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大力发展资源节约型、环境友好型煤化工产业
2008年4期 发行日期:2008-01-29
作者:吴波
大力发展资源节约型、环境友好型煤化工产业
国家环境保护总局环境工程评估中心  吴波
    大幅度提高资源利用率是最为有效的节能减排手段,而目前我国煤炭的利用方式不合理,是造成环境污染
和资源利用率低的主要原因,尤其以大气环境污染最为突出。以火电厂脱硫效率90%进行比较,1t煤用于发电
最终排入环境的SO2、NOx、粉尘分别是煤化工的23倍、14倍、9倍,温室气体、酸雨、城市大气污染、大量固
废堆存、水体富营养化等诸多环境问题无不与煤炭利用方式相关。因此,无论从能源替代,还是从节能减排的
角度考虑,我国都必须发展煤化工。现代煤化工与蒸汽-燃气联合循环(IGCC)发电等新技术集成的多联产系
统是未来可能成为煤炭洁净发电的主要途径。国家和地方煤化工发展规划仅局限于煤化工产业本身,已不符合
形势发展的需要。发展煤化工产业是大势所趋,但现阶段因技术和市场的缘故,不宜大规模发展,必须在充分
考虑能源规划包括火电发展规划、结合资源环境等要素、科学合理规划的基础上,从国家利益出发,根本性改
变现有的煤炭利用方式,审时度势、循序渐进,贯彻循环经济与节约资源的理念,做到可持续的有序发展。
  根据2006年国土资源部矿产资源通报,我国预测煤炭总资源量55697亿t,查明资源储量10430亿t;2006
年,我国煤炭消费量为23.7亿t,初步统计,我国煤炭消费主要集中在发电、建材、钢铁、化工等四大领域,
占消费总量的85%以上,其中电力行业煤炭用量最大,占53%,建材用煤占15%,钢铁用煤(包括钢铁用焦炭)
占13%,化工用煤占5%。我国煤化工的主要产品产能均位居世界首位,其中电石、焦炭占全球产量近2/3。
  我国单位GDP能耗是日本的8倍,美国的3倍,而我国煤炭在一次能源生产总量中占76%,充分说明煤炭的
有效合理利用直接关系到可持续发展与节能减排的成败。
一、    煤化工产业发展的必要性
    国际油价高涨直接威胁我国能源安全
  2006年我国能源消费总量仅次于美国,一次能源消耗主要是煤炭和石油,原油消费量达到3.75亿t,进口
石油1.65亿t,对外依存度已达44%,到2020年我国石油消费量将占全球的1/10,对外依存度将达到60%~70%。
可见,我国能源消耗高度依赖进口石油,严重危及我国能源安全。2008年伊始国际油价已超过100美元/桶,煤
炭作为石油替代品已成为解决国家能源危机的主要途径之一。
    煤炭不合理的利用方式造成环境污染
  目前,煤炭主要用于直接燃烧,其中用于发电的煤占53%,加上民用工业用等燃烧用煤总比例约为70%~80%,
而化工用煤仅占5%。通过对比分析,煤炭用于直接燃烧和用于煤化工,资源的转化效率、利用效率与污染物的
排放,煤化工都大大优于直接燃烧。2006年全国SO2排放量2588万t,大部分来源于煤炭直接燃烧,如火电厂
全部脱硫需花费数百亿投资,还只是将SO2从大气转变到固体废物,仍需占用大量土地存放,但通过煤化工技
术,不仅最终排放量只有电厂脱硫后的1/20左右,而且还可回收近千万吨硫磺,有效解决我国硫磺资源的短缺
(2006年我国进口硫磺数量881万t,预计2007年将突破1000万t)。因此,这种以燃烧为主的利用方式,不
但污染环境,而且造成大量资源浪费,对我国环境与资源的压力太大,应尽快改变。
    有效利用劣质资源、回收大量有价资源
  现代煤化工技术对煤质适应能力较强,能很好的利用我国量大、面广、廉价的高硫煤和劣质煤以及石油焦
等劣质资源,提高我国煤炭资源的回采率与资源利用率。
  现代煤化工涉及电力、煤制油和CO2回收利用等更广泛的领域,将极大提高煤炭、水等多种资源利用率,
大幅度减排CO2、SO2、NOX、尘、渣等污染物,回收大量资源。
    解决后油气时代能源、化工、环境问题
  甲醇分子结构具有氧化、重排、聚合等有机特性,从甲醇出发可生产数百种化工产品,是第四大基础有机
化工原料,在化工产品中有着广泛的应用。甲醇可作为汽车发动机燃料,随着技术不断进步,将成为石油资源
日渐减少和枯竭的重大替代能源产品。发展煤化工最为典型的是煤制甲醇为代表的相关产业链,最近,美国南
