低碳經(jīng)濟下煤氣化產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新動(dòng)力

第24卷第4期能_源環(huán)境保護2010年8月Vol.24,No.4Energy Environmental ProtectionAug, 2010綜述與專(zhuān)論低碳經(jīng)濟下煤氣化產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新動(dòng)力張洪偉,沈鴻鵠(中國五環(huán)工程有限公司,湖北武漢430223)摘要;煤炭在我因能源結構中占有著(zhù)舉足輕重的地位，我國的低碳經(jīng)濟發(fā)展模式必須在高碳經(jīng)濟結構下去探尋。只有從我國實(shí)際出發(fā)，立足于煤炭，大力發(fā)展新型煤氣化技術(shù)，進(jìn)一步拓寬其應用范圍，通過(guò)政府的積極引導和支持創(chuàng )新國有新型煤氣化技術(shù),走出一條適合我國國情的低碳經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)保之路。關(guān)鍵詞:低碳經(jīng)濟;煤氣化;動(dòng)力;節能;減排中圖分類(lèi)號:TQ54文獻標識碼:A文章編號:1006- -8759(2010)04- 0001-030引言在我國能源結構中，煤炭占68.7 9%(煤炭消堅持資源節約和環(huán)境保護的基本國策，事關(guān)費量中電力用煤約占50 %),石油占18%,天然人民群眾切身利益和中華民族生存發(fā)展。為此,我氣占3.4 %,可再生能源占9.9 %,而世界平均能?chē)群笞鞒隽艘幌盗兄卮蟛渴?各地區、各部源結構中,煤炭占28.4 %,石油占35.8%,天然氣門(mén)開(kāi)展了卓有成效的工作,"+- -五”前四年全國占23.7 %,可再生能源占12.1 %。這一方面說(shuō)明.單位國內生產(chǎn)總值能耗累計下降14.38%，但完我國經(jīng)濟的發(fā)展對能源消費、外延式發(fā)展的依賴(lài)成“十一五”降低20 %左右的目標仍然十分艱巨。很強,另-方面說(shuō)明我國化石能源,尤其是煤炭消特別是2010年一季度,電力、鋼鐵、有色、建材、石費比重過(guò)大。2003 年至2009年,我國GDP平均油化工、化工等6大高耗能行業(yè)加快增長(cháng),全國單增長(cháng)率約為10.62 %，此間一次能源消費平均增位國內生產(chǎn)總值能耗不降反升,上漲了3.2%。長(cháng)率為10.25 %,其中煤炭為10.34 %,與GDP的雖然通過(guò)淘汰落后產(chǎn)能等舉措的實(shí)施，為我增長(cháng)率基本相當。國實(shí)現“十一五”節 能減排目標發(fā)揮了積極的作用。中國作為全球最大的煤炭生產(chǎn)國，煤炭年產(chǎn)但是由于我國經(jīng)濟在未來(lái)可以預見(jiàn)的二三十年里,量超過(guò)30億t，但中國同時(shí)也是煤炭?jì)暨M(jìn)口國,仍將高速發(fā)展，對能源資源的需求將與日俱增,因2009年煤炭?jì)暨M(jìn)口量增至1億t。據國際能源機此,我們必須尋求-種更加具有 永續發(fā)展理念的經(jīng)構預測，如中國持續大量消耗能源, 2010年煤炭濟發(fā)展模式,力求經(jīng)濟發(fā)展水續,節能減排永續,環(huán).進(jìn)口量將可能增長(cháng)70%~ 100%，達到1.7億1境保護永續。這-點(diǎn)就要求我們必須從現在做起，至2億t。