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无烟煤的失落:煤化工原料煤的地位逐渐边缘化

发布时间:2018-07-30    访问:915

工艺劣势和昂贵的成本,让原本独占煤化工原料首座的无烟煤,正败离这个传统行业中的新兴领域。

直到上个世纪八十年代之前,无烟煤还一直以其特性独占煤化工原料第一位次。但随着煤炭气化技术的发展,无烟煤无论在传统还是新型煤化工中都受到冲击,在煤化工原料煤的地位益发边缘化,仅在旧时代遗留产能中保有一席之地。

就整个煤炭产业来讲,无烟煤化工势微似无足轻重。但对某些主产无烟煤的煤炭企业来讲,在当下煤市寒冬背景下,无烟煤化工受阻,无疑为不能承受之重。

固定床间歇气化技术目前仍是最成熟的无烟煤气化(9.15, 0.10, 1.10%)工艺。但早从2006年开始,发改委就下发政令,禁止使用固定床间歇气化技术。时至今日,晋煤集团煤化工事业部副总经理原丰贞仍持反对态度。在他看来,“一刀切”禁止固定床间歇气化技术是“很不合理的”。

渐失旧地

无烟煤作为煤化工原料煤的兴起,得益于UGI炉的兴起。UGI炉又称固定床间歇式气化炉,是固定床间歇气化技术最流行的炉型。UGI炉早前的原料为焦炭,后因无烟煤与焦炭同有碳含量高、挥发分低的特性,逐渐取代焦炭,成为UGI炉的主力原料煤。

1935年我国从国外引进UGI固定床间歇气化技术,后随国内合成氨市场需求增长,UGI炉逐渐在全国范围发展开来。UGI炉对原料要求较严格,无烟煤亦随之水涨船高,奠定煤化工第一原料煤地位。

但UGI炉有其本身固有的缺陷。一为规模小;二为连续生产能力差;三是能源转换效率低。新奥能源研究院常务副院长侯详生介绍说,UGI炉不能连续生产,有20%的时间不工作,需要蓄热;单炉日加工煤炭一般才“一百吨上下”。此外,能源转化效率仅为“30-40%”,远不及后来出现的鲁奇炉。

大约在上个世纪80年代,鲁奇炉开始出现,其中间亦经过一系列改进历程。但鲁奇炉相对于UGI炉优势巨大。其原料可用次烟煤、褐煤这些廉价煤种,经济性要优于必须无烟煤或焦炭的UGI炉。此外在能源转化率和气化连续性上也远优于UGI炉。

不仅仅鲁奇炉,还有随后出现的壳牌炉、德士古炉,以及国内改进炉型如四喷嘴炉、航天炉、清华炉等。整个气化炉的发展趋向大规模、煤种放宽、运行连续性。UGI炉劣势益发明显。

“大概从2000年开始,国内新投煤化工,就很少选择UGI炉了。”在侯祥生看来,目前依托UGI炉的无烟煤的竞争力在逐步下滑,“无烟煤价格要贵得多,工艺上的劣势也很明显,例如,传统UGI炉在气化过程中所产生的吹风气不经过处理直接利用烟囱排放,会对空气造成污染”。

2006年,发改委的一纸禁令让其处境雪上加霜。当年七月,发改委出台《关于加强煤化工项目建设管理促进产业健康发展的通知》,提出煤化工企业禁止核准或备案采用固定床间歇气化和直接冷却的煤化工项目。

UGI炉因此又遭遇来自政策的一道枷锁,附带殃及无烟煤。无烟煤在煤化工原料煤中地位下降明显,但这目前尚未有精确统计。据侯祥生回忆,上世纪70年代末80年代初,煤化工原料主要是无烟煤,无烟煤占据煤化工原料煤份额最高“要达到80%以上”。

据了解,经过80年代中期鼎盛期,随着新气化技术的发展,无烟煤化工逐渐走下坡路,目前无烟煤化工仍主要盘踞在残存的UGI炉型中。侯祥生估算认为“现在无烟煤占煤化工原料煤份额大概在40%左右”。“虽然无烟煤价格更贵,UGI炉经济性不及其它炉型,但更换设备也需要大笔投资,因此还有相当部分UGI炉还在使用。”侯详生说。

