发展煤化工应注意的几个问题

发展煤化工应注意的几个问题

近年来，由于国际石油价格不断攀升，以煤为原料的化学工业逐步显示出竞争优势，各地新上煤化工项目的热情越来越高。但是否有煤的地方就能上煤化工项目？是否上了煤化工项目就一定效益好？煤化工项目究竟如何上？这些都是当前业内人士发展煤化工所关注的问题，笔者想就此谈一些个人看法，供大家参考。

煤化工是必然选择

煤炭是世界上储量最大的矿物能源，全世界煤炭探明的可采储量10633亿吨，其中美国占24％，前苏联占22％，中国占11％。全世界煤炭产量约50亿吨，中国2004产煤19.56亿吨，居世界第一。

按目前的开采速度计算，现有的煤炭储量可供人类开采400多年。而根据埃克森美孚、BP和壳牌三大石油公司预测，按目前已探明的石油储量和开采速度，全球石油的平稳供应只能维持40多年、天然气60多年。世界能源安全体系脆弱。

煤炭是我国主要能源，国内含煤面积占55万平方公里，资源总量为55965.63亿吨，资源保有量10077亿吨，资源探明率18％，经济可开发剩余可采储量1145亿吨。在探明的化石能源储量中煤炭占94.3％，石油天然气仅占5.7％。“缺油、少气、富煤”是我国的基本国情。2004年发布的《国家节能中长期专项规划》指出，我国能源消费居世界第2位。自1990年以来，工业煤炭消费一直保持在全国的70％。我国生产和消费的一次商品能源中，煤炭占75％、石油占17％、水电占5％、天然气和核能等占0.4％。

能源问题是困扰我国经济发展的瓶颈，2004年我国石油产量为1.75亿吨，石油消费突破3亿吨，进口石油年年大幅度增长，2004年石油净进口已达1.4亿吨，对外依存度超过40％。

基于以上我国能源情况，发展煤化工是我们的必然选择。

发展煤化工的基本条件

我国煤资源比较丰富，但有煤的地方不一定就可以搞煤化工，搞煤化工要具备以下几个基本条件：

一要有丰富、廉价的煤炭资源

有很多地方，煤炭资源丰而不富，小矿多，大矿少，这既会造成煤炭供应量的不稳定，又使煤炭成分不稳定。化工生产是长周期稳定运行的生产，煤炭数量和质量的不稳定使化工生产无法正常。一个像样的煤化工项目，一年要消耗几百万吨煤炭，而要保持煤化工企业运行几十年，考虑到开采率等问题，没有几十亿吨的储量是难以满足要求的。如果当地煤炭资源储量不大、成分不稳定或者灰分太高、热值不高，就不要硬去搞煤化工。

煤炭价格是发展煤化工的另一个重要因素，煤价过高使得煤化工企业没有竞争力。煤化工单位产品投资相对石油化工和天然气化工投资大，财务费用高，如果煤价过高，必然造成单位产品成本高，体现不出煤化工的优势。2002年有个搞煤化工大公司的外商曾经说过，搞煤化工的煤价要求在10美元／吨以下。这个数据是在当时油价25美元／桶的情况下透露的。现在国际石油价格上涨，相应的价格要作调整。2004年我们到美国一家煤化工公司考察，他们介绍到厂煤价为20美元／吨。我们在工作中遇到很多煤化工项目，有的原料煤价格在100元／吨以下（如陕北、内蒙古等地），项目效益很好；而有的煤价却很高，烟煤价格甚至在400元／吨以上，而山西无烟块煤到厂价则高达700多元／吨。这样的项目竞争力很弱。

二要有充足的水源

耗水量大是煤化工的一大特点，很多地方煤资源丰富，水资源短缺，我国北方和沿海大部分地区都属于这种情况。现实和历史都告诉我们，有许多煤化工企业常常由于水的问题困扰发展，企业常常出现与农业或其他工业争水的现象。要保持煤化工企业正常运行，我们认为，起码要保证每小时上千吨新鲜水的供应。真正上规模的煤化工企业，2000～3000吨／时的用水量是必要的。

同时，全国各地水价相差很大，南方靠近江河的地方新鲜水价格0．2～0.3元／吨左右，水资源费约0.02～0.03元／吨，大部分地区价格在0.4～0.5元／吨。而需要从很远地方调水的工业园区，水价可能达到1.5元／吨。个别沿海非常缺水的地区采用海水淡化作为水源，价格则会达到5元／吨左右。煤化工企业对水价比较敏感，企业难以承受高水价。