從細節做起,認真地去關(guān)注和對待每一-件關(guān)系當代由此可見(jiàn)，煤炭在國民經(jīng)濟發(fā)展中具有舉足和子孫后代生存與發(fā)展的重大事宜,實(shí)現經(jīng)濟真正輕重的地位和作用,因此，筆者認為,國民經(jīng)濟的意義上的清潔發(fā)展,為子孫后代謀福祉。發(fā)展必須從現實(shí)的資源能源國情出發(fā),秉承科學(xué)發(fā)展觀(guān),立足于煤炭,從“潔凈煤技術(shù)”開(kāi)始,到整1煤炭是我國經(jīng)濟 發(fā)展的基石個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的每- -個(gè)環(huán)節,注重細節，從一點(diǎn)一滴做近年來(lái)，社會(huì )各界對于低碳經(jīng)濟的發(fā)展給予起,不斷提升技術(shù)力量和科研水平，加大政策扶持了極大的熱情與支持,紛紛獻計獻策,低碳概念也和導向力度，走出一條適合中國國情的綠色發(fā)展在社會(huì )生活中被廣泛應用,深人人心。中國煤化工:MHcNMHq凈煤技術(shù)發(fā)展的收稿日期:2010-05-27關(guān)鍵2●張洪偉等低碳經(jīng)濟下煤氣化產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新動(dòng)力我國煤炭資源利用較為粗放，以直接燃燒為(4)脫硫脫硝-步到位。傳統的千法脫硫或者主的利用方式造成了巨大的資源浪費和環(huán)境污濕法脫硫技術(shù)，雖然能夠去除煙氣中大部分硫化染,這是不爭的事實(shí)。因此,改變粗放的能源消費物(視工藝不同,脫硫率一般在70 % ~ 95 %,而.模式,提高能源的利用效率,減少二氧化碳等溫室實(shí)際--般低于這個(gè)值),但是無(wú)法實(shí)現硫的循環(huán)再氣體的排放,迫在眉睫。使用?？茖W(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步促進(jìn)了潔凈煤氣化技術(shù)而新型煤氣化技術(shù)正好能夠解決這個(gè)問(wèn)題。的發(fā)展與成熟。按氣化爐進(jìn)料方式劃分,目前比較例如在煤制甲醇項目里,來(lái)自煤氣化裝置經(jīng)過(guò)CO先進(jìn)的新一代煤氣化技術(shù)主要有干煤粉加壓氣化變換工序出來(lái)的變換氣中二氧化碳含量為35.5技術(shù)和水煤漿加壓氣化技術(shù)兩種，其中干煤粉氣%,H2S+COS含量為0.17 %，此外還有微量的化技術(shù)包括:荷蘭Shell公司的SCGP粉煤加壓氣HCN、NH3等。在經(jīng)過(guò)酸性氣體脫除工序后,富?；に?、Krupp-Uhde公司的Pronflo粉煤加壓氣的二氧化碳氣體和無(wú)用的H2S等氣體被分別剝離化工藝、德國西門(mén)子CSP氣化工藝、中國五環(huán)公:出來(lái),其中H2S等酸性氣體性經(jīng)過(guò)硫回收工序后,司的WHG氣化工藝、德國科林CCG氣化工藝生產(chǎn)出了硫磺產(chǎn)品，可為產(chǎn)業(yè)鏈下游產(chǎn)品提供原等;水煤漿加壓化技術(shù)包括:美國GE公司的水煤料。漿加壓氣化工藝、美國康菲公司的E-GAS加壓氣(5)二氧化碳更易于捕捉、收集。眾所周知,二化工藝、多噴嘴水煤漿加壓氣流床氣化技術(shù)等。氧化碳是導致全球氣候變暖的最重要的溫室氣經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐，新型煤氣化技術(shù)較傳統燃煤技體，而我國以煤炭為基礎能源發(fā)展經(jīng)濟的過(guò)程中,術(shù)而言,其優(yōu)勢已經(jīng)凸顯出來(lái),具體如下:卻排放出了大量的二氧化碳，這主要是由于對于(1)煤炭利用率高。