加州大学著名有机化学家、1994年诺贝尔化学奖得主奥拉教授提出的新概念“甲醇经济”值得我们认真思考,
其主要观点是:把甲醇作为一种方便和较安全的液体储能介质、燃料、基础化工原料以及CO2回收制品,来解
决油气时代过后全球能源、化工、环境等问题。
  因此,无论从能源替代,还是从节能减排的角度考虑,我国都必须发展煤化工,但不是当前这种传统意义
的煤化工产品,而是包括火电在内的新型煤化工的有序发展。所谓“有序发展”,既包括时间上与先进清洁技术
的有序跟进,也包括空间上与水等资源和市场的有序合理布局,决不是各自为政、“一哄而上”的盲目无序发展。
  二、煤炭利用和煤化工发展中存在的问题
    煤炭资源与水资源呈现逆向分布
  晋陕蒙宁四省煤炭资源占有量为已查明资源贮量的67%,甘、青、新、川、渝、黔、滇占20%,其他地区仅
占13%。而晋陕蒙宁四省水资源仅仅占全国水资源的3.85%,我国水资源分布以昆仑山-秦岭-大别山一线为界,
以南水资源较丰富,占78.6%,以北水资源短缺,仅占21.4%。
  煤化工产业发展不仅需要煤炭资源,还需要水资源、环境资源、技术装备、产品市场和资金投入作为支撑,
但煤炭资源丰富的地区,往往水资源匮乏、生态环境脆弱,经济发展水平较低、远离产品消费市场。生产要素
分布不匹配制约着煤化工的发展。
    发展规划仅着眼于煤炭资源,存在较大局限性
  目前,拟定的国家和地方煤化工发展规划仅局限于煤化工产业本身,较为单一,而全球煤化工发展趋势已
经与解决能源问题密不可分,现代煤化工与IGCC发电等新技术集成的多联产系统是未来可能成为煤炭洁净发电
的主要途径。如IGCC与配套的热电相比可减排SO2 90%以上、NOX 70%以上、水耗可减少60%左右。
  煤化工为高耗水行业,与水资源分布密不可分,大规模发展煤化工,将加大用水,必然会挤占农业、生态
用水,恶化脆弱的生态环境,危及生态环境安全。
  煤化工产品大多为危险化学品,而我国消费市场现高度集中于东南沿海经济发达、煤炭资源并不富裕的省
份,势必导致煤化工产品的长距离运输,增加我国交通运输压力。
    现阶段煤化工发民展呈现出盲目无序过热状态
  陕西、内蒙、宁夏、山西等地几乎都在启动并实施煤制甲醇、煤制油等宏大的煤化工规划,煤制甲醇和煤
制油的建设规模均在1000万t/a以上,如鄂尔多斯规划4个煤化工基地、榆林市规划2个煤化工基地与1个盐
化工基地、宁夏规划了宁东能源重化工基地,山西省为了实现“变山西煤炭基地为煤化工基地,变煤炭能源大
省为煤化工大省”目标,制定了《加快发展具有山西优势的煤化工产业三年推进计划》,上述区域均属于典型的
干旱或半干旱严重缺水地区,但却蕴藏着丰富的煤炭资源。此外,云南、安徽、山东、新疆等地都已启动或规
划建设规模宏大的煤化工项目。据预测,到“十一五”末期,我国煤制甲醇生产企业将为200家左右,产能将
达到2500万~3200万t/a,我国煤化工发展过热已毋庸置疑。
    现有煤化工企业规模小、能耗高、污染重
  目前,我国焦炭、电石、煤制化肥和煤制甲醇等煤化工企业众多。以甲醇行业为例,2006年我国共有甲醇
生产企业167家,产能1344万t/a,产量874万t,甲醇产能万吨级以上的企业约135家,10万吨级以下企业
占60%,分布遍及除北京、西藏外的全国各地。焦炭、电石和煤制甲醇企业规模普遍偏小。电石行业大部分以开
放式电石炉为主,焦化的煤气、煤焦油大多未综合利用,煤制化肥以固定床间歇式煤制气,现有煤化工企业大
都能耗高、污染严重,大部分不是长链加工企业。
    现有产品市场竞争能力差
  2005年,我国焦炭、电石、煤制化肥及甲醇等主要传统煤化工产品产量均居世界首位,其中焦炭、电石生
产能力分别过剩1/4和1/2,超过“十一五”预期市场需求。总体上,我国现有煤化工行业落后产能比重偏大,
长期占有宝贵资源和环境容量等重要生产要素,影响整个行业的优势企业和现代煤化工产业的发展,相当一部
分现有企业是区域的环境污染大户,属于需要淘汰的“两高一资”企业。
  目前,煤炭利用与煤化工存在诸多问题,主要是地方政府政绩冲动,盲目追求经济发展,忽略煤化工发展
与环境的冲突;多种渠道投资纷纷涌现资源性行业,占有稀缺的煤炭资源;各地出台地方政策,要求地方煤炭
资源必须50%以上就地深加工;国家宏观调控力度不够,收效甚微。