三要交通便利

由于产品和原料都是大宗运输品，煤化工企业最好建在靠近铁路或水运方便的地方。铁路、水运比汽运有较明显的优势：在运量上可以很方便地满足需求，价格大大低于汽车运输价格，运输损耗小。目前铁路运价一般为0.15元／吨公里（指国铁），水运价格为0.10元／吨公里，而汽运价格为0.32元／吨公里，相差甚大。尽管一些煤化工企业建在煤田上，减少了原料煤的运输量，但产品外运仍依靠铁路。国内外的经验都证明，远离铁路确实会限制企业的发展。

四要有一定的环境容量

我国煤炭资源丰富，但总体含硫高，据有关部门报道，2003年我国SO2排放和CO2排放分别占世界第一和第二，其中90％的SO2的排放来自煤的使用。煤化工企业排污不可避免，不管企业如何处理达到排放标准，但总还是要有“三废”排放，这是不可回避的问题。我国南方煤质含硫量高，很多地方环境容量已经饱和或超标，尤其是在山区，废气扩散困难，很多地方酸雨严重，再发展煤化工已没有环境容量，项目很难通过环保部门的审批。

应注意的几个问题

一要保护好煤炭资源

现在很多地方资源很多，但乱采滥挖现象严重，一些小企业为了眼前的利益，采富弃贫，资源破坏严重，煤矿开采率很低。尤其近几年，这方面的问题更加严重。要解决这个问题，需要政府有关部门下大力气，整顿开采秩序，清理和取缔无证开采。另外，同一个地方，因煤层不同，煤质成分很不相同，开采的时候需要统一规划，分层开采，保持在一个时期内成分相对稳定，以使煤化工企业的生产长期稳定操作。

二要保护和用好水资源

对于煤化工企业来说，水资源与煤炭资源一样重要。我们在实际工作中常常遇到这样的情况，当地政府部门说有水，而水资源部门又拿不出水文地质资料，缺乏有说服力的搞煤化工企业水资源数据。我们分析，政府说有水是指在夏天雨季时的情况，有时甚至还会发洪水；水资源部门拿不出地质资料，主要是没有做水资源的普查和详细的水资源勘探工作。由于缺乏水资源基础设施（如水库等），很多水资源白白地浪费掉了。

同时煤化工企业要提倡节水，对现有的水资源应该做好合理有序的开发和利用。现有的企业要有节水措施：一是提高水的循环利用率，减少水的消耗率，大企业水的循环利用率要达到90％，新鲜水的消耗率低于3％；二是提高水的重复使用率，将冷却水的排放水用于冲洗炉渣，污水深度处理后用于冲洗车间地面或草坪绿化用；三是加大冷凝水的回收率。总之，要把已有水资源充分地用好。

另外，政府对现有企业的排水要进行监控，避免现有企业的排水污染水源。我们有时也发现，有些地方水资源确实可以保证企业建设，但水质很差，水质达到3类或4类水的标准，使用前要做多级水质处理，成本比较高。

三要选好煤气化技术

我国各地煤炭资源千差万别，煤种上有烟煤、无烟煤和褐煤之分，形状上有块煤和粉煤之分。有的煤固定炭含量高，有的灰分高，有的灰熔点高，还有的水分高。

煤气化是煤化工的核心，搞好煤化工，选好煤气化技术至关重要。目前世界上煤气化方式多种多样，每种煤气化方法适用的煤种各不一样，如德士古适合于灰熔点较低的煤，恩德炉适合于较年轻的褐煤，UGI固定床只能适合于机械强度高的无烟块煤或焦炭。当地有什么煤种，适合于选取什么炉型，要因地制宜、因煤制宜，要做深入的工作。煤气化的技术一旦选定，工厂运行几十年很难改变。在实际中常常遇到这样的情况，为了采用先进的气化技术，不用当地煤，而选用外地煤，千里迢迢，到厂煤价很高，得不偿失。发展煤化工，我们非常提倡原料煤本地化，不赞成采用选用远距离的煤种。

几种先进煤气化工艺介绍：

1．GSP气化炉

1976年，前东德政府开始着手开发的高效的以煤制取合成气的气化工艺。1979年建成第一个3MW的示范气化装置，在此基础上于1984年建成第一个总容量为200MW的气化装置，每天产合成气约1MM

