我國能源結(jié)構(gòu)的特點決定了煤炭在今后相當一段時期仍是國內(nèi)的主體能源。然而，隨著社會公眾對環(huán)保的關注度提高，煤炭帶來的環(huán)境問題也日益引發(fā)關注。如何使煤炭在保持主體能源地位的同時，又實現(xiàn)清潔生產(chǎn)？一個思路最近引發(fā)業(yè)界熱議：把低溫熱解技術(shù)和高效燃煤發(fā)電技術(shù)相耦合，將煤炭分級分質(zhì)轉(zhuǎn)化為油、氣、電，可大量減少二氧化碳、二氧化硫、粉塵等燃煤污染，比現(xiàn)有煤炭應。
    我國能源結(jié)構(gòu)的特點決定了煤炭在今后相當一段時期仍是國內(nèi)的主體能源。然而，隨著社會公眾對環(huán)保的關注度提高，煤炭帶來的環(huán)境問題也日益引發(fā)關注。如何使煤炭在保持主體能源地位的同時，又實現(xiàn)清潔生產(chǎn)？一個思路最近引發(fā)業(yè)界熱議：把低溫熱解技術(shù)和高效燃煤發(fā)電技術(shù)相耦合，將煤炭分級分質(zhì)轉(zhuǎn)化為油、氣、電，可大量減少二氧化碳、二氧化硫、粉塵等燃煤污染，比現(xiàn)有煤炭應用技術(shù)節(jié)能10%以上。
    如果“十三五”時期在煤炭、煤電基地建設示范并推廣低階煤低溫熱解煤油氣電一體化多聯(lián)產(chǎn)項目，可以推進我國煤炭生產(chǎn)和消費革命。
    現(xiàn)狀： 低階煤利用不當帶來環(huán)境問題
    所謂低階煤，是指處于低變質(zhì)階段的煤，根據(jù)煤化程度，可分為低變質(zhì)煙煤（包括長焰煤、不黏煤、弱黏煤）和褐煤。我國探明煤炭資源儲量14842.9億噸，其中低階煤占59%，約8757.3億噸。2013年，全國煤炭產(chǎn)量36.8億噸，其中低階煤產(chǎn)量18億噸，占49%；全國煤炭消費量36.5億噸，其中低階煤消費量19.2億噸，占52.6%。
    當前，我國90%以上的低階煤用作發(fā)電、工業(yè)鍋爐和民用燃料直接燃燒，由此引發(fā)一系列嚴重的生態(tài)和環(huán)境污染問題，且白白浪費了低階煤中蘊藏的油、氣和化學品資源。2012年，我國煤炭使用對環(huán)境PM2.5年均濃度的貢獻估算值為56%。這其中，約六成是由煤炭直接燃燒產(chǎn)生的，約四成是由使用煤炭的重點行業(yè)排放的。因此，治理燃煤污染，必須改變以往僅將煤炭作為燃料為主的利用方式，將煤炭作為燃料和原料并重分級轉(zhuǎn)化、梯級利用是較為合理的方式。而對于占我國煤炭儲量一半以上的低階煤而言，熱解是一種較好的利用方式。
    煤的熱解是指將煤在惰性氣氛下持續(xù)加熱至較高溫度時發(fā)生的一系列物理變化和化學反應的復雜過程。在此過程中，煤發(fā)生交聯(lián)鍵斷裂、產(chǎn)物重組和二次反應得到氣體（煤氣）、液體（焦油）及固體（半焦）等產(chǎn)物。按煤熱解溫度，熱解分為低溫熱解（500～600℃）、中溫熱解（650～800℃）、高溫熱解（900～1000℃）和超高溫熱解（＞1200℃）。
    對于低階煤而言，其煤化程度低、揮發(fā)分高、水含量高，直接燃燒或氣化效率低；而其有機質(zhì)化學結(jié)構(gòu)中側(cè)鏈較多，有機質(zhì)元素組成中氫氧含量較高，可以以最小的能耗和物耗，通過熱解方式，獲取所需的清潔能源和化學品。
    為得到高產(chǎn)率的煤焦油和煤氣，低階煤大多采用低溫熱解的方式�，F(xiàn)有低溫熱解技術(shù)主要有LFC工藝、LCC工藝、DG工藝、MRF工藝、循環(huán)流化床煤分級轉(zhuǎn)化多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)、蓄熱式無熱載體旋轉(zhuǎn)床干餾技術(shù)、神華模塊化固體熱載體技術(shù)等，均不同程度地攻克了一些重大熱解技術(shù)難題，但大多處于小試或中試階段，均未實現(xiàn)規(guī)模化工業(yè)運行。此外，龍成低階煤旋轉(zhuǎn)床熱解技術(shù)已實現(xiàn)1000萬噸/年規(guī)模裝置（單套80萬噸）穩(wěn)定運行，具有單套裝置規(guī)模大、焦油產(chǎn)率高、能源轉(zhuǎn)換效率高、原料適應性強、水資源消耗低、環(huán)境污染小、酚氨廢水實現(xiàn)近零排放等特點。該成果已通過中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會科技成果鑒定。
    對策： 分級分質(zhì)清潔利用成重要途徑
    低階煤低溫熱解煤油氣電一體化多聯(lián)產(chǎn)，是實現(xiàn)低階煤分級分質(zhì)清潔高效利用的重要途徑。中國工程院組織30位院士、400多位專家和95家單位歷時兩年完成的《中國煤炭清潔高效可持續(xù)開發(fā)利用戰(zhàn)略研究》認為：“以煤的部分裂解氣化制高級油品、半焦發(fā)電、灰渣綜合利用為主要特點的煤分級轉(zhuǎn)化技術(shù)，與現(xiàn)有煤燃燒與煤氣化技術(shù)相比，在能耗、環(huán)保以及經(jīng)濟性方面具有優(yōu)越性，可以跨越式提高煤炭利用效率、環(huán)境效益和經(jīng)濟性，有望改變現(xiàn)有煤炭利用方式，促進傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的升級改造。”
    低階煤低溫熱解煤油氣電一體化多聯(lián)產(chǎn)，是以低溫熱解技術(shù)為先導，與先進的燃煤發(fā)電技術(shù)相結(jié)合，將低階煤分級分質(zhì)轉(zhuǎn)化為油、氣、電，若平均每噸低階煤按產(chǎn)油率7.1%和產(chǎn)甲烷氣率4.2%估算，每年可從全國消費的19.2億噸低階煤中提取燃料油1.37億噸、液化天然氣（LNG）0.81億噸，發(fā)電3.22萬億千瓦時，實現(xiàn)低階煤資源的最大化利用，符合中央提出的煤炭生產(chǎn)和消費革命構(gòu)想，是實現(xiàn)低階煤分級分質(zhì)清潔高效利用的重要途徑。具體看，多聯(lián)產(chǎn)有以下幾個途徑：
    煤氣制氫聯(lián)產(chǎn)LNG。低階煤低溫熱解煤油氣電一體化多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)所產(chǎn)煤氣甲烷含量高、惰性成分低、熱值高，低位熱值約為5800～6500千卡/標準立方米，同時含有一定量的氫氣，可經(jīng)脫硫、轉(zhuǎn)化、變換、深冷等環(huán)節(jié)，制取氫氣聯(lián)產(chǎn)LNG，并為煤焦油加氫改質(zhì)提供氫源。
    煤焦油加氫改質(zhì)制取柴油、石腦油。低階煤低溫熱解煤油氣電一體化多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)所產(chǎn)低溫煤焦油密度小、氫含量高、熱值高、水分低、膠質(zhì)及瀝青質(zhì)含量低，易于加氫改質(zhì)制取清潔的柴油和石腦油等主要產(chǎn)品。
    潔凈煤發(fā)電。低階煤低溫熱解煤油氣電一體化多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)可制取潔凈煤，根據(jù)選擇不同的原料煤，通過控制工藝來控制潔凈煤的揮發(fā)分，滿足煤粉鍋爐和循環(huán)流化床鍋爐發(fā)電的用煤要求。

