來源：中國能源報
預測儲量高達我國煤炭資源總量的一半以上，然而卻因煤化程度低，不宜直接燃燒和遠距離運輸，利用不當還易造成嚴重的環境污染——能否用好低階煤，事關煤炭資源清潔高效利用，也是涉及環境保護的重要問題，正在引發越來越多的關注。記者近日從業內獲悉，臨近“十三五”末，多項低階煤清潔高效利用關鍵技術取得實質性突破，進入大規模工業化示范階段。根據自身結構和理化特性，通過以熱解為龍頭的梯級利用方式，原本固態的低階煤可轉化為氣、液、固三種不同形態，進而再加工獲得氣、電、油及清潔燃料等高附加值產品，“十四五”期間有望實現大規模推廣應用。煤階代表著煤的成熟度。根據埋藏深度不同，煤炭資源的煤化程度也有不同。生成時間較短、煤層相對較薄的低階煤，就是一種比較“年輕”的煤，硬度不高、發熱量低，且具有低灰、低硫、高揮發分、高活性及易燃易碎等特點。其直接燃燒的熱效率低，還排放大量粉塵等污染物，對環境的影響較其他煤種更大。盡管煤質欠佳，低階煤的儲量卻不容小覷。煤炭地質總局第三次全國煤田預測顯示，我國垂深2000米以淺的低階煤資源量為26118.16億噸，占全國煤炭資源總預測儲量的57.38%。據陜西煤業化工集團副總經理尚建選介紹，低階煤主要分布在陜西、內蒙古、新疆等西部地區，截至2019年，產量已占到全國煤炭總產量的55%以上。“隨著煤炭主產區西移，‘十四五’期間低階煤產量將繼續增加。”也正因此，低階煤的開發利用越來越受到重視。《煤炭深加工產業示范“十三五”規劃》提出，“對成煤期晚、揮發分含量高、反應活性高的煤進行分質利用，通過油品、天然氣、化學品和電力的聯產，實現煤炭使用價值和經濟價值的最大化”。《能源技術革命創新行動（2016-2030）》也將“開發百萬噸/年低階煤熱解、油化電聯產等示范工程”列為重點研究對象，要求加強煤炭分級分質轉化技術創新。“若能通過聯產及多項煤炭轉化及深加工技術集成優化，實現低階煤清潔高效利用，可提高煤炭轉化效率，降低產品生產成本，對環境也更友好。”中國工程院院士倪維斗對此表示。既要將資源“吃干榨凈”，又要實現清潔高效利用，質量偏低的低階煤能否做到？多位業內人士告訴記者，燃燒是低階煤應用的關鍵環節，但傳統直接燃燒方式只利用其熱值及部分組分，造成大量浪費。目前，以熱解技術為龍頭進行梯級利用，被業內普遍認為是一條更高效的途徑。尚建選表示，根據低階煤結構及理化特性，可選用中低溫熱解為核心的分級分質利用方式，將其轉化為煤氣、煤焦油、半焦三種物質，相當于由固體的煤獲得氣、液、固三種能源形式。在此基礎上，可進一步加工生產潔凈燃料、特種油品、化工品等產品。“不同于液化、氣化等工藝，熱解是一個相對緩和的反應過程，既能避免對煤炭分子過度拆分，還能最大程度利用煤的分子結構特點。從能量利用角度，熱解還增加了化學能的多級、多層次轉化利用，可提升煤炭利用的整體能效。”“表面上看，熱解僅是一個熱加工過程，實際在常壓下就能得到煤氣、焦油等，不需要加氫加氧。因此，熱解提質可完成物質、能量的梯級利用，能源利用效率更高、環境污染更少。”一位資深專家向記者透露，經過10余年探索，國家重點研發的煤熱解共性關鍵技術已取得多項突破，低階煤分質利用正處于大型工業化示范階段，“十四五”期間有望進入推廣應用期。“以目前年產量20多億噸計算，若能就地分質轉化一半，即可生產2億噸油氣，緩解油氣對外依存度高的局面。同時獲得6億噸潔凈散燒燃料，可供給中東部民用鍋爐和工業窯爐，用于緩解當地污染。”尚建選稱。
打破界限，與發電、化工等行業耦合發展
記者進一步了解到，由于發展起步晚、技術難度大，低階煤應用尚面臨不少難題。在“十三五”規劃的5個國家級示范項目中，陜煤化榆林1500萬噸/年煤炭分質清潔高效轉化等進展順利，但也有項目無奈退出規劃或推遲進度。“雖然同為低階煤，但因分布地區不同，特性、檔次及用途等也有不同。為此，亟需對全國低階煤資源進行摸底分類，在此基礎上建設分質利用資源體系、學科體系，完善分級分質利用產業發展體系，系統規劃工程設計、裝備研發制造、工程建設、標準建設及市場培育體系。”上述專家表示，與發電、化工產業融合發展是下一步的方向所在，例如對現有低階煤發電廠進行熱解發電耦合改造、加快熱解與天然氣、氫能生產一體化實施步伐等。石油和化學工業規劃院副院長李志堅也稱，低階煤分級分質利用需要根據煤炭資源特點進行適度布局。在研發新一代熱解技術的同時，建議關注熱解與氣化、燃燒的有機集成，半焦應用拓展及示范推廣，油、氣、化、電多聯產的低階煤分質利用工業化示范等重點方向。“由于涉及的產業鏈長、產品范圍廣，煤炭、發電、化工等產業又分屬不同主管部門，建議由一個部門牽頭、多部門參與，提高項目審批和建設的效率。”尚建選表示，只有打破行業界限，將分級分質利用關鍵核心技術應用于高端化工材料、冶金等相關行業，才能形成一體化協同發展，真正達到煤炭資源的綜合高效利用。
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