效益“1+1＞3”污染“1+1＜0.5”
现代煤化工产业的环保利弊与对策建议
□ 环境保护部环境工程评估中心 周学双 童莉
煤炭是我国最重要的不可再生资源，随着现代煤化工技术的发展，我国己具备实现资源高效清洁利用的时机。但煤化工产业资源及环境配置要求较高，分散布局加剧环境风险，割裂管理不利于资源耦合利用。为此，我国应从战略层面论证煤炭利用方式，以环境主导煤化工产业布局，培育资源耦合利用的产业集群模式，推动煤炭资源管制和煤化工产业健康发展。
现代煤化工是资源高效清洁利用的产业手段
1实现源头减排的煤炭利用方式
2013年我国煤炭实物消费量估计达到39亿吨，其利用方式主要有两种：一是以燃料形式直接利用热能，约占消费总量的80%；二是以原材料形式利用化学能，约占20%，其中煤化工消费仅5%。与传统火电相比，现代煤化工可提高元素利用水平，源头减少污染物排放，其环保优势是火电无法比拟的。
煤化工过程将煤中的硫变成化工原料如硫磺等，最终二氧化硫排放量只有火电厂脱硫后的5%左右，可有效利用高硫煤资源，并解决我国硫磺进口依存度高达70%的问题。而花费巨资的火电湿法脱硫，只是将二氧化硫从气态转变为固态污染物，需占用大量土地堆存，并产生二次污染。不同产品和工艺路线的煤化工过程，碳的利用率大约在30%～70%，不能完全利用的碳元素绝大多数转化为高纯度（87%～99%）二氧化碳排放。与火电参与燃烧的碳全部转化为浓度低的二氧化碳（小于20%）相比，在产生量及捕集封存方面，有不可比拟的优势。
火电补燃使用氮含量78%的空气，燃烧烟气中产生大量颗粒物及氮氧化物，而现代煤化工是高温高压、纯氧气化，工艺过程基本没有粉尘排放，也没有外来氮源，煤中的氮元素主要转化为氨氮。从来源分析，其颗粒物及氮氧化物产生量远低于传统火电。同时，煤中的砷、汞等重金属几乎不会排入大气。除此之外，煤化工多联产还具有火电不具备的调峰调谷优势。
2改善区域大气环境污染的有效手段
现代煤化工除了从源头上实现减排，降低火电过程中二氧化硫、氮氧化物、二氧化碳、颗粒物等污染物产生量外，还是我国资源禀赋条件下天然气的重要来源之一。从使用者角度看，天然气对于用户和环境都是极其有利的，加大天然气消费是缓解我国大气污染重点控制区域的重要措施之一，我国天然气仅占化石能源资源总量的1.87%，2013年天然气产量1178亿立米,进口534亿立米,表观消费量1692亿立米，近几年还将大幅度增长。
因此，我国资源现状决定我们必须发展“人工合成的”天然气。无论从资源还是从治理大气环境污染角度来看，“煤制天然气”在我国现阶段是必然的选择，发展现代煤化工对于改善大气环境质量具有不可低估的作用。
3优化煤炭与石油资源定位的技术途径
现代煤化工在技术层面已经可以复制石油化工的产业链，如煤制烯烃、芳烃、汽柴油、乙二醇等。煤和石油同为不可再生的化石燃料，在我国资源中的比重差异巨大（煤炭96.42%，石油1.71%），尤其是煤制烯烃技术成熟后，煤化工具有明显的成本优势，加上乙烷、丙烷制乙烯、丙烯等新工艺，我国固有的炼化一体化已经不具有优势。目前，正是炼化一体化的传统思维，石化行业将优质汽油组分用于生产乙烯等化工产品，导致我国油品中芳烃、烯烃等含量难以降低，使得我国的油品清洁化道路更加困难。
因此，有必要从环境保护角度重新评判和定义现代煤化工的重要性，从国民经济分工领域，重新校正煤炭与石油在一次能源和二次能源中的定位与产业分工，调整煤炭的利用方式和比例。
4实现资源耦合利用的发展方向
煤炭现在和将来都是我国的主要生产资料和能源。从环保角度分析，单一的现代煤化工虽然属于煤炭资源利用的先进技术，通过提高煤炭用于原料的比例，消减燃料用量，可加快替代民用燃料和分散小锅炉等污染严重的用户。但真正的优势是以煤气化为龙头的煤基多联产系统，可以实现煤、电、化、热、冶、建材等多产业的耦合，循环互补延伸产业链，寻求资源能源最大化利用、污染物最小化排放。