Nm3。技术特点是采用干煤粉（水分含量<2%）作气化原料。对煤种的适应性广泛，对煤的灰熔点的适用范围非常宽。气化温度高（1450～1600℃）碳转化率高达99%，冷煤气效率达80%以上。氧耗低，与水煤浆加压气化工艺相比，低约15~20%。气化炉采用水冷壁结构，运行周期超过10年。对环境影响小。

2 . 德士古水煤浆气化炉

德士古水煤浆气化炉是1978年推出的。其技术特点是对煤种的适应较宽，对煤的活性没有严格的限制，但对煤的灰熔点有一定的要求（一般低于1400℃）。单炉生产能力大，碳转化率高达96％～98％，排水中不含焦油、酚等污染物，煤气质量好，有效气成分（CO＋H2）高达80％左右，甲烷含量低，适宜制合成气。

3．壳牌粉煤气化工艺（SCGP）

该工艺于1972年开始研究，1978年在德国汉堡建成中试装置，1987年在美国建成投煤量250～400吨／天的示范装置，1993年使用SCGP工艺的大型煤气化联合循环发电装置在荷兰Buggenum投产。气化炉为单系统操作，单台炉的投煤量2000吨／天，该装置开工率在90％左右。

壳牌粉煤气化炉的主要特点一是干粉煤进料，煤种适应性广；二是气化温度高（1400～1500℃），碳转化可达98％左右，产品气中甲烷含量低，有效气含量高达90％；三是与德士古水煤浆气化炉相比氧耗可降低15％～25％；四是单炉生产能力大，达2000吨煤／天；五是采用水冷壁，无耐火衬里，维护工作量小；六是气化热效率高，冷煤气效率可达80％；七是气化废水处理较简单，可以做到零排放。它的有效气中CO含量高（60％以上），如果能改氮气输送为二氧化碳气输送，适合用于做甲醇的原料。但其关键问题是国产化率低，装置投资高。

4．鲁奇炉

鲁奇炉是目前世界上建厂数量最多的煤气化技术，运行中的气化炉达数百台。上世纪70年代单台炉产气量65000Nm3／h，80年代单台炉产气量90000Nm3／h。鲁奇炉生产能力大，以块煤为原料尤其适应褐煤，主要适合用于城市煤气的生产，我国用其生产合成气的企业有云南解放军化肥厂和山西天脊集团。鲁奇炉生产的合成气中甲烷含量高（8％～10％），且含焦油、酚等物质，气化炉需设置废水处理及回收装置和甲烷分离装置，生产流程长、投资大。

5．恩德炉

恩德粉煤气化炉是由Wink1er炉改型而来，喷嘴切线方向往炉内送风，采取热回流方式降低带出物，并将废热锅炉设在旋风分离器之后。一般在近常压（1．4kPa）、950℃下用富氧空气（或氧）与蒸汽气化褐煤、弱粘结性煤及长焰煤。国内景德镇焦化煤气总厂用此法生产燃料气，黑化集团、长山化肥厂、淮南化肥厂用于制氨。该炉的主要特点是投资省、煤种适应宽。长山化肥厂2台恩德炉（不包括洗涤2000万元）投资6000万元，不包括原有空分装置，仅为引进气化炉的一半左右。

该炉对煤质要求低，适于褐煤、长焰煤不粘或弱黏结煤。对煤的粒径要求为，大于10mm粒径，小于3％；4～7mm，50％；小于4mm，低于32％。设计对煤的水分要求为8％，最高12％。但该炉对煤的活性要求高，炉子的带出物多，粉尘分离量大，煤耗高，长山化肥厂煤耗2吨多／吨氨（劣质煤）。

6．灰融聚流化床

灰融聚流化床是我国自行开发的粉煤气化炉，陕西城固化肥厂已成功使用。该厂现有2台炉，直径下2.4米、上3.6米，高3.6米，日处理煤量100吨，生产能力相当于氨2万吨／台，操作温度1000～1150℃，气化压力0.03MPa，空分92％，0.13MPa。煤气中不含煤焦油、酚、苯等。适应煤种宽，已进行6种煤的试烧，焦炭粉、烟煤粉煤、无烟煤粉煤等，高硫煤也可以使用，粉煤要求小于6mm，CO＋H268％～69％，若CO2作气化剂可达70％以上。碳转化率大于90％，热效率82％，渣含碳5％，尘含碳65.02％。吨氨煤消耗1.5吨、O2消耗614Nm3、汽1.25吨、新鲜水12吨。