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煤炭廉价、清洁、安全、高效利用技术展望——型煤、气化篇

[日期:2018-02-22] 来源:《中氮肥》2018年第1期  作者: [字体: ]

煤炭廉价、清洁、安全、高效利用技术展望

——型煤、气化篇

 

陈家仁

(煤炭科学研究总院北京煤化工研究分院,北京  100013

 

[  ] 分析现阶段我国各种能源资源的利用状况,指出煤炭仍是我国化石能源乃至能源资源的基础,煤炭的廉价、清洁、安全、高效利用技术是今后一段时间内保障我国能源供应与保护环境并行不悖协同发展的需要。而型煤和气化是煤炭廉价、清洁、安全、高效利用技术的两个重要方面,我们应根据煤的成型特性制备好型煤,并根据煤的气化特性和煤气特性选择廉价、清洁、安全、高效的气化技术实现煤炭资源的高效利用。

[关键词] 化石能源;煤炭;高效利用;型煤;气化技术

 [中图分类号] TQ 54  [文献标志码] B  [文章编号] 1004-9932201801-0001-03

 

 

1  煤炭是我国化石能源的基础

煤炭,在我国一段时间里曾被称为“乌金”,这和石油常被称为工业的“血液”及天然气现今常被称为“清洁能源”一样,表明大家对其重要性的认可。

现代科学技术的发展,使各国在能源的多元化、低碳化、可再生化、与环境保护协同化等方面有了长足的进步。

自从核能发电技术开发成功后,各国在不断开发成功各种可控核裂变反应堆的同时,对可控核聚变(即所谓的“托卡马克”或近年来被称为“人造太阳”)发电技术也在大力研发,以期在原子核裂变型核电站之外有一种威力更大而“清洁的”可控核聚变发电站。就现阶段的情况来看,可控核聚变电站的研究虽不断有好消息传来,但核聚变的可控难度相当大,离工程化应用还远,而且即便将来某一天真能工程化应用了,是否能像之前人们认为的那样“取之不尽”和“清洁”也还未知。

对化石能源的另外两个品种——石油和天然气,在我国也曾经有过一些传说。在大庆油田建成后的一段时间里,有人曾大胆预测说,我国西部有可能储藏着3个中东地区那么多的石油。但经过初探后,只在克拉玛依找到了一些石油资源,在吐哈盆地一带发现了一些天然气资源。

在北美洲开采出大量页岩气之后,人们对中国的“页岩气革命”也很期待。据估计(包括国外的和我国有关部门的报道),我国的页岩气储量是北美的1.5倍,比他们还高。现在重庆涪陵已开采出较好的页岩气气田。

当时,美国图克大学的杨启仁等人以北美“页岩气革命”为例来指责我国搞煤制天然气如何不合时宜,还动员××低碳研究所的部分人员和某媒体的记者,通过电话采访断章取义地编写煤制天然气的负面报道。为此,笔者专门收集了一些资料,写了篇题为《煤制天然气在我国现阶段还应适度发展》1的文章予以回应。在这篇文章中,笔者主要想阐明的是:美国只有3亿人,俄罗斯只有1亿多人,中国有中国的情况,中国有13亿多人,中国需要耗用的天然气数量巨大,想得到更多廉价的天然气,不能靠别人发善心,还得靠自己努力,而我国缺油、少气、相对富煤的能源资源禀赋使得在目前的状况下可适度建设一些煤制天然气项目。

我国青海省祁连山脉永久冻土带及东沙群岛海域等地,都赋存着大量的天然气水合物——可燃冰。

在吉林大学科研团队研发出陆域天然气水合物冷钻热采关键技术之后,我国在南海成功开采可燃冰。日本人在网上嫉妒地说我们用了他们的技术;俄罗斯总统普京潜水贝加尔湖时,还不忘看看深不可测的湖底下面有没有藏着可燃冰。

可燃冰,有人估计其蕴藏总能量比现在所发现的3种化石能源(煤、石油、天然气)所蕴藏能量的总和还要高1倍。日本人说他们可以靠它维持日本能源自给100 a;也有人估算,这些可燃冰够全世界用1 000 a;美国人曾用潜艇取样后对其做减压放气试验,估算开采成本不低。

对一种能源矿产资源的开采、利用,有时犹如一个“潘多拉魔盒”的打开,千万不要去瞎“喷”。资源开采的安全和实际生产成本的高低是两大关键因素。最近,有一篇文章《海域可燃冰试采获得成功,其前景及其不确定性引发广泛关注》2,建议大家去参阅一下,可能对可燃冰开采利用的了解会更全面些。

现阶段或中短期内而言,我们应该学会积极、冷静地对待新事物,什么时候我们可以平平安安地用上源源不断的廉价可燃冰转化而来的天然气之日,再来报喜也不晚。希望媒体同仁们不要只顾抢新闻!

回过头来,我们再来看看我国的“乌金”——煤炭。我们有实实在在数万亿吨的煤炭,存放在各地,尤其是鄂尔多斯盆地、准格尔盆地等地一些整装大煤田里,这些煤炭资源静待我们去开发利用。

我国的煤炭产能已达4 Gt/a以上,属产能严重过剩行业,正在优化、转型。简言之,等热值的煤炭,其价格远比油、气要低。

我国的运煤大通道除了早已建成的大秦线(列车重载运输成套技术与应用)外,近年来又添了神骅线(从陕西神木到黄骅港或天津港)第二运煤大通道,神华集团的运煤船队可直奔沿海及内河各大城市的发电厂。

在火力发电方面,神华旗下的国华电力和各个电力巨头的超超临界电厂,以世界先进的高效、低耗、洁净的燃煤技术生产着人们需要的电能。

近年来,我国在煤炭的加工利用领域取得了令人瞩目的成就:在煤制油方面,神华集团在鄂尔多斯伊金霍洛旗建有世界上最大规模、最成熟的直接液化示范厂,其热能转化效率可达50%以上;神华宁煤集团兴建的世界上最大的单系列4 000 kt/a间接液化厂,习近平总书记曾亲临指导,现已产出了98号汽油。

如今,我们有世界上效率最高的煤焦油催化加氢制油技术,和正在开发的褐煤热熔催化液化技术;我们有伊犁新天、内蒙汇能、新疆广汇、大唐克旗等一批已成功投运的煤制天然气项目,也有新奥集团正在进行示范的流化床催化加氢气化新技术。

此外,我们的甲醇制汽油技术(MTG)已经成功应用。除了有成熟的MTG技术外,大连化物所还成功开发了甲醇制烯烃技术(MTOMTP),且利用其技术已新建成煤制乙醇项目,这两项技术是当前低油价环境下具有经济优势的煤化工技术;清华大学的甲醇制芳烃(MTA)等各种煤化工技术也已得以成功应用……

有了“乌金”——煤炭,我国的油、气、聚烯烃、油品添加剂、高能燃料、高强度碳纤维材料等产品均可由煤制得。

我们向来光明正大,不去侵略,也不用掠夺别人,而是依靠自己的资源发展生产、改善民生,更不信那些冷战思维的无稽之谈。

更多内容详见《中氮肥》2018年第1

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