美國能源情報署稱:美國將在2012年至2016年間關閉2700萬千瓦燃煤電廠。其理由除了頁巖氣產(chǎn)量的快速增長,使美國擁有廉價且充足的清潔燃料外,還有一個深層次的原因,即美國現(xiàn)已明確:二氧化碳是一種對空氣可構成污染的有害氣體。那些二氧化碳排放未達標的電廠,必須限期關閉。
這一消息立即引起世界關注。因為在此之前,美國一直沒有明確二氧化碳是否為有害氣體,甚至拒絕在《京都議定書》上簽字。而今,作為排碳大國的美國,既然界定二氧化碳為有害氣體,并采取鐵腕手段加以控制,必然會加速全球二氧化碳減排的進程。
作為能源消費大國,中國受富煤、貧油、少氣的資源稟賦限制,煤炭在一次能源消費中占比較高,且在今后較長時期難以根本改變。一旦全球碳減排步伐加快,無疑會對中國的經(jīng)濟與社會發(fā)展產(chǎn)生較大影響。在這種情況下,如何通過煤的清潔高效轉化,實現(xiàn)高碳能源的低碳利用,不僅關乎能源化工企業(yè)生死存亡,更關乎中國在國際社會的聲譽、地位以及經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展。
那么,如何才能實現(xiàn)煤的高效轉化與清潔利用呢?
首先,發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟是煤炭清潔高效利用的必然方向?,F(xiàn)階段,作為高碳能源的煤炭,無論如何利用,都無法避免二氧化碳排放。但通過建立循環(huán)經(jīng)濟,實現(xiàn)能量梯級利用與資源的閉路循環(huán)利用,無疑可以最大限度地減少排碳量。
以陜煤化集團旗下的黃陵礦業(yè)為例,2008年起,該公司累計投資100億元,建設采煤—洗選—焦炭—焦爐煤氣制甲醇—(煤矸石+煤泥+中煤)發(fā)電--(粉煤灰+爐渣)免燒磚—(礦井廢水+電廠廢水)處理回用循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)鏈,形成了130兆瓦(煤矸石+煤泥+中煤)發(fā)電、5000萬塊生態(tài)磚生產(chǎn)能力。每年不僅可消化煤矸石、煤泥、中煤80余萬噸,減排粉煤灰13萬噸,還可節(jié)約新鮮水500多萬立方米,為企業(yè)節(jié)本增效2億多元。
在低濃度瓦斯利用方面,陜煤化集團在彬長大佛寺礦區(qū)建成了目前全國唯一的礦井乏風瓦斯示范電廠,裝機規(guī)模1.2萬千瓦時、減排二氧化碳37.8萬噸。目前正規(guī)劃建設胡家河、小莊、文家坡等低濃度瓦斯發(fā)電廠,建成后,年減排二氧化碳將超過160萬噸。
氯堿是傳統(tǒng)的“兩高一資”行業(yè),但陜煤化集團北元化工公司在建設初期,就充分考慮了企業(yè)內部和周邊資源與環(huán)境,高起點設計了煤-焦-電-電石-PVC-(粉煤灰+電石渣)水泥循環(huán)經(jīng)濟鏈條,投產(chǎn)后,不僅實現(xiàn)了企業(yè)自身的綠色發(fā)展,還成為神木錦界工業(yè)園區(qū)的循環(huán)經(jīng)濟“中樞”,把當?shù)孛?、焦、電石企業(yè)“串”起來,形成了區(qū)域性循環(huán)經(jīng)濟格局,減輕了園區(qū)的排碳壓力。
其次,煤分質利用是煤炭清潔高效利用的有效途徑?,F(xiàn)階段煤的利用主要有三種方式,即燃燒、氣化和熱解。煤燃燒顯然會排放大量二氧化碳;煤氣化用于化工生產(chǎn),為了獲得CO+H2等有效氣體,同樣產(chǎn)生并排放二氧化碳。相對而言,煤熱解排放的二氧化碳要少一些。陜煤化集團經(jīng)過認真篩選,并經(jīng)多年科研創(chuàng)新,將煤熱解工藝與現(xiàn)代煤化工技術耦合集成,以煤熱解為龍頭,延伸發(fā)展新型煤化工產(chǎn)業(yè),打造煤、電、熱、化學品、燃料等具有內在緊密聯(lián)系和持續(xù)競爭力的煤炭分質高效轉化多聯(lián)產(chǎn)模式。