煤炭清潔高效利用之路越走越寬

12月19日，國(guó)家能源集團(tuán)寧煤煤制油項(xiàng)目今年累計(jì)產(chǎn)出油化品405萬(wàn)噸，標(biāo)志著這個(gè)全球單套規(guī)模最大煤制油項(xiàng)目，自建成投產(chǎn)5年以來首次實(shí)現(xiàn)達(dá)產(chǎn)，為煤炭清潔高效利用再添樣本。

寧煤煤制油項(xiàng)目為400萬(wàn)噸/年煤炭間接液化項(xiàng)目，2016年12月產(chǎn)出合格油品，我國(guó)由此成為世界上少數(shù)掌握直接、間接兩種煤制油工藝的國(guó)家。5年來，項(xiàng)目累計(jì)開展4輪次、559項(xiàng)關(guān)鍵技改，對(duì)氣化的關(guān)鍵路徑和環(huán)節(jié)進(jìn)行5000多次革新，持續(xù)攻克影響安全穩(wěn)定清潔運(yùn)行的“卡脖子”技術(shù)，累計(jì)投入環(huán)保資金70億元，有效解決大氣、污水和固廢排放難題。在“穩(wěn)起來”的基礎(chǔ)上，項(xiàng)目正在朝著低碳化、清潔化、高端化的方向“優(yōu)起來”。

中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議強(qiáng)調(diào)，要立足以煤為主的基本國(guó)情，抓好煤炭清潔高效利用；推動(dòng)煤炭和新能源優(yōu)化組合。以煤制油為代表，煤炭行業(yè)正積極展開探索。

清潔高效利用已具備基礎(chǔ)

“煤炭的使用歷史悠久，產(chǎn)業(yè)鏈完善、技術(shù)成熟，在保障電力供給、穩(wěn)定產(chǎn)業(yè)鏈供給等方面具有重要作用，是維護(hù)我國(guó)能源安全的最可靠資源。實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)不能冒進(jìn)，必須用好化石資源特別是煤炭資源，堅(jiān)持走煤炭清潔高效利用的道路，發(fā)揮好煤炭支撐經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、保障能源安全的壓艙石、穩(wěn)定器作用。傳統(tǒng)能源逐步退出要建立在新能源安全可靠的替代基礎(chǔ)上?！痹谥袊?guó)工程院院士劉中民看來，中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議的相關(guān)要求，將會(huì)有效遏制個(gè)別地方簡(jiǎn)單“一刀切”限制煤炭的不當(dāng)做法，釋放了穩(wěn)步、有序利用煤炭的積極信號(hào)。

中國(guó)礦業(yè)大學(xué)低碳能源研究院院長(zhǎng)桑樹勛認(rèn)為，實(shí)現(xiàn)煤炭清潔高效利用，本身就是低碳發(fā)展的組成部分。“低碳化不代表不用煤了，而是通過低碳化技術(shù)創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)用煤少排碳、不排碳，加快煤炭由燃料向原料轉(zhuǎn)變。以新型煤化工和煤基碳材料為代表的碳科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展，將成為煤炭清潔高效利用的主要?jiǎng)恿?。?/SPAN>

事實(shí)上，煤炭清潔高效利用在我國(guó)有深厚基礎(chǔ)。以化工用煤為例，中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)會(huì)長(zhǎng)李壽生介紹，我國(guó)現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)已形成相當(dāng)大的規(guī)模，煤制油、煤制烯烴、煤制乙二醇等主要產(chǎn)品，均已實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，示范裝置可做到長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行?！艾F(xiàn)代煤化工項(xiàng)目大多為近幾年新建的項(xiàng)目，在技術(shù)路線選擇、設(shè)備選型、安全設(shè)施配套、工程建設(shè)等方面起點(diǎn)較高，具備安全、環(huán)保生產(chǎn)的硬件基礎(chǔ)，取得了一批世界級(jí)科技成果。與燃燒發(fā)電相比，煤化工排放的二氧化碳濃度高、易回收、成本低，其中70%可實(shí)現(xiàn)回收，用于碳捕集、利用與封存及其他工業(yè)領(lǐng)域?！?/SPAN>

煤炭和新能源互補(bǔ)性明顯

早期的清潔高效利用方式多為煤炭行業(yè)的“單打獨(dú)斗”，如今的方式則正在走向“與新能源組合優(yōu)化”。

寧煤煤制油項(xiàng)目相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，將繼續(xù)提升項(xiàng)目清潔低碳運(yùn)行水平，探索新能源制氫與煤制油化工產(chǎn)業(yè)耦合發(fā)展。