现代煤基多联产模式生产化学品、油品、电、热、蒸汽、燃气、建材等能源产品与多行业产品的同时，可以大幅度消减电力、水泥、冶炼、热力等以煤炭为燃料的重污染行业、民用燃料、车用燃料等污染排放，真正实现碳、硫、氢、氮、氧等元素优化配比和耦合利用，做到效益“1+1＞3”、污染“1+1＜0.5”。消耗同样的煤炭创造更多的社会财富，同样的社会财富可以更少的消耗煤炭。
现代煤化工产业发展面临的环保困境
1无序布局严重威胁环境安全
由于缺乏国家层面的煤化工发展规划，唯GDP的政绩观促使各地纷纷上马煤化工，总量庞大、布局分散、同质化严重的特征十分明显。
“十一五”期间国家发改委先后布局了9个煤化工示范项目，其中内蒙古中南部布局6个，平均相隔100多公里布局一个，目前内蒙古全区12个盟市有各级工业园区105家，其中国家、自治区级的工业园区有45家，仅鄂尔多斯就有14个煤化工基地。除西藏外，西部（包括青海西宁）各地几乎都已经染指煤化工。这种分散的格局必将严重威胁城市和环境安全。
陕西榆林市有31个煤化工基地，近五年批复的兰炭7260万吨、电石360万吨、煤焦油及其燃料油1140万吨等，西部各地产品严重同质化，缺乏市场竞争力。
近期，新一轮煤化工发展热潮正在酝酿，我国煤（甲醇）制烯烃拟建规模超过3000万吨/年、煤制天然气超过2000亿立方米/年、煤制油超过3000万吨/年。国家发改委规划了14个煤炭基地，2012年煤炭产量超过35亿吨，已批在建的煤炭产能近12亿吨，煤炭总产能将超过46亿吨，如此巨量的煤炭产能将进一步刺激煤化工盲目无序的发展。
国家从2006年开始就严格控制煤化工项目的立项审批，环保部从2009年开始出文上收项目环评审批权限，但目前环保部掌握的项目资料与地方实际项目数据差距甚大，拆分项目、越权审批的现象比比皆是，煤化工无序布局的底数不清。如果任其发展，不可能规避污染，“把东部的污染转移到西部”将是必然的后果。
2水资源与纳污水体缺乏加剧环境污染
我国煤炭资源和水资源呈逆向分布，极不均衡。水资源分布以昆仑山—秦岭—大别山一线为界，以南水资源丰富，占78.6%；以北水资源短缺，仅占21.4%，而煤炭资源占全国的90.1%。特别是黄河中上游的晋陕蒙宁四省煤炭资源占有量为全国的67%，但水资源仅仅占全国水资源的3.85%。且该区域约40%属于半干旱地区，人均水资源量还不足黄河流域人均水资源量的一半。
煤化工生产的特点是高温高压，必然产生大量的含盐废水，无论采用何种废水处理技术，盐都是无法降解的。由于西部煤炭资源区几乎都位于黄河流域，不仅缺少水资源，还缺乏纳污水体，为推动煤化工项目上马而提出所谓废水“零排放”方案，其真正意义不是节水和节能减排，而是在没有纳污水体的区域建设煤化工项目的前提条件。
黄河担负着流域内生活、生产、农业与生态等多种供水需求，目前水资源量与五十年代相比已经减少20%，用水量大幅增加，许多地方“竭泽而渔”，黄河中上游“有河皆枯”、“有水皆污”现象日趋严重，新疆、内蒙古、陕西等地煤化工建设及煤矿开采已造成珍贵地下水严重破坏和污染，黄河盐含量累积已经接近生态红线。如果再不加以严格控制，粗放式的发展与监管不严等造成地下水污染，多种因素叠加将资源性缺水和水质性缺水的态势进一步演绎，西部脆弱的生态环境必然恶化，生态灾难将不是危言耸听。
比如在神华陶氏榆林煤化工项目环评审查过程中发现，榆林地区主要河流水质已受到沿岸工业污染，指标总体呈上升趋势，大气中煤化工特征污染物苯并芘已检出，并有多处超标严重。煤化工项目建设对区域环境影响已初步呈现，煤化工无序发展已对区域脆弱的生态环境造成巨大压力。