相對于傳統的煤炭直接燃傳統燃煤技術(shù)而言，二氧化碳的捕捉是最昂貴和燒而言，煤氣化技術(shù)在煤炭的利用率上有著(zhù)得天復雜的環(huán)節，但新型煤氣化技術(shù)卻能輕而易舉地獨厚的優(yōu)勢,碳的轉化率很高(視工藝的不同,一解決這個(gè)技術(shù)難題。正如前述第四條中論述,我們般在95 %~ 99 %之間),合成氣中有效氣體組分在酸性氣體系統脫除工序即可將富裕的二氧化碳含量高(CO+H2在90 %以上),單位體積合成氣的氣體有效剝離,為后續工作奠定了基礎。煤耗氧耗量低,不含重烴,甲烷含量極低。目前，全世界的二氧化碳排放總量是幾十億(2)產(chǎn)品多樣,易于輸送。煤氣化作為“煤頭”，噸的數量級,但在未來(lái),如果加強二氧化碳利用系可以為產(chǎn)業(yè)鏈下游提供合格的合成氣(有效組分統的科研工作，發(fā)明新型的二氧化碳化工利用體為CO+H2),并通過(guò)產(chǎn)業(yè)鏈的延伸,生產(chǎn)出各種各系和高附加值的產(chǎn)品，將會(huì )大大增加二氧化碳減樣的化工產(chǎn)品,還可以作為居民用燃氣,為大城市排量。由此可見(jiàn),新型煤氣化技術(shù)的環(huán)保功效是傳居民提供生活上的保障，更可以用來(lái)發(fā)展綠色發(fā)統燃煤技術(shù)所無(wú)法比擬的。電(IGCC)。(6)國產(chǎn)化水平高。由于煤氣化技術(shù)對設備、通過(guò)煤氣化技術(shù)將固體的煤炭轉化為氣態(tài)、管道等材質(zhì)要求較高,相對于傳統燃煤技術(shù)而言,液態(tài)或者電力等易于輸送介質(zhì)(可以借助于管道投資高成了煤氣化技術(shù)發(fā)展的瓶頸。但是,隨著(zhù)我等載體),進(jìn)而節省了大量的人力和物力,方便快國制造業(yè)發(fā)展水平的提高，煤氣化管道設備材料捷,這不僅體現在經(jīng)濟效益上,更體現在社會(huì )效益國產(chǎn)化明顯提高，就當前兩個(gè)主流煤氣化技術(shù)應和環(huán)境效益上,這是一個(gè)無(wú)法估量的效益。用情況而言,Shell工藝的設備國產(chǎn)率可以達到85(3)環(huán)保效益好。煤炭經(jīng)過(guò)高溫氣化后產(chǎn)生的%以_上,而GE工藝的國產(chǎn)化率更高,現已達到90爐渣經(jīng)激冷形成玻璃狀顆粒以及煤炭燃燒產(chǎn)生的%以_上。如果國產(chǎn)率進(jìn)-一步提高, 整個(gè)項目的投資飛灰,物性穩定,氣化污水中含氰化物少。飛灰和就會(huì )降下來(lái)，那么就能更好地顯現出煤氣化項目爐渣都是可以利用的寶貝，如可將飛灰直接摻人的經(jīng)濟效益,從而為煤氣化的發(fā)展奠定了基礎。到水泥中,或制作成環(huán)?？招拇u等,用途多樣,節中國煤化工j應用前景能環(huán)保。這不僅解決了廢物的處理問(wèn)題,更加產(chǎn)生了積極的社會(huì )效益和可觀(guān)的經(jīng)濟效益，對環(huán)境保MH. CNMHG不僅在于其自身的護十分有利。技術(shù)優(yōu)勢,更在于它在節能、環(huán)保等方面的突出優(yōu)第24卷第4期能源環(huán)境保護.3.勢。當前,二氧化碳的排放問(wèn)題一直困擾著(zhù)我們的現永久封存,只要有沉積盆地，就有地下咸水蓄水發(fā)展,如何有效處理這個(gè)問(wèn)題,將是決定未來(lái)能源層,貯存容量巨大,將成為最有效的封存方式之一。發(fā)展的戰略性問(wèn)題。四是將CO2注入無(wú)商業(yè)開(kāi)采價(jià)值的深層煤(1)二氧化碳綜合利用的前提一CCS 技術(shù)。