在9月9~11日于山西省晉城市舉行的2020(第四屆)中國國際煤氣化技術(shù)與產(chǎn)業(yè)大會上，國內(nèi)外120多位煤氣化行業(yè)專家學者、65個項目業(yè)主單位、700多名參會嘉賓及代表齊聚一堂，聆聽40場行業(yè)報告，參與煤氣化技術(shù)創(chuàng)新及運行優(yōu)化、新形勢下無煙煤氣化技術(shù)及工程實踐、煤氣化裝備智能制造及國產(chǎn)化等7項專題交流，研討煤氣化工藝升級，推介山西晉城無煙煤礦業(yè)集團有限責任公司(以下簡稱“晉煤集團”)“三爐并進”無煙塊(碎)煤先進氣化技術(shù)，推進煤化工產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量轉(zhuǎn)型發(fā)展，為山西省乃至全國無煙塊煤清潔高效利用蹚出一條新路。
迎接挑戰(zhàn),響無煙煤突圍攻堅戰(zhàn)
晉煤集團黨委常委、黨委專職副書記王鎖奎指出，無煙煤作為傳統(tǒng)煤化工最優(yōu)質(zhì)的造氣原料，具有熱穩(wěn)定性好，發(fā)熱量大、機械強度大，低灰、低硫、低揮發(fā)分，固定碳含量高、化學活性高、灰熔點高、產(chǎn)塊率高的“一好二大三低四高”煤種優(yōu)勢，更是冶金、石灰等乃至未來制氫最好的原料、燃料。
山西晉城，無煙煤總儲量達808億噸，占中國無煙煤儲量四分之一。作為歷史上英國皇室壁爐專用煤，無煙煤以其燃燒時間長、火力旺、無煙等特點，成為民用首選，并經(jīng)歷了“唯獨無煙煤可生產(chǎn)尿素”的一段黃金期，創(chuàng)造了“皇帝的女兒不愁嫁”的佳話，以晉城無煙塊煤為原料的固定床工藝(UGI)合成氨年產(chǎn)能高峰時期達到4100萬噸，約占全國總年產(chǎn)能的61%。
坐落于這里的國有特大型綜合能源企業(yè)集團——晉煤集團已經(jīng)有60多年的發(fā)展歷史，是全國最大的煤層氣開發(fā)利用企業(yè)、優(yōu)質(zhì)無煙煤重要的生產(chǎn)基地、最大的煤化工企業(yè)集團和最大的瓦斯發(fā)電企業(yè)。
晉煤集團無煙煤從上世紀50年代到2010年前后，一直是常壓UGI氣化工藝最優(yōu)質(zhì)的化工原料用煤，一直是全國煤化工原料唯一保供基地，無煙潔凈炭成為國家糧食短缺期增產(chǎn)的唯一化肥原料。依托無煙煤和煤層氣的資源優(yōu)勢，從2003年起，晉煤集團通過“新建、并購、研發(fā)”的總體戰(zhàn)略，采取“以煤為基、煤化聯(lián)動”的戰(zhàn)略方針，創(chuàng)新實施“國有實力+民營活力”的“35·51”發(fā)展運營模式，煤化工產(chǎn)業(yè)在全國10個省市擁有20家化工企業(yè)和1家專業(yè)技術(shù)研究機構(gòu)，逐步做強、做大、做優(yōu)，擁有1775萬噸氨醇、630萬噸甲醇、1082萬噸尿素、208萬噸精細化學品、60萬噸煤制油品的產(chǎn)能規(guī)模，其中合成氨、尿素產(chǎn)量約占全國總產(chǎn)量的20%，商品甲醇流通量約占全國總量的25%。晉煤集團2019年完成營業(yè)收入1753億元，入圍2020年世界企業(yè)500強，位居2019年中國企業(yè)500強第117位、中國煤炭企業(yè)50強第10位，并連續(xù)12年成為全國最大的煤化工企業(yè)集團。
但隨著國家供給側(