3落后产业模式无力消除社会舆论质疑
以煤气化为龙头的多联产系统是庞大的系统性工程，规模大、产业多，投资巨大，无论从技术还是资金上，单一企业是无法完成的，必须由多个企业拼接方能实现。实际上，循环经济得以实现的前提必须是规模化经济，之所以许多实用的综合利用技术不能被企业所用，主要原因是构不成经济规模循环产业链。例如100万吨焦化，可以副产4万～5万吨煤焦油和近2亿立方米焦炉煤气，这两种副产品均不够合理利用的经济规模，如果建设成产业集群，多种副产品就能够规模化的配套利用。因此，必须发展现代煤化工多联产系统，只有这样的组合才能实现效益“1+1＞3”、污染“1+1＜0.5”，实现高碳资源的低碳化利用。同样，煤化工产业只有集约化、耦合化，实现循环经济、规模效应和废水梯级利用，才有可能解决废水回用问题。
可以说，我国现在已经拥有全球最为先进的煤化工技术，但是缺乏发挥这种先进技术的产业集群模式，仍然不能够最大限度、高效的为国民经济和改善环境质量发挥作用，由于单兵独斗、星罗棋布造成的局部环境污染已越来越受到社会舆论的质疑。
4割裂管理无法实现自然资源有效管制
近年来，尽管国家政策层面提出“以水定产”，选择有环境容量地区的建设等总体产业布局环保要求，但缺乏具体操作性的指导规范及管理要求。而从管理部门设置层面看，将煤炭与水资源配置割裂开来管理，将煤炭的开采和利用割裂开来管理，将环境制约和产业布局割裂开来管理，导致煤炭开采的目的不明确，利用的效能不清晰，资源配置无法统筹，环境管理对产业布局、结构的环保导向能力不足。
而且，国家政策导向长期倾斜于火电烟气脱硫脱硝等末端治理，对煤化工回收硫磺资源反而未予考虑，也未能从煤炭全生命周期出发，结合碳税等长远要求制定前瞻性的政策导向，不利于煤炭利用模式尽早向高效清洁方向转变。
现代煤化工产业集群是高效耦合利用煤炭资源、水资源、环境资源的资源高效利用模式，我国的资源环境管理模式和政策导向无法满足现代煤化工发展的需求，也无法实现自然资源的有效管制。现阶段环境管理对煤炭开采、利用环节管理割裂，未能统筹考虑两者的综合影响，难以对区域生态环境的影响做出全面的判断。
对策建议
1从国家战略层面论证煤炭利用方式
我国煤炭资源丰富，而生态环境资源脆弱，因此生态环境是制定煤炭开采利用规划的主导因素和制约因素。
应尽快从国家利益出发，从能源替代、资源、市场、技术、交通、环保等诸多方面，在战略层面充分论证煤炭的利用方式，从国民经济分工领域，重新校正煤炭与石油在一次能源和二次能源中的定位与产业分工，石油资源更多用于生产优质油品，对煤炭资源进行科学统筹规划、统一调配，增加煤炭作为原料的比重，加快现代煤基多联产模式的政策研究。综合考虑碳税、资源利用率等多种因素，从煤炭全生命周期、全链条出发，研究制定前瞻性、系统性、长期性的政策，便于产业界尽早考虑产业发展方向。在弄清楚煤炭作为原料和燃料的配比后，根据环境承载力，制定煤炭消费总量的上限及煤炭开采规划，实现自然资源用途管制。
煤炭资源不应属于地方所有，应摒弃部门和地方的狭隘利益观，筹划超越行政区划界限的大区域经济，改进财税分配机制，严禁“逢煤必采、逢煤必化”的现象继续蔓延。
针对目前火电机组后面跟着多级末端处理设施，今后还可能需要脱碳、脱汞等问题，尽快论证技术和经济的可行性，便于火电行业决策发展方向；加快褐煤与劣质煤的利用、煤炭开采破坏水资源、焦炉煤气放空、高盐废水排放、煤灰渣堆存、煤炭中其他元素资源丢弃浪费等方面的政策研究和引导。
2环境主导集约化煤化工规划布局
