現代煤化工技術在我國能源化工產業結構調整中的作用
隨著世界經濟的不斷發展,進一步促進了能源消費需求增長,但是常規能源在人們過度使用下已出現短缺現象,能源危機已成為一個巨大難題擺在世界各國的面前。同時,由于全球工業化進程的加快也導致了世界環境繼續惡化,溫室效應和空氣污染而威脅人類生存的新問題突顯。為了實現能源和環境的可持續發展,世界各國正在積極調整能源和廣泛尋求新能源。
根據我國能源消費以煤為主的國情,環境問題更為突出。2007年我國煤炭消費量約為25.8億噸標煤,比2000年增長175%,年均增長15.5%。近70%的原煤沒有經過洗選直接燃燒,燃煤造成的二氧化硫和煙塵排放量約占排放總量的70~80%,二氧化硫排放形成的酸雨面積已占國土面積的三分之一;化石燃料二氧化碳排放是我國溫室氣體的主要來源。
電力、鋼鐵、有色、建材、石油化工、化工等六大“高耗能、高污染”行業占到全國工業能耗和二氧化硫排放近70%,所以“兩高”行業節能減排工作的進展在一定程度上決定著節能減排目標能否實現。
面對“缺油、少氣、多煤炭”的國情,有效利用有限資源,特別是合理利用煤炭資源,保障經濟的可持續發展是擺在國人面前的艱巨重任。采用現代煤化工技術,充分發揮煤炭資源優勢是今后一段時期完成這項重任的必要舉措之一。
(一) 現代煤化工技術日趨成熟,為煤炭的潔凈轉化創造了良好條件
隨著科技進步的加速,現代煤化工技術得到快速發展,特別是潔凈煤氣化是現代煤化工技術的典型代表。通過煤氣化過程將固體的煤炭轉化為氣態的燃料或化工原料,是提高資源有效利用率的重要措施。煤氣化技術經過長期發展,從固定床、流化床到氣流床氣化技術,工藝技術及裝備水平不斷提高,原料煤的適用范圍也日益擴大。特別是氣流床氣化技術是一致公認的最先進的大型工業化潔凈煤氣化技術,正在得到廣泛的推廣應用。
氣流床氣化強度大,對煤炭品種的適應性更廣,碳的轉化率可達到99%,生產效率更高。從上世紀50年代開發出具有代表性的K-T爐后,相繼開發出了粉煤加壓氣化和水煤漿加壓氣化工藝,包括了干法的K-T、Shell-Koppers、Shell、Prenflo、GSP和濕法的Texaco、Destec等,并隨之實現了大規模工業化生產。
目前,在國外的大規模工業化煤氣化技術中,具有代表性的主要是濕法的Texaco和干法的Shell。Texaco單臺氣化爐處理煤量達到2000噸/天,已有20多臺氣化爐在運行,主要用于生產合成氨、甲醇和發電。Shell單臺氣化爐處理煤量達到2000噸/天,目前主要用于發電。
國內煤氣化技術主要用于生產合成氨、甲醇和城市燃氣,其中煤氣化分別占合成氨和甲醇生產的65%、70%以上。雖然國內煤氣化總體規模較大,但是約有2/3的是采用傳統的常壓固定床氣化技術。
隨著國內煤化工產業的迅速發展,相繼引進了先進的Texaco和Shell及GSP煤氣化技術。現已投入運行的Texaco氣化裝置12套,總氣化規模近400萬噸/年;現已開車的Shell氣化裝置7套,總氣化規模近300萬噸/年。近年來在引進消化吸收的基礎上,同時也促進了國內現代煤化工技術的迅速發展和化工裝備技術水平的不斷提高,潔凈煤氣化技術的開發應用也在加速。目前已經開發出了濕法的對置式四噴嘴、多元料槳氣化和干法的HT-L及兩段式氣化技術,并大部分開始應用于工業化生產裝置建設中。
另外,國內還開發出了灰熔聚氣化技術、恩德粉煤氣化技術,并已開始用于中小煤氣化裝置的改造過程中。
隨著潔凈煤氣化技術水平的不斷提高,相關的煤炭洗選和灰渣及其他廢棄物的綜合利用,以及相關裝備制造業的現代化,進一步促進了現代煤化工技術日趨完善,為我國大規模發展現代煤化工產業奠定了良好基礎。
(二) 促進清潔能源發展,緩解能源供需矛盾
隨著經濟全面發展和人民生活水平的不斷提高,對能源的需求日趨強勁。特別是近十年來,我國經濟持續高速增長,對能源需求不斷擴大。1995~2005年,我國GDP增長速度達到11.7%,能源生產總量增長4.8%,能源消耗總量增長6.5%,電力消費增長9.5%;2000~2005年, GDP增長速度達到13.1%,能源生產總量增長9.8%,能源消耗總量增長10.0%,電力消費增長10.2%。
近年來,我國經濟發展速度較快,GDP的增長速度一直居于世界前列,同時也出現了對能源的需求過度增長的現象。特別是由于經濟的持續快速發展和能源生產、運輸等基礎設施建設的滯后,加劇了我國能源供求矛盾。尤其是在近年來,我國煤炭、電力和原油供應的短缺,已經開始影響我國經濟的均衡協調發展。
下表是近幾年我國經濟發展和能源消耗情況。
我國一次能源消費情況及構成表
年份 |
能源消費總量(萬t標準煤) |
占能源消費總量比重,% |
|||
原煤 |
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