新领域遇冷

相对传统煤化工三条产业路线“煤-电石-PVC”、“煤-焦炭”、“煤-合成氨-尿素”,新型煤化工通常是指煤制油、煤制甲醇、煤制二甲醚、煤制烯烃、煤制乙二醇等。

由于传统煤化工产品严重产能过剩,近年来全国纷纷上马新型煤化工项目。仅煤制天然气一项,据不完全统计,截至2012年底,据不完全统计,我国煤制天然气项目(包括已建、在建、获批和待审批的)共计40多个,总产能已达1902.5亿立方米/年。

新型煤化工依托新型煤气化技术发展而来,UGI炉型更无立足之地。据了解,鲁奇炉是新型煤化工项目中较多采用的一种炉型。鲁奇炉效率远超UGI炉,能源转换率最高可达到80%。而壳牌炉、德士古炉因其工艺最终产生一氧化碳和氢,更适合传统煤化工,正在传统煤化工领域蚕食UGI炉领地。

据侯详生介绍,严格来说,这些新型气化炉也可以燃烧无烟煤,但是由于无烟煤反应活性差,于烟煤、次烟煤、褐煤等相比,等量无烟煤需反应更长时间,这样就降低产量,而且无烟煤价格更贵,经济上不划算。

“无烟煤的特点是碳含量高、挥发份低,而新型煤化工就是要取出这些挥发份,如煤焦油等,变废为宝。”侯祥生说。

但在煤科总院煤化工分院副院长陈亚飞看来,煤炭品种和煤气化技术是相互影响的。可以说煤气化技术发展导致无烟煤在新型煤化工受到冷遇。也可以说由于无烟煤资源稀缺,导致煤气化原料趋向劣质煤种,“近年在新疆、内蒙等地的煤炭大开发,多数为褐煤、烟煤等,这也刺激了煤气化技术的发展。”

不管怎样,作为变质程度最高、最优质的煤种,无烟煤与劣质煤在煤化工领域的竞争已经日渐下风

更迫切的问题

事实上,2006年的发改委对固定床间歇气化工艺的禁令在坊间仍有不少质疑。原丰贞就认为这种“一刀切”是不合理的。

但发改委禁令自2006年实施以来,尽管也间或有反对声音,但目前尚未看到改变的迹象。原丰贞虽然心中也持反对态度,但更对将目光放在了未来技术突破之上。

在侯祥生看来,从煤质分析,无烟煤作为优质煤种,其应用不应仅限于化工领域。“无烟煤热量高,非常适合用来炼钢,制作成高炉喷吹煤粉是非常合适的”。

但对于晋煤来说,煤化工是其多元发展战略的重要一环。此前,晋煤生产的无烟煤供不应求。其每年供给下游化工产业原料无烟煤达3000万吨,占其总产能泰半。2003年,晋煤大举进入煤化工领域,经过十年发展,体量已非常庞大。2012年晋煤煤化工板块经营收入达620亿元,已连续4年超煤炭主业。

显然,无烟煤在新兴煤化工产业中的不适应,将影响晋煤化工未来的发展。但对晋煤集团现存的庞大煤化工体量来说,无烟煤质劣质化则是更为迫切的问题。

早在十年前,晋煤集团老区3#优质无烟煤(硫含量低于3%)已接近枯竭,剩下多为国家限制开发的9#和15#高硫无烟煤(指硫含量低于9%、15%)。可采储量占总可采储量近半。

在晋煤集团内部,如何有效利用高硫化、高灰化的劣质无烟煤已是不可回避的问题,这也是国内多数无烟煤化工企业共同的困境。据原丰贞介绍,未来3-5年内,晋煤集团将建立煤气化专业研究所,专注研发煤气化技术。同时晋煤也开发大量种子期的研发项目,基本都是针对晋煤集团“三高”煤、洗粒煤、末煤的高效利用,以应对新型煤化工工艺路线。