多联产煤炭清洁利用的必然选择.doc

多联产 煤炭清洁利用的必然选择清洁能源专家建议应鼓励发电化工焦化企业实施跨行业试点 2006-03-22石新忠清洁高效利用煤炭资源和煤炭多联产目前已成为我国国家能源战略的重点研究方向之一。中国科学院山西煤炭化学研究所所长孙予罕说，单一的煤产品无法将煤“吃干榨尽”，但如果将煤气化、整体煤气化联合循环与煤合成联合起来就有望获得煤炭资源的最大效用，煤炭多联产技术是高效清洁利用煤炭的主要发展趋势。 据介绍，煤炭多联产技术是指通过多种煤转化、煤利用技术的有机集成，获得多种洁净的二次能源，比如电、液体燃料、氢等气体燃料以及多种高附加值的化工副产品。煤炭多联产系统是煤气化、动力生产、燃料生产系统的集成。 我国自1995年开始研究洁净煤技术，虽然在技术成熟度和规模上还落后于国际先进水平，但在技术储备上已进入国际先进行列。中国产业界目前已积极参与洁净煤技术的研发示范，山西潞安集团结合中科院山西煤化所开发的年产16万吨合成油示范厂开发了油电联产系统；山东兖矿集团正在进行煤气化甲醇合成联合循环发电联产系统的建设。预计在未来5年内，中国可以研发出具有自主知识产权的气化技术，相关产品价格将会比国外同类产品便宜约一半。 据了解，我国能源消费结构以煤为主，但目前的煤炭燃烧技术比较落后，综合利用效率比发达国家低10个百分点左右。中国工程院士谢克昌、山西省天脊煤化集团董事长李中华等专家认为，要重视以煤洁净焦化为源头的多联产，鼓励高污染、高能耗的发电、化工、焦化行业的大企业、大集团试点实施跨行业的大型多联产系统，利用从单一设备中产生的合成气(主要成分为一氧化碳和氢气，如焦炉尾气等)和热量(发电余热等)来进行跨行业、跨部门的生产，以得到多种具有高附加值的化工产品、液体燃料(甲醇、FT合成燃料、二甲醇、城市煤气、氢气)以及综合利用余热资源(可用于集中供热)等。实现产业链上游的发电、炼焦与下游化工的联合，将发电、炼焦与化工生产有机地结合起来，将发电产生的余热、废水，炼焦产生的尾气、煤焦油等资源统一由化工企业回收，作为原材料再利用。试验证明，发电行业采用多联产系统，发电效率可提高约10，发电成本下降30，发电耗水量仅为常规发电厂的2.57。化工产品的生产成本大幅度降低，如生产甲醇成本将降低40。山西省晋城市利用化肥废气联产甲醇就达30多万吨，年创利税两亿多元。 由于洁净煤技术目前在我国还没得到大规模工业利用，业内人士建议，国家应制定更为严格的环保和节能政策法规，从法律层面推进多联产系统这种煤炭高效洁净利用方式的实施。 多联产系统中国洁净煤技术网 多联产系统是指利用从单一的设备（气化炉）中产生的合成气（主要成分为COH2），来进行跨行业、跨部门的生产，以得到多种具有高附加值的化工产品、液体燃料（甲醇、FT合成燃料、二甲醇、城市煤气、氢气）、以及用于工艺过程的热和进行发电等。多联产系统能够从系统的高度出发，结合各种生产技术路线的优越性，使生产过程耦合到一起，彼此取长补短，从而达到能源的高利用效率、低能耗、低投资和运行成本、以及最少的全生命周期污染物排放。资源、能源、环境一体化系统多联产系统的优越性有以下几个方面：（1）以煤气化为中心的超清洁技术 首先，原料煤经过纯氧气化之后，得到的合成气可以达到很高的除尘和脱硫率，其污染物的排放指数将大大降低。如，其SOX、NOX和粉尘的排放量，分别可达欧共体污染物排放限制的18、65和2，达到了环保的极限要求。 其次，煤气化技术可以根据不同的需要使用不同的煤种，特别是有效、清洁地使用我国的高硫、高灰份煤，回收煤中含有的硫，变废为宝。 随着气化技术的逐步成熟和提高，加上气化炉的大型化，可降低整个系统的投资费用。（2）多联产系统中的技术工艺路线可以进行链接和耦合 从气化炉出来的粗煤气经过除尘和脱硫之后，可以分配成几个部分，供应给不同的生产过程。由于各部分的比例可以根据需要灵活地进行调整，因而可以达成各方面的协调生产。如，在使用煤气进行发电的时候，发电机组经常会遇到调峰问题，如果在不需要多发电的时候，把多余部分的合成气用来生产其他的产品，如甲醇、二甲醚等，使能量以化学能的形式加以保存。而在用电高峰期，减少生产的甲醇，甚至以甲醇为燃料发电，就可以解决目前发电机组由于调峰所造成的能量损失和浪费。如果再从耦合技术路线的角度出发，使各条技术路线取长补短，实现能量的梯级利用，将更能体现多联产系统的优越性。（3）多联产系统有大大减少温室气体CO2排放的可能性 因为通过煤气化技术和其之后的转化反应，CO2有可能直接被分离出来，得到纯度很高的CO2，而不是在燃烧后被N2稀释，这样就使CO2的综合利用和埋存成为可能，很好的满足今后的环保要求。（4）为我国今后发展以氢能为主体的能源体系提供能源基础 用氢气或液化氢气作为燃料，热值高，燃烧后的产物是水，污染物排放是零。从长远来看，氢气作为载能体，可作为分布式热、电、冷联供的燃料，实现当地污染物和温室气体的零排放。以氢为燃料的低温可交换质子膜燃料电池PEM FC是目前最理想的汽车动力，燃料电池具有供电灵活、集中和分布式相结合、发电效率高等一系列优点，作为固定式使用亦是将来的发展方向。氢能的大量利用，对改善我国的能源结构，实现能源资源多样化，保障我国的能源安全将起积极的作用。（5）多联产系统是一个具有自身更新能力的开放系统 由于多联产系统在组成上十分灵活，其中绝大部分是已经成熟的生产过程，是一个优化集成过程。但也包含一些尚需进一步开发的新技术、新工艺，包含了许多目前世界上新兴的技术发展热点和行业，因而多联产系统可以不断地发展新型技术，抛弃已经落后过时的产品技术，使自身得到不断地发展前进。综合分析，煤气化多联产技术目前备受关注的原因有三：其一是它能利用中国富有的煤炭，解决工业、交通和生活能源短缺；其二是它生产出的能源属清洁能源，可解决伴随经济发展带来的环境污染问题；其三是它为化学工业开辟了新的原料途径。清华大学教授倪维斗院士指出，煤气化技术在我国已有相当的工业应用，但目前都局限于煤化工的范围。如改进为一次通过法煤气化联产热电及化工产品（甲醇和二甲醚、液体燃料、合成气等），可以将化工过程与动力有机结合起来，取得难以估量的社会、经济效益。据了解，国家现已对煤气化多联产系统给予了相当的重视，相关的研发和产业化工作已在安排之中。(8