氢氧含量较高,能够以最小的能耗和物耗,经由热解编制,获取所需的干净动力和化学品。

    为获得高产率的煤焦油和煤气,低阶煤大多采用低温热解的编制。现有低温热解技术次要有LFC工艺、LCC工艺、DG工艺、MRF工艺、轮回流化床煤分级转化多联产技术、蓄热式无热载体扭转床干馏技术、神华模块化固体热载体技术等,均不合程度地霸占了一些严重热解技术难题,但大多处于小试或中试阶段,均未完成规模化工业运转。此外,龙成低阶煤扭转床热解技术已完成1000万吨/年规模安装(单套80万吨)不变运转,具有单套安装规模大、焦油产率高、动力转换效率高、原料顺应性强、水本钱耗损低、环境污染小、酚氨废水完成近零排放等特点。该功能曾经由中国石油和化学工业结合会科技功能鉴定。

    对策: 分级分质干净把持成次要路子

    低阶煤低温热解火油气电一体化多联产,是完成低阶煤分级分质干净高效把持的次要路子。中国工程院机关30位院士、400多位专家和95家单元历时两年完成的《中国煤炭干净高效可持续斥地把持策略研究》认为:“以煤的部割裂解气化制高级油品、半焦发电、灰渣分析把持为次要特点的煤分级转化技术,与现有煤燃烧与煤气化技术比拟,在能耗、环保以及经济性方面具有优胜性,能够逾越式提高煤炭把持效率、环境效益和经济性,无望改变现有煤炭把持编制,推动保守财产的进级鼎新。”

    低阶煤低温热解火油气电一体化多联产,是以低温热解技术为先导,与前辈的燃煤发电技术相连系,将低阶煤分级分质转化为油、气、电,若平均每吨低阶煤按产油率7.1%和产甲烷气率4.2%估算,每年可从全国消费的19.2亿吨低阶煤中提取燃料油1.37亿吨、液化天然气(LNG)0.81亿吨,发电3.22万亿千瓦时,完成低阶煤本钱的最大化把持,合适地方提出的煤炭生产和消费革命构想,是完成低阶煤分级分质干净高效把持的次要路子。具体看,多联产有以下几个路子:

    煤气制氢联产LNG。低阶煤低温热解火油气电一体化多联产技术所产煤气甲烷含量高、惰性成分低、热值高,低位热值约为5800~6500千卡/尺度立方米,同时含有必然量的氢气,可经脱硫、转化、变换、深冷等环节,制取氢气联产LNG,并为煤焦油加氢改质供给氢源。

    煤焦油加氢改质制取柴油、石脑油。低阶煤低温热解火油气电一体化多联产技术所产低温煤焦油密度小、氢含量高、热值高、水分低、胶质及沥青质含量低,易于加氢改质制取干净的柴油和石脑油等次要产物。

    干净煤发电。低阶煤低温热解火油气电一体化多联产技术可制取干净煤,按照选择不合的原料煤,经由节制工艺来节制干净煤的挥发分,满足煤粉锅炉和轮回流化床锅炉发电的用煤要求。

    意义: 促节能减排保平安汲引互助力

    从我国的现实环境看,低阶煤低温热解火油气电一体化多联产意义严重。

    起首,可推动节能减排,完成煤炭干净把持。

    低阶煤低温热解火油气电一体化多联产技术可经由热解过程脱硫、脱氮、脱除热解水,使热解产物替代散煤以及干煤密封运输,削减温室气体和污染物排放,完成煤炭干净燃烧、低碳把持。

    热解过程中脱硫脱氮,可削减污染物排放。热解过程中,煤中的可燃硫以硫化氢形式具有于煤气中。硫化氢经后续脱硫工序生成单质硫,加工制成硫黄膏收受接管把持,脱硫率达98%以上。煤中氮元素以氮气形式脱除,从而减轻大气污染。

    热解产物替代散煤,可削减燃煤污染。2013年,全国煤炭消费量约36.5亿吨(低阶煤消费量约19.2亿吨),此中发电燃煤18.1亿吨、工业锅炉燃煤7.2亿吨、民用燃煤2.9亿吨。若把持该技术,从每年全国消费的低阶煤中可提取油品1.37亿吨、LNG0.81亿吨。若将此中0.55亿吨LNG替代全数民用燃煤,将残剩的0.26亿吨LNG和提取的1.37亿吨油品替代工业锅炉用煤,可减排二氧化碳10.95亿吨,相当于全国总排放量的13.40%;减排二氧化硫578.74万吨,相当于全国总排放量的27.83%;减排粉尘399.22万吨,相当于全国总排放量的31.24%;减排氮氧化合物171.56万吨,相当于全国总排放量的7.70%。