我国煤炭赋存及环境资源分布特点，同样决定了应充分利用西部有限的水资源，利用合理的纳污手段，从环境角度优化煤化工集中布局。因此，环保界应该对现代煤化工有客观准确的认识，提早介入，主导产业布局，积极参与现代煤化工的宏观决策，不能墨守成规，同时产业界有必要改变习惯思维，以改善环境质量作为发展的正确方向。“煤制天然气”这一大气污染治理的重要手段如何用好，还应以环境来主导。
环境主导的法则是，优先考虑水资源和排污去向以及其他可以利用的可再生资源，如风能和太阳能，然后才是煤炭。因为西部不是有煤的地方就具备发展煤化工的条件，稀缺的水资源和排污去向才是发展的关键。也就是说，西部水资源相对丰富的地区，同时也具备排污去向的，将是优先布局的选择。煤制天然气应该尽可能规模化、相对集中，并与其他产业形成耦合和规模效应，构划现代煤化工多联产体系，耦合多行业多产品的超级产业集群，充分利用可再生资源，实现资源利用最大化和污染排放最小化。煤炭资源主要在西部地区，除了做好煤制气项目布局规划，还应同步做好天然气管网规划与建设。
3培育产业集群模式试点
煤炭资源高效利用的产业集群技术包括可再生能源、新能源技术、煤炭能源的清洁高效利用、温室气体排放控制与处理技术、节能新技术等。当前和今后一段时间，主要应在优化IGCC、超超临界发电技术的基础上，突破多联产技术、褐煤等劣质煤利用技术、先进燃烧技术、多种原料、碳氢比可调的大规模气化工艺，煤、电、气一体化和合成气的下游应用技术等。
现代新型煤化工技术是实现高碳资源低碳化的重要组成，可以将电力（IGCC）、冶金、水泥、电石、焦化、煤气化、醇醚燃料、乙烯、丙烯、合成氨、氯碱以及风能等多行业有机结合。要实现这一产业集群，应做好“规划布局、技术选择、产业耦合”。因此，在做好规划布局的基础上，必须打破行业界限，在综合评估分析区域煤炭资源、水资源、交通运输、市场分布以及二氧化碳捕集与封存（CCS）条件等诸多因素，充分考虑短板因素的基础上，互补延伸产业链，从国家层面，建立示范性超大型、循环经济型、多联产现代煤化工耦合产业集群，结合世界新型煤化工发展趋势，进行煤、电、化、热、冶、建材等多产业的综合一体化建设，并摸索管理模式、运行模式及经济扶持政策。
4创新基于自然资源环保管制的环境管理模式
煤炭的问题涉及煤矿、火电、煤化工、水资源、交通等多个行业，但现有的环境管理体系弊端较多，至今无法统计全国煤化工分布、产能等现状。“煤炭在地下是资源和宝藏”，挖出来不能及时合理利用，就可能变成“害”，污染环境。目前的环境管理对煤炭涉及的多个行业缺乏统筹考虑，要解决煤炭污染问题，必须抓住源头——煤炭，只要不把煤炭挖出来，问题就好解决！现在46亿吨的煤炭产能已经严重过剩，不能再做加法了，应该停止审批煤矿增产项目。
因此，应改进现有的环境管理模式，改革环评管理思路，从国家层面尽快制定包括煤炭开采、储运与利用（含燃料煤、原料煤）在内的发展规划，对煤炭开采和加工利用全过程进行统筹管理，从环境容量、生态资源、水资源等方面充分论证，加强对可能造成的区域、流域性问题综合把控能力，将煤炭开采与后续的利用结合管理。如，外运煤炭必须结合交通运能，就地加工必须结合水资源、排污去向等。只要煤炭利用不可行，煤炭就不能开采。煤制气项目的发展与布局规划必须结合大气污染严重城市的需求，以改善区域大气环境质量为前提，以项目建设区域环境承载力为基点，进行科学规划与布局，列出燃煤替代的先后顺序，并进行天然气管网的合理规划和建设，进而确定项目气源点选址布局方案。在全国性的规划布局未从环境影响角度充分论证之前，建议慎重审批煤制天然气项目。
除此之外，从环境角度，可以进行煤炭开采与利用的专项战略环评，划定煤炭开采禁区、限制区和煤种使用的限制，如褐煤不得远距离运输、不宜用于火电，鼓励高硫煤用于煤化工，特殊煤种保护性开采，地下水资源区的煤炭暂不易开采等等。煤炭资源的分质高效科学利用是真正最大的环保问题。