煤气化在能源化工产业结构调整中的作用-李奋明

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1、煤气化在能源化工产业结构调整中的作用煤气化在能源化工产业结构调整中的作用- -李奋明李奋明本文由 skcri 贡献doc 文档可能在 WAP 端浏览体验不佳。建议您优先选择 TXT，或下载源文件到本机查看。洁净煤气化在我国能源化工产业结构调整中的作用洁净煤气化技术在我国能源化工产业结构调整中的作用李奋明 石油和化学工业规划院 副总工程师 随着世界经济的不断发展，进一步促进了能源消费需求增长，但是常 规能源在人们过度使用下已出现短缺现象，能源危机已成为一个巨大难题 摆在世界各国的面前。同时，由于全球工业化进程的加快也导致了世界环 境继续恶化，温室效应和空气污染而威胁人类生存的新问题突显。为了实

2、现能源和环境的可持续发展，世界各国正在积极调整能源和广泛寻求新能 源。 根据我国能源消费以煤为主的国情，环境问题更为突出。2007 年中国 煤炭消费量约为 25.8 亿吨标煤，比 2000 年增长 175%，年均增长 15.5%。 近 70%的原煤没有经过洗选直接燃烧，燃煤造成的二氧化硫和烟尘排放量 约占排放总量的 7080%，二氧化硫排放形成的酸雨面积已占国土面积的 三分之一；化石燃料二氧化碳排放是中国温室气体的主要来源。 电力、钢铁、有色、建材、石油化工、化工等六大“高耗能、高污染” 行业占到全国工业能耗和二氧化硫排放近 70%，所以“两高”行业节能减 排工作的进展在一定程度上决定着节能减

3、排目标能否实现。 面对“缺油、少气、多煤炭”的国情，有效利用有限资源，特别是合 理利用煤炭资源，保障经济的可持续发展是摆在国人面前的艰巨重任。采 用洁净煤气化技术，充分发挥煤炭资源优势是今后一段时期完成这项重任 的必要举措之一。 煤气化技术日趋成熟， (一) 煤气化技术日趋成熟，为煤炭的洁净转化创造了良好条件 通过煤气化过程将固体的煤炭转化为气态的燃料或化工原料，是提高 资源有效利用的重要技术手段。煤气化技术经过长期发展，从固定床、流 化床到气流床气化技术，工艺技术及装备水平不断提高，原料煤的适用范 围也日益扩大。特别是气流床气化技术是一致公认的最先进的大型工业化 煤气化技术，正在得到广泛的推

4、广应用。1洁净煤气化在我国能源化工产业结构调整中的作用气流床气化强度大，对煤炭品种的适应性更广，碳的转化率可达到 99%，生产效率更高。从上世纪 50 年代开发出具有代表性的 K-T 炉后， 相继开发出了粉煤加压气化和水煤浆加压气化工艺，包括了干法的 K-T、 Shell-Koppers、Shell、Prenflo、GSP 和湿法的 Texaco、Destec 等，并 随之实现了大规模工业化生产。 目前，在国外的大规模工业化煤气化技术中，具有代表性的主要是湿 法的 Texaco 和干法的 Shell。Texaco 单台气化炉处理煤量达到 2000 吨/ 天，已有 20 多台气化炉在运行，主要用

5、于生产合成氨、甲醇和发电。Shell 单台气化炉处理煤量达到 2000 吨/天，目前主要用于发电。 国内煤气化技术主要用于生产合成氨、甲醇和城市燃气，其中煤气化 分别占合成氨和甲醇生产的 65%、70%以上。虽然国内煤气化总体规模较 大，但是约有 2/3 的是采用常压固定床气化技术。 随着近年来国内煤化工产业的迅速发展和化工装备技术水平的不断提 高，煤气化技术的开发应用也在加速。先后开发出了湿法的对置式四喷嘴、 多元料桨气化和干法的两段式、HT-L 气化技术，并开始应用于工业化生产 装置建设中。同时，国内还大规模引进了先进的 Texaco 和 Shell 及 GSP 煤气化技术。现已投入运行的