    热解过程中脱除热解水,可削减无效能耗,完成节能发电。低阶煤低温热解火油气电一体化多联产技术可将低温热解产出的干净煤用于电厂发电,因热值提高、热解水削减,每发1千瓦时电可削减煤耗1.9克标煤。以1000兆瓦电厂为例,全年可节煤1.04万吨标煤。

    干煤密封储运,可完成节能降耗,削减粉尘污染。煤炭在铁路运输过程中,因振动泄露及风流传染感动扬起的煤尘会构成严峻的煤炭本钱华侈。据铁路运输部门统计,2012年,我国因煤炭运输扬尘散落的煤粉达1850万吨,同时煤尘漂浮到大气中,发生大量可吸入颗粒粉尘,导致严峻的大气污染 。

    原料煤经低温热解可脱除煤中20%摆布的水,且干净煤的热值随之汲引5%~10%,可削减煤炭运量、降低运输成本。更次要的是,多么便可采用密封编制储存和运输干净煤,既能降低运输能耗,又可削减扬尘污染。2013年全国铁路运输23.2亿吨煤,此中低阶煤运量约10亿吨,采用干煤密封运输,可降低25%的运输能耗(折标煤70万吨),可避免散装运输途中1%的煤炭损耗(约1000万吨),削减运输途中1000万吨的扬尘污染,完成煤炭干净运输。

    其次,可安身国内本钱,汲引油气平安保障。

    《中国煤炭干净高效可持续斥地把持策略研究》指出:“以发电为主的煤热解气化半焦燃烧分级转化多联产近零排放污染物灰渣本钱化收受接管技术具有复杂潜力。2011年7.65亿千瓦火电装机,18亿吨耗煤,90%以上烟煤和褐煤,其所含挥发分可转化为2700亿立方米合成天然气,相当于我国天然气消费量的2倍多;或2.2亿吨燃油,接近我国石油消费量的一半,与石油进口量相当 。”

    若采用低阶煤低温热解火油气电一体化多联产技术,加工全国每年消费的约19.2亿吨低阶煤,可为国度供给约1.37亿吨的油品和0.81亿吨的LNG。在2013年全国探明煤炭储量中,低阶煤占59%,约8757.3亿吨。这些低阶煤中储藏着约657亿吨油品,51万亿立方米天然气,这是我国石油残剩技术可采储量的20倍、天然气残剩技术可采储量的11倍,“大煤田”意味着“大油田”、“大气田”,进而无效降低我国油气对外依存度,提高国度油气平安保障。

    再次,其所产油气成本低,可汲引产物国际互助力。

    低阶煤低温热解火油气电一体化多联产技术依托原料顺应性强、油气产率高、质量好等劣势,可无效降低油气成本,较今朝我国炼油、煤间接液化制油、煤间接液化制油、煤制天然气等产物,其成本低、投资省。该技术若能获得大规模推广,将大幅降低现有油气成本,传导至工业品、消费品、投资品等下流终端产物,一方面可降低居民糊口生计成本,另一方面可拉低国内动力底子原料成本、公用事业办事等生产要素代价,进一步压缩生产成本,进而无效汲引我国出口产物的国际互助力。

    最后,可推动财产优化进级,培育新的添加点。

    若将全国每年消费的19.2亿吨低阶煤采用该技术加工把持,可产成品油1.37亿吨,LNG0.81万吨,发电3.22万亿千瓦时,市场总价值约18016亿元,与19.2亿吨低阶煤的原煤价值(约4928亿元)比拟,可多创作发明约13088亿元的GDP。

    建言:可先建示范工程再向全国推广

    《动力成长策略步履筹算(2014~2020)》强调:“踊跃推动煤炭分级分质梯级把持。”这为推广低阶煤低温热解火油气电一体化多联产供给了罕见的机缘。为此笔者建议:

    将低阶煤低温热解火油气电一体化多联产技术列入“十三五”国度重点研发筹算优先启动专项。重点攻关热解安装工艺优化与设备定型、热解安装大型化斥地、提质煤顺应性研究、煤焦油加氢、煤气制氢联产LNG、低阶煤低温热解与燃煤锅炉发电耦合等技术问题,在国度规划的煤炭、煤电基地内,选择一种较为成熟的低阶煤低温热解技术,拔擢一个低阶煤低温热解火油气电一体化多联产示范名目,作为国度煤炭干净高效把持的重点示范工程。在示范名目完成不变运转底子上,国度适机缘关验收,达标后,有筹算、有措施地在全国范畴内推广使用低阶煤低温热解火油气电一体化多联产工艺。

   (义务编纂:WN144)

 
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