我國(guó)的能源資源分布特征為“富煤、貧油、少氣”。在石油和天然氣方面,我國(guó)對(duì)外依存度分別高達(dá)70%和40%以上,海外油氣資源獲取、油氣進(jìn)口通道安全以及海外油氣資產(chǎn)權(quán)益等問題一直是我國(guó)能源進(jìn)口的薄弱環(huán)節(jié)。在未來一段時(shí)間內(nèi),我國(guó)的能源消費(fèi)將仍然保持剛性增長(zhǎng),新能源的替代能力尚未完全形成。因此,我國(guó)以煤為主的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)短期內(nèi)不會(huì)改變,還需要繼續(xù)增強(qiáng)化石能源的保障能力,發(fā)揮煤炭的“壓艙石”作用。
基于“雙碳”目標(biāo),煤炭的清潔高效利用是推動(dòng)煤炭行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵點(diǎn),也是實(shí)現(xiàn)我國(guó)能源綠色低碳轉(zhuǎn)型的必由之路。煤炭分級(jí)分質(zhì)利用技術(shù)通過控制煤的熱解過程,充分利用煤在不同轉(zhuǎn)化階段的反應(yīng)特性,實(shí)現(xiàn)低階煤的分級(jí)轉(zhuǎn)化和分質(zhì)利用。相比于直接燃燒等技術(shù),這種方法避免了煤炭結(jié)構(gòu)的過度拆分,是實(shí)現(xiàn)煤資源高效清潔利用的一種有效途徑。利用我國(guó)豐富的煤炭資源發(fā)展煤制油氣技術(shù)具有重大戰(zhàn)略意義。
新奧股份天然氣有限公司的加氫氣化技術(shù)負(fù)責(zé)人周三表示,目前煤炭分級(jí)分質(zhì)利用以熱解技術(shù)為主導(dǎo)。綜合對(duì)比現(xiàn)有國(guó)內(nèi)外的熱解技術(shù),大多未能很好地解決粉煤利用問題,并且一味追求焦油產(chǎn)率,導(dǎo)致焦油品質(zhì)較差,影響系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。盡管部分技術(shù)實(shí)現(xiàn)了相對(duì)長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定運(yùn)行,但仍未能大規(guī)模推廣,其核心原因在于環(huán)保問題未解決,如油塵分離及含油、含酚廢水量大且難處理等問題。
為了克服這些難題,新奧集團(tuán)早在2012年便開始研發(fā)粉煤加氫轉(zhuǎn)化聯(lián)產(chǎn)甲烷和芳烴技術(shù)(簡(jiǎn)稱“粉煤加氫轉(zhuǎn)化技術(shù)”)。該技術(shù)基于國(guó)家“863計(jì)劃”項(xiàng)目“大規(guī)模煤制清潔燃料關(guān)鍵技術(shù)及工藝集成研究”,聯(lián)合多家高校、研究院和設(shè)計(jì)院共同研發(fā)。
今年,工業(yè)示范裝置完成了“二代新型一體化煤加氫氣化爐開發(fā)”的技術(shù)改造升級(jí)。7月,升級(jí)后的裝置在一個(gè)月的連續(xù)運(yùn)行中,實(shí)現(xiàn)了“高溫高氣、低溫高油”兩個(gè)工況的自由轉(zhuǎn)換,并取得了完整的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。這一成果得到了中國(guó)煤炭加工利用協(xié)會(huì)組織的性能考核專家組的認(rèn)可,也標(biāo)志著煤加氫轉(zhuǎn)化技術(shù)具備了應(yīng)用條件。
新能能源有限公司總工程師、加氫氣化工業(yè)示范基地總指揮李美喜表示,粉煤加氫轉(zhuǎn)化技術(shù)的核心是,在中溫和高壓條件下使煤粉與氫氣發(fā)生快速加氫熱解反應(yīng),從而生成甲烷、輕質(zhì)芳烴和清潔半焦。該技術(shù)不僅能夠高效清潔地將煤轉(zhuǎn)化為天然氣,還能副產(chǎn)高附加值的輕質(zhì)芳烴油品,融合了傳統(tǒng)煤制氣和煤制油技術(shù)的優(yōu)勢(shì),通過梯級(jí)利用和全面開發(fā),實(shí)現(xiàn)煤炭資源的清潔、高效和綜合利用,為我國(guó)潔凈煤利用提供了嶄新的方向。
具體而言,該技術(shù)通過引入氫氣、精準(zhǔn)控制反應(yīng)條件等手段,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)物的定向調(diào)控,充分利用原料煤本身的結(jié)構(gòu),聯(lián)產(chǎn)甲烷和輕質(zhì)芳烴油品,并耦合多個(gè)反應(yīng)過程,使整體效率大幅提升。
據(jù)透露,新奧集團(tuán)在百噸級(jí)示范裝置穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)的基礎(chǔ)上,現(xiàn)已完成了1600噸/天規(guī)模的核心設(shè)備設(shè)計(jì),并計(jì)劃在新疆、陜北和內(nèi)蒙古等低階煤資源豐富地區(qū)推進(jìn)項(xiàng)目落地。
專家表示,粉煤加氫轉(zhuǎn)化技術(shù)千噸級(jí)工業(yè)示范的成功意味著我國(guó)在煤炭清潔高效綜合利用領(lǐng)域又邁出了重要一步。我國(guó)每年消耗40多億噸煤炭,若全國(guó)實(shí)現(xiàn)分級(jí)分質(zhì)利用,相當(dāng)于增加1.43億噸燃料油和1200多億立方米天然氣供應(yīng),這將大幅降低我國(guó)能源對(duì)國(guó)際資源的依賴度,從而保障能源安全。
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