寧夏寶豐集團(tuán)以煤制烯烴為主業(yè)，目前也正在打造太陽(yáng)能電解水制氫綜合示范項(xiàng)目，由此生產(chǎn)綠氫、綠氧直供化工裝置，分別替代以煤炭作為原料、燃料生產(chǎn)的高端化工產(chǎn)品。該集團(tuán)相關(guān)人士告訴記者，煤制烯烴排碳的主要原因是，煤的碳含量高、氫含量低，烯烴的氫含量高、碳含量低，因此需要用煤和水制取氫氣，其過程排放二氧化碳?！坝眯履茉措娊馑茪涮娲褐茪涞募夹g(shù)路線已經(jīng)打通，只要有足夠的綠氫，碳排放問題可以基本消除。”

中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所專家靳國(guó)忠證實(shí)，煤炭作為高碳能源，利用過程排放二氧化碳，在原理上不可避免。僅依靠行業(yè)自身的技術(shù)進(jìn)步和效率提升，實(shí)現(xiàn)清潔低碳仍面臨挑戰(zhàn)。“通過跨領(lǐng)域多能融合技術(shù)，打破能源領(lǐng)域行業(yè)壁壘，與新能源互補(bǔ)耦合，既能解決煤炭清潔高效利用的難題，還能促進(jìn)非化石能源規(guī)?；?。以60萬(wàn)噸/年煤制烯烴項(xiàng)目估算，當(dāng)補(bǔ)入足夠的綠氫和綠氧后，每噸產(chǎn)品的煤耗、碳排放大約分別下降48.8%和70.6%，二者結(jié)合的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)效益顯著?！?/SPAN>

“實(shí)踐證明，在能源替代過程中，‘化石能源+碳捕集、利用、封存’與‘新能源+儲(chǔ)能’不是非此即彼的簡(jiǎn)單競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。當(dāng)前，煤炭與新能源具有良好的互補(bǔ)性，可充分利用燃煤發(fā)電為新能源消納提供調(diào)峰和匹配支持，也可依托煤炭礦區(qū)和煤炭基地大力開發(fā)利用新能源，并在燃燒、能源轉(zhuǎn)化等方面形成耦合，讓煤炭在清潔高效利用的同時(shí)減少碳排放?！鄙鋭追Q。

強(qiáng)化科技創(chuàng)新是當(dāng)務(wù)之急

有了新能源的加入，煤炭如何進(jìn)一步做好清潔化、低碳化？

“總體來說，就是要突出煤的原料屬性，逐步弱化煤的燃料屬性。需要以前瞻性和變革性技術(shù)為引領(lǐng)，超越能源領(lǐng)域限制，促進(jìn)各能源種類以及產(chǎn)業(yè)之間的多能融合，提升煤的清潔高效利用水平，高效率實(shí)現(xiàn)二氧化碳轉(zhuǎn)化利用?！苯鶉?guó)忠表示，還需著力解決依靠單個(gè)領(lǐng)域科技發(fā)展難以突破的跨系統(tǒng)問題，將煤炭清潔高效利用放到“雙碳”背景下統(tǒng)籌考慮。

李壽生也稱，應(yīng)努力打破目前各行業(yè)按技術(shù)和工藝相互隔離的傳統(tǒng)發(fā)展方式，積極探索以資源綜合利用為紐帶、不同行業(yè)耦合發(fā)展的新模式?！耙矛F(xiàn)代煤化工基地的可再生能源優(yōu)勢(shì)，如風(fēng)能、太陽(yáng)能等制取綠氫，部分替代煤制灰氫。在現(xiàn)代煤化工項(xiàng)目中，燃煤工業(yè)鍋爐、電站鍋爐、火炬等公用工程需要的電能和熱能，與可再生能源相結(jié)合，可以減少燃料煤的使用，因此應(yīng)充分發(fā)揮煤炭的原料價(jià)值?！?/SPAN>

李壽生提醒，產(chǎn)業(yè)鏈過短、高端產(chǎn)品比率較低，作為行業(yè)長(zhǎng)期面臨的突出矛盾，同樣不可忽視。“不解決同質(zhì)化問題，勢(shì)必造成產(chǎn)能過剩、無序競(jìng)爭(zhēng)的被動(dòng)局面。主要原因是科技創(chuàng)新未能跟上產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要。雖然目前新技術(shù)研發(fā)活躍，但大多處于實(shí)驗(yàn)室或中試階段，還需進(jìn)行工業(yè)化示范驗(yàn)證，特別是二氧化碳資源化利用技術(shù)亟待開發(fā)。強(qiáng)化科技創(chuàng)新，突破制約綠色低碳發(fā)展的關(guān)鍵核心技術(shù)，提高煤炭資源的綜合利用效能，推進(jìn)產(chǎn)品高端化、多元化、低碳化是當(dāng)務(wù)之急。”