6、 Texaco 气化装置 12 套，总气化规模近 400 万吨/年；现已开车的 Shell 气化装置 7 套，总气化规模近 300 万吨/年。另 外，国内还开发出了灰熔聚气化技术、恩德粉煤气化技术，并已开始用于 中小煤气化装置的改造过程中。 促进清洁能源发展， (二) 促进清洁能源发展，缓解能源供需矛盾 随着经济全面发展和人民生活水平的不断提高，对能源的需求日趋强 劲。特别是近十年来，中国经济持续高速增长，对能源需求不断扩大。 19952005 年， 中国 GDP 增长速度达到 11.7， 能源生产总量增长 4.8， 能源消耗总量增长 6.5，电力消费增长 9.5；20002005 年， GD

7、P 增长速度达到 13.1， 能源生产总量增长 9.8， 能源消耗总量增长 10.0， 电力消费增长 10.2。 近年来， 中国经济发展速度较快， GDP 的增长速度一直居于世界前列，2洁净煤气化在我国能源化工产业结构调整中的作用同时也出现了对能源的需求过度增长的现象。特别是由于经济的持续快速 发展和能源生产、运输等基础设施建设的滞后，加剧了中国能源供求矛盾。 尤其是在近年来，中国煤炭、电力和原油供应的短缺，已经开始影响中国 经济的均衡协调发展。 下表是近 20 年中国经济发展和能源消耗情况。中国一次能源消费情况及构成表 年份 能源消费总量（万 t 标准煤） 76682.00 98703.00

8、 131176.00 130297.00 134914.00 148222.00 167800.00 203227.00 223319.00 占能源消费总量比重，% 原煤 75.80 76.20 74.60 66.10 65.30 65.60 67.10 68.00 68.90 原油 17.10 16.60 17.50 24.60 24.30 24.00 22.70 22.30 21.00 天然气 2.20 2.10 1.80 2.50 2.70 2.60 2.80 2.60 2.90 水电 4.90 5.10 6.10 6.80 7.70 7.80 7.40 7.10 7.201985 19

9、90 1995 2000 2001 2002 2003 2004 2005为了保证经济的健康稳定发展，国家确定了能源业要以发展新型、高 效、清洁能源技术和石油替代技术为主要发展方向，大力改造传统能源利 用技术，提高能源效率。要求电力方面要重点发展洁净煤燃烧发电技术， 尤其是利用现代煤化工技术即洁净煤气化技术，并通过燃气蒸汽联合循环 （Integrated Gasification Combined Cycle， 简称 IGCC） 发电与化工的 “多 联产”相结合，统筹发展能源化工产业，合理调整一次能源消费结构，将 对保障能源供应起到积极的促进作用。 合理利用煤炭资源， (三) 合理利用煤炭资源

10、，加速石油替代战略进程 近年来，由于我国对能源投入力度的强化，能源供求总量不足的矛盾 得到有效缓解，但是能源结构性矛盾也日益突显出来，特别是我国石油供 不应求的问题更为突出。尽管在“九五”期间的石油消费增长速度有所减3洁净煤气化在我国能源化工产业结构调整中的作用缓，但是进入“十五”期间以来随着经济的快速发展，石油消费大幅增加， 以至能源整体供应关系更趋紧张。经初步预测，在今后十多年内，这种状 况还将继续下去。 我国是资源及能源相对匮乏的国家之一，石油资源更加贫乏，初步预 测我国石油剩余可采储量仅有 20 多年。 但是随着我国经济的迅速发展， 能 源消耗也在不断增长，特别是石油的供需矛盾将更为突

11、出。为了缓解国内 石油的供求矛盾，加大了石油进口的数量，2007 年国内石油净进口 1.6 亿 吨，对外依存度超过 46。 根据我国未来经济发展趋势和目前的能源消费结构，有关部门预测， 2010 年国内石油需求量将达 3.53.7 亿吨， 2015 年将达到 3.94.1 亿吨； 到 2020 年中国总能耗达到 17.07 亿（toe）吨油当量，石油消费将占其中 比例为 27，既是 4.61 亿吨。根据目前国内石油勘探和开采状况来看，2020 年国内石油自给量将保持在 1.7 亿吨左右，缺口将近 3 亿吨，届时石 油的对外依存度将有可能超过美国现在的石油对外依存度（58） ，达到 60以上。按