    意義： 促節(jié)能減排保安全提升競爭力
    從我國的現(xiàn)實情況看，低階煤低溫熱解煤油氣電一體化多聯(lián)產(chǎn)意義重大。
    首先，可促進節(jié)能減排，實現(xiàn)煤炭清潔利用。
    低階煤低溫熱解煤油氣電一體化多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)可通過熱解過程脫硫、脫氮、脫除熱解水，使熱解產(chǎn)物替代散煤以及干煤密封運輸，減少溫室氣體和污染物排放，實現(xiàn)煤炭清潔燃燒、低碳利用。
    熱解過程中脫硫脫氮，可減少污染物排放。熱解過程中，煤中的可燃硫以硫化氫形式存在于煤氣中。硫化氫經(jīng)后續(xù)脫硫工序生成單質(zhì)硫，加工制成硫黃膏回收利用，脫硫率達98%以上。煤中氮元素以氮氣形式脫除，從而減輕大氣污染。
    熱解產(chǎn)物替代散煤，可減少燃煤污染。2013年，全國煤炭消費量約36.5億噸（低階煤消費量約19.2億噸），其中發(fā)電燃煤18.1億噸、工業(yè)鍋爐燃煤7.2億噸、民用燃煤2.9億噸。若利用該技術(shù)，從每年全國消費的低階煤中可提取油品1.37億噸、LNG0.81億噸。若將其中0.55億噸LNG替代全部民用燃煤，將剩余的0.26億噸LNG和提取的1.37億噸油品替代工業(yè)鍋爐用煤，可減排二氧化碳10.95億噸，相當于全國總排放量的13.40%；減排二氧化硫578.74萬噸，相當于全國總排放量的27.83%；減排粉塵399.22萬噸，相當于全國總排放量的31.24%；減排氮氧化合物171.56萬噸，相當于全國總排放量的7.70%。
    熱解過程中脫除熱解水，可減少無效能耗，實現(xiàn)節(jié)能發(fā)電。低階煤低溫熱解煤油氣電一體化多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)可將低溫熱解產(chǎn)出的潔凈煤用于電廠發(fā)電，因熱值提高、熱解水減少，每發(fā)1千瓦時電可減少煤耗1.9克標煤。以1000兆瓦電廠為例，全年可節(jié)煤1.04萬噸標煤。
    干煤密封儲運，可實現(xiàn)節(jié)能降耗，減少粉塵污染。煤炭在鐵路運輸過程中，因振動泄漏及風流作用揚起的煤塵會造成嚴重的煤炭資源浪費。據(jù)鐵路運輸部門統(tǒng)計，2012年，我國因煤炭運輸揚塵散落的煤粉達1850萬噸，同時煤塵漂浮到大氣中，產(chǎn)生大量可吸入顆粒粉塵，導致嚴重的大氣污染 。
    原料煤經(jīng)低溫熱解可脫除煤中20%左右的水，且潔凈煤的熱值隨之提升5%～10%，可減少煤炭運量、降低運輸成本。更重要的是，這樣便可采用密封方式儲存和運輸潔凈煤，既能降低運輸能耗，又可減少揚塵污染。2013年全國鐵路運輸23.2億噸煤，其中低階煤運量約10億噸，采用干煤密封運輸，可降低25%的運輸能耗（折標煤70萬噸），可避免散裝運輸途中1%的煤炭損耗（約1000萬噸），減少運輸途中1000萬噸的揚塵污染，實現(xiàn)煤炭清潔運輸。