即煤先經(jīng)熱解成為固體(半焦)、液體(焦油)和氣體(煤氣)三種產(chǎn)物,再從煤氣中提取氫氣,與煤焦油發(fā)生催化加氫反應,生產(chǎn)清潔燃料和液化氣等高附加值產(chǎn)品。然后對剩余煤氣和半焦進行加工,使之根據(jù)不同需求生產(chǎn)各類現(xiàn)代煤化工產(chǎn)品。由于熱解過程是目前能耗、物耗最低的煤炭轉化方式,能有效地實現(xiàn)能源資源綜合梯級與循環(huán)利用,最大限度地減少有害物及污染物排放,具有項目投資少、用水少、能耗低、排放少、環(huán)境好等特點?,F(xiàn)已列入《煤炭深加工示范項目規(guī)劃》并將在示范、總結、完善的基礎上推廣應用。
最后,科技創(chuàng)新是煤炭清潔高效利用的有力支撐。煤炭高效轉化與清潔利用,需要化工、制造、控制等各學科技術集成,沒有持續(xù)的科技創(chuàng)新很難實現(xiàn)。這一點,陜煤化集團感觸頗深,并始終把科技創(chuàng)新放到企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略高度,不斷加大資金投入和人才隊伍建設,加快科技成果轉化。
“十一五”以來,陜煤化集團累計投入數(shù)十億元資金,開展了大規(guī)模、高質量科技攻關活動。與中科院大連化物所和中石化洛陽石化工程公司合作,分別于2006年和2010年,成功開發(fā)出DMTO技術與DMTO-II(新一代甲醇制低碳烯烴)技術。目前,DMTO技術已經(jīng)實現(xiàn)工業(yè)化并步入商業(yè)化運營;DMTO-II正由陜煤化集團與中國三峽集團合資在陜西蒲城建設70萬噸/年工業(yè)化示范項目。
截止2012年9月,陜煤化集團已經(jīng)擁有甲醇制烯烴國家工程實驗室、國家能源煤炭分質清潔轉化重點實驗室、煤制化學品國家地方聯(lián)合共建工程中心等三個國家級實驗室和工程中心;擁有陜西省甲醇衍生物及聚合物材料工程技術研究中心、陜西省煤礦安全技術中心、陜西省煤制烯烴類工程技術中心、陜西省煤礦機電工程技術研究中心等四個省級工程技術中心;承擔了數(shù)個陜西省“13115”工程。并在MTP、粉煤催化熱解、多組分羰基合成醋酐聯(lián)產(chǎn)醋酸、煤熱解加氫制清潔燃料、煤焦油綜合利用,以及C4回收利用、低濃度瓦斯清潔利用等方向取得重大突破。取得了煤焦油加氫裂化、煤焦油加氫改質反應、煤焦油電場凈化等十多項專利技術。這些科技成果的開發(fā)和應用,使陜煤化集團由煤炭開采為主的傳統(tǒng)能源化工企業(yè),成長為集能源開發(fā)、化工生產(chǎn)、煤炭及煤化工技術開發(fā)與工程化、項目設計與施工于一體的產(chǎn)-學-研-用一體化特大型、綜合性能源化工旗艦,市場競爭力與綜合實力顯著提高。
2011年,陜煤集團實現(xiàn)銷售收入1007億元,實現(xiàn)利稅總額248億元,資產(chǎn)總額達到2152億元,位列中國企業(yè)500強第107位,成為陜西省增速最快、效益最好的國有大型企業(yè)之一。今年上半年,面對宏觀經(jīng)濟增速放緩,煤炭及化工產(chǎn)品供大于求、價格持續(xù)下跌等不利局面,陜煤化集團憑借技術進步和循環(huán)經(jīng)濟,依然取得了實現(xiàn)銷售收入651億元、利潤43.5億元的良好業(yè)績。
為進一步提升企業(yè)創(chuàng)新能力和技術水平,2011年陜煤化集團又專門成立了科技發(fā)展部,組建了陜煤化集團技術研究院。計劃在“十二五”期間投入不少于120億元資金,整合各方資源,集聚內外人才,積極推動煤炭安全生產(chǎn)與煤化工前沿技術研究與工程化,探索更加高效、節(jié)能、環(huán)保的煤轉化技術,為實現(xiàn)“打造國內一流節(jié)能環(huán)保能源化工企業(yè)”愿景提供技術支撐,也為能源化工行業(yè)實現(xiàn)綠色、可持續(xù)發(fā)展探索嶄新路徑。
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