12、照常规，我国已经迈入能源安全的警戒线。 近年来，在国家产业政策的指导下石油化工作为能源及基础产业得到 了迅速发展， 同时也带动了作为国民经济支柱产业的化学工业的飞速发展， 为促进国民经济的整体发展起到了积极的作用。近期已有大唐和神华集团 分别在内蒙古、宁夏，利用洁净煤气化技术进而建设大型煤制烯烃工程。 若按“煤化工中长期发展规划”，预期 2020 年国内甲醇制烯烃达到 450 万吨/年规模，将减少约 5000 万吨/年以上原油进口，可将石油对外依存度 保持在 50左右。所以，积极推进洁净煤气化技术将有利于加速石油替代 战略进程，降低石油对外依存度，保障经济的持续稳定发展。 节能降耗、减排效果明

13、显， (四) 节能降耗、减排效果明显，加速循环经济发展 我国是一个以煤为主要一次能源的国家，在今后较长时期内，电力工 业以煤炭为主的能源结构不会改变，而煤炭的开发和利用又成为环境污染 物排放的主要来源。火力发电厂是温室气体的排放大户，随着国家经济发 展对电力需求的不断增长，燃煤机组引起的环境污染问题日益突出。为了4洁净煤气化在我国能源化工产业结构调整中的作用促进能源与环境协调发展，研究和发展清洁煤发电技术以提高燃煤火电厂 的热效率和尾气净化是减少污染物排放最有效的措施之一，也是我国以煤 为主的能源生产和消费结构情况下解决环境污染问题的一个必然选择。 IGCC 发电是将煤炭进行气化后得到合成气，

14、并将合成气净化后用于 燃气-蒸汽联合循环的发电。 是把高效的燃气-蒸汽联合循环发电系统与洁净 煤气化技术结合起来，既有高发电效率，又有极好的环保性能，是一种有 发展前景的洁净煤发电技术， 被视为 21 世纪煤电发展的重要方向， 是解决 煤电可持续发展的最有效的技术途径之一。目前，我国 80以上的电力是 由燃煤供给，几乎 60以上的煤炭用于发电。发电即是煤炭的第一消费大 户，同时也是 SO2 等废气排放的大户。近年来，虽然国家在积极倡导发电 脱硫措施的推广，但是效果并不是太理想。 在目前技术水平下，IGCC 发电的净效率已达 45左右，随着科技进 步今后可望达到更高。而 IGCC 发电的污染物总

15、的排放量仅为常规燃煤电 站的 1/10，脱硫效率可达 99%，二氧化硫排放在 25mgNm3 左右。二氧 化硫排放只有常规电站的 1/48，氮氧化物排放只有常规电站的 15% 20%，耗水只有常规电站的 1/21/3，非常有利于环境保护，并将为节能 降耗、减排，以及彻底根治酸雨污染起到积极的促进作用。 通过 IGCC 发电与化工生产有机结合，发展“（煤）电化（工）一 体化”产业，不仅可以达到优化资源配置的目的，特别是采用洁净煤气化 技术的 “煤电化工”相结合的“多联产”技术，还可同时实现节约资源、 提高能效和大幅度降低 SO2、CO2 和其他污染物排放量，使能源与环境保 护有机的结合起来， 进

16、一步推动循环经济发展， 21 世纪我国能源化工发 是 展的必然之路。同时，介于产业发展的需要和技术进步的支持，通过洁净 煤气化技术将新型煤电和现代煤化工有效耦合， 即发展 （煤） “ 电化 （工） 一体化”产业，以大规模的技术集成促进产业集群的形成，发挥更大的产 业集聚效应。 随着世界能源供应的日趋紧张， 解决能源问题的新技术也在迅速发展， 特别是以煤气化为基础的 IGCC 技术得到有效突破，并开始进入大规模工5洁净煤气化在我国能源化工产业结构调整中的作用业化，将加速我国能源化工产业结构调整步伐。 煤气化是较为成熟的技术，近年来煤气化多联产技术得到迅速发展， 多联产技术是结合各种生产技术路线的优越性，使生产过程耦合在一起， 彼此取长补短，从而使能源利用率最高、能耗最低、投资与运行成本最低、 污染最小。国内以 IGCC 为龙头的“三联供”装置，已有工业化运行经验 并已发挥出了较好的经济及社会效益，不仅说明了现代能源化工在国内发 展的可行性，也为我国进入规模化发展现代能源化工及其综合利用工程奠 定了坚实基础，并为我国经济的可持续发展创造