層,開(kāi)采煤層氣,以提高煤層氣的采出率,待煤層在煤炭轉化為低碳的終端能源以及煤炭的其它轉氣開(kāi)采完畢后實(shí)現永久封存?；^(guò)程中，與常規燃燒技術(shù)等-樣,都會(huì )排放出五是經(jīng)壓縮、凈化、液化和精餾提純后,制取CO2,只有對排放出的CO2進(jìn)行處置,才能真正實(shí)食品級液體二氧化碳?，F將煤由高碳能源轉為低碳終端能源。將CO2從(3)未來(lái)研究方向一--二 氧化碳的分解。CCS工業(yè)排放源捕集并永久封存的綜合技術(shù)稱(chēng)為CO2技術(shù)為CO2規?；?、工業(yè)化發(fā)展奠定了基礎。目的捕獲和封存，簡(jiǎn)稱(chēng)CCS (CO2 Capture and Stor-前，已有的二氧化碳分解技術(shù)都是依靠電力等高age)。CCS是一項系統工程,包括將工業(yè)裝置排放品質(zhì)能源來(lái)完成的,一方面,二氧化碳被分解成為的CO2分離、捕獲、液化的工業(yè)設施,經(jīng)過(guò)輸送管了C和02,而另一方面分解二氧化碳所需要的能網(wǎng)送至封存區的管道輸送系統，在封存區加壓灌量卻產(chǎn)生了大量的CO2和其他污染物，此種做法注進(jìn)人地下封存庫，最后實(shí)現永久封存的灌注系根本不能滿(mǎn)足時(shí)代的需要,不僅沒(méi)有經(jīng)濟效益,更統和安全檢測系統。CCS是未來(lái)最具潛力的能實(shí).談不上社會(huì )效益和環(huán)境效益?，FCO2大規模處置的技術(shù),是煤炭通過(guò)清潔轉化,可以想象，如果我們能夠利用太陽(yáng)能將CO2實(shí)現煤基低碳能源供應的重要技術(shù)組成部分,也低成本、高效分解成C和O2的話(huà),同時(shí)利用太陽(yáng)是減少溫室氣體CO2排放、緩解全球氣候變暖的能將H2O低成本、高效分解成H2和O2,那么,這最主要手段之一。將是一個(gè)劃時(shí)代的能源革命，屆時(shí)全人類(lèi)的能源(2)二氧化碳的封存技術(shù)和利用。CO2的封存需求與能源安全就可以得到充分的保障。技術(shù)主要包括地質(zhì)貯存、陸地生態(tài)系統貯存、生物4結論貯存、海洋貯存、礦物貯存以及資源化利用等。目.前CO2資源化利用,減排量微乎其微,陸地林業(yè)和煤炭的利用效率得到大大提高，環(huán)境得到更濕地生態(tài)碳匯是一個(gè)長(cháng)期的生態(tài)保護措施,將好的保護，人類(lèi)需求的產(chǎn)品更加豐富多樣,二氧化CO2通過(guò)礦化、海洋封存等方法減排,因多種原因碳CCS技術(shù)可以得到更好更快地發(fā)展,這一切都受到限制,不能有效或安全地大規模使用,處于探.是基于煤氣化技術(shù)的發(fā)展與應用。因此,筆者認為討階段，而地質(zhì)貯存被廣泛認為是現實(shí)和有效的我國政府應該加大資金投入力度去開(kāi)發(fā)具有國有固碳方法。知識產(chǎn)權的新型煤氣化技術(shù)，在設備材料方面力二氧化碳的地質(zhì)封存技術(shù)和利用主要包括以爭盡可能地國產(chǎn)化,減少投資,提升煤氣化項目的下幾種:競爭力,逐步抑制燃煤電廠(chǎng)的投資與建設,大力發(fā).一是將CO2注人廢棄或無(wú)商業(yè)開(kāi)采價(jià)值的油展綠色煤電IGCC技術(shù)、核電以及新能源產(chǎn)業(yè),逐氣田,永久封存。步使我們國家從產(chǎn)煤用煤大國向新能源利用大國.二是將CO2注入開(kāi)采中的油氣田以提高采出轉變，走出一條適合我國國情的低碳經(jīng)濟發(fā)展之率,待完成開(kāi)采后實(shí)現永久封存。路。三是將CO2注人沉積盆地內的咸水蓄水層實(shí)中國煤化工MYHCNMHG