  三、煤化工产业发展对策与建议
  发展煤化工产业应本着循环经济与可持续发展的理念,站在推动能源替代的战略高度,综合评估分析资源
区域煤炭、水资源与市场分布三大因素,以促进产业结构调整、淘汰落后产能为前提,坚持节约发展、清洁生
产,鼓励大型化、一体化、多联产循环经济发展模式,统筹煤炭分布、水资源分布与利用、交通运输与区域市
场需求,合理规划布局、稳步有序发展资源节约型、环境友好型煤化工产业。
    科学规划,有序发展
  目前,国家拟出台的煤化工产业发展规划布局了“七大煤化工基地”,该规划仅是从煤炭资源角度因煤而化
的规划,未结合水资源、能源等配套规划充分论证,难以解决远离市场、水资源缺乏、生态脆弱等制约因素,
如规划中的黄河中上游煤化工产业区位于晋陕蒙宁四省的交会地区,均属于缺水地区,不解决水资源问题,将
引发严重的生态环境问题。
  建议从国家利益出发,各省不能各自为政,合理解决资源区域内水、煤、市场资源的冲突,结合世界现代
煤化工发展趋势,前瞻性提出煤、电、化综合一体化的超大型煤化工产业群,严格控制新布设独立的火电厂,
最终解决能源替代产品与基础化工产品需求,做到资源充分利用、节能减排,避免因盲目发展导致区域性不可
逆的生态环境破坏。
    形成规模化循环经济
  煤气化制甲醇和合成氨、煤焦化、电石、IGCC发电等煤化工技术单元工艺具有很大的互补性,将不同的工
艺进行优化组合实现多联产,通过资源的充分利用及联产系统,形成闭合产业链,规模化集中治理污染,减少
污染物排放,实现环境友好。实现区域内循环经济,资源最大化利用、污染物最小化排放,提高项目整体的经
济性和环境效益。因此,煤炭深加工的多联产应是今后大型煤化工和能源综合产业的技术发展方向。
    制定相关资源综合利用政策
  目前,虽然国家已出台了高能耗、高污染的电石、焦化等单个行业产业政策,但还是顾此失彼,不利于总
体行业的产业衔接和高效发展。应着眼于碳元素循环利用,以减少温室气体CO2为目标,将电石、焦化、煤化、
氯碱、电力、水泥等行业有机结合,实现煤中碳元素、硫元素的最大化资源利用,尽快制定大煤化工的整体循
环经济政策。从环境保护角度考虑,我国应尽快研究制定排放CO2的相关经济政策,引导碳元素的循环使用,
减少温室气体排放。
  因此,从政策层面,鼓励先进煤化工企业走循环经济路线,借助市场价格杠杆,促进现有煤化工企业淘汰
和优化整合,协调煤化工行业健康发展。尽快制定煤化工的清洁生产标准或相关排放标准。
    开展战略规划环评
  国家煤化工规划应进行战略环评,主要着眼解决规划布点、水资源分布与利用、生态环境冲突、环境承载
力等问题,对全国煤炭资源区明确划分不宜发展、适度发展、大规模发展三类区域,明确煤化工发展的方向,
避免误导地方。原则上优先在富煤富水区域,建设坑口煤化工基地,延长煤化工产业链,尽可能延伸到市场终
端产品,减轻化学品运输压力和环境风险;在有一定水资源的富煤区域,量水而行,鼓励建设大型煤制甲醇项
目,可采用甲醇管道运输至市场区域进行深加工;水资源不丰富的富煤区域,明确不宜发展煤化工行业。从政
策层面指导地方健康发展煤化工,确保煤化工发展不挤占居民、农业和生态用水,保护生态环境,做到可持续
发展。
    完善环评审批监督管理机制
  现执行的环发函〔2004〕164号文,未详细明确煤制油、煤制烯烃等相关煤化工审批权限,导致目前煤化工
行业环评审批存在漏洞,结果造成地方加速审批煤化工项目。对煤制油、煤制烯烃等缺少工程实例的技术,应
严格限制各地盲目发展。
    对主要资源进行利用率考核
  最为有效的节能减排手段就是大幅度提高资源利用率,虽然我国煤碳资源丰富,但人均资源占有量只有世
界平均水平的1/2左右,仅相当于多数煤炭资源大国平均水平的1/10左右。应该对煤炭使用中碳、硫以及渣等
主要资源制定利用率考核标准,以经济手段促进资源利用的同时也可节能减排。
  国家应控制关键技术的重复引进,鼓励自有技术的推广与使用。集中技术与资金力量,开发关键技术,如
经济可接受的制氢技术,突破煤化工的氢源制约,将实现煤化工中包括碳在内的主要元素几乎全部利用和单位
产能翻番,达到环保与经济的双赢,实现革命性的突破。
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