    其次，可立足國內(nèi)資源，提升油氣安全保障。
    《中國煤炭清潔高效可持續(xù)開發(fā)利用戰(zhàn)略研究》指出：“以發(fā)電為主的煤熱解氣化半焦燃燒分級轉(zhuǎn)化多聯(lián)產(chǎn)近零排放污染物灰渣資源化回收技術(shù)具有巨大潛力。2011年7.65億千瓦火電裝機，18億噸耗煤，90%以上煙煤和褐煤，其所含揮發(fā)分可轉(zhuǎn)化為2700億立方米合成天然氣，相當于我國天然氣消費量的2倍多；或2.2億噸燃油，接近我國石油消費量的一半，與石油進口量相當 。”
    若采用低階煤低溫熱解煤油氣電一體化多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，加工全國每年消費的約19.2億噸低階煤，可為國家提供約1.37億噸的油品和0.81億噸的LNG。在2013年全國探明煤炭儲量中，低階煤占59%，約8757.3億噸。這些低階煤中蘊藏著約657億噸油品，51萬億立方米天然氣，這是我國石油剩余技術(shù)可采儲量的20倍、天然氣剩余技術(shù)可采儲量的11倍，“大煤田”意味著“大油田”、“大氣田”，進而有效降低我國油氣對外依存度，提高國家油氣安全保障。
    再次，其所產(chǎn)油氣成本低，可提升產(chǎn)品國際競爭力。
    低階煤低溫熱解煤油氣電一體化多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)依托原料適應性強、油氣產(chǎn)率高、質(zhì)量好等優(yōu)勢，可有效降低油氣成本，較目前我國煉油、煤直接液化制油、煤間接液化制油、煤制天然氣等產(chǎn)品，其成本低、投資省。該技術(shù)若能得到大規(guī)模推廣，將大幅降低現(xiàn)有油氣成本，傳導至工業(yè)品、消費品、投資品等下游終端產(chǎn)品，一方面可降低居民生活成本，另一方面可拉低國內(nèi)能源基礎原料成本、公用事業(yè)服務等生產(chǎn)要素價格，進一步壓縮生產(chǎn)成本，進而有效提升我國出口產(chǎn)品的國際競爭力。

       最后，可促進產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級，培育新的增長點。
    若將全國每年消費的19.2億噸低階煤采用該技術(shù)加工利用，可產(chǎn)成品油1.37億噸，LNG0.81萬噸，發(fā)電3.22萬億千瓦時，市場總價值約18016億元，與19.2億噸低階煤的原煤價值（約4928億元）相比，可多創(chuàng)造約13088億元的GDP。
　　建言： 可先建示范工程再向全國推廣
    《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動計劃（2014～2020）》強調(diào)：“積極推進煤炭分級分質(zhì)梯級利用。”這為推廣低階煤低溫熱解煤油氣電一體化多聯(lián)產(chǎn)提供了難得的機遇。為此筆者建議：
    將低階煤低溫熱解煤油氣電一體化多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)列入“十三五”國家重點研發(fā)計劃優(yōu)先啟動專項。重點攻關熱解裝置工藝優(yōu)化與設備定型、熱解裝置大型化開發(fā)、提質(zhì)煤適應性研究、煤焦油加氫、煤氣制氫聯(lián)產(chǎn)LNG、低階煤低溫熱解與燃煤鍋爐發(fā)電耦合等技術(shù)問題，在國家規(guī)劃的煤炭、煤電基地內(nèi)，選擇一種較為成熟的低階煤低溫熱解技術(shù)，建設一個低階煤低溫熱解煤油氣電一體化多聯(lián)產(chǎn)示范項目，作為國家煤炭清潔高效利用的重點示范工程。在示范項目實現(xiàn)穩(wěn)定運行基礎上，國家適時組織驗收，達標后，有計劃、有步驟地在全國范圍內(nèi)推廣應用低階煤低溫熱解煤油氣電一體化多聯(lián)產(chǎn)工藝。

▲當前，一些企業(yè)在低階煤多聯(lián)產(chǎn)領域展開了嘗試。圖為山東一家企業(yè)的低階煤熱解提制油項目工程施工現(xiàn)場。（徐麗紅 攝）

煤炭在鐵路運輸過程中揚起的煤塵易造成資源浪費及大氣污染，而原煤經(jīng)低溫熱解后運輸可脫除水分、減少運量、降低能耗和污染。圖為煤炭鐵路運輸現(xiàn)場。（劉微 攝）

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順勢而為 合理規(guī)劃
　　每當汛期來臨、洪水來襲的時候，最好的辦法無疑是用疏導的辦法泄洪，以達到趨利避害、化險為夷的效果。當下，我國現(xiàn)代煤化工的發(fā)展就像滾滾而來的洪水，既然堵不住，那么，最好的辦法就是以疏為主，疏堵結(jié)合。

　　這些年來，我國現(xiàn)代煤化工在爭議聲中發(fā)展，在探索中前行。這其中有代價，也有收獲；有苦果，也有成果。從國家近期頻頻放行煤化工項目來看，經(jīng)過一段時間的擱置以后，我國開始重啟煤化工投資。這一現(xiàn)象說明，由于我國富煤的資源稟賦，至少在未來幾十年內(nèi)，煤炭利用仍然會占據(jù)主導地位。既然“堵”不住，那么唯一的辦法就是積極疏導，科學引導，促進我國煤化工產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。
　　可以說，關于發(fā)展低階煤低溫熱解煤油氣電一體化多聯(lián)產(chǎn)的建議，為眾多欲在煤化工領域一展雄風的化工企業(yè)指明了一條科學發(fā)展的路徑，提供了一個煤炭清潔高效利用的方案。這個方案，至少從現(xiàn)階段和現(xiàn)有的技術(shù)而言，是一個合理的煤炭清潔利用方案，是一個讓低階煤物盡其用、吃干榨盡、清潔高效的方案，是一個疏解即將到來的煤化工“洪峰”的避險方案，也是一些煤化工企業(yè)在猶豫徘徊和左顧右盼之后可以嘗試實施的方案。
　　以往，我國現(xiàn)代煤化工受到質(zhì)疑的一個重要原因，是國際上可供借鑒的經(jīng)驗不多。一些人質(zhì)疑：發(fā)達國家都沒有大力發(fā)展的產(chǎn)業(yè)，我國能不能發(fā)展好？會不會掉進某種陷阱？事實上，我國現(xiàn)代煤化工無論從技術(shù)上、還是在規(guī)模上，已經(jīng)走在了世界前列。此前，眾多專家一再呼吁，發(fā)展現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)一定要做好頂層設計，拿出科學規(guī)劃，制定合理方案，以推動和促進我國煤化工的健康與可持續(xù)發(fā)展。鼓勵低階煤低溫熱解煤油氣電一體化多聯(lián)產(chǎn)，并適時列入“十三五”重點研發(fā)計劃優(yōu)先啟動專項，正是這樣一個“頂層設計”和科學規(guī)劃，必將成為國家能源戰(zhàn)略的重要組成部分。

　　發(fā)展煤化工需順勢而為，更需科學合理規(guī)劃。今后，煤化工企業(yè)一定要深刻汲取前期一些煤化工項目的經(jīng)驗教訓，以低溫熱解煤油氣電一體化多聯(lián)產(chǎn)等路徑，走出我國煤化工產(chǎn)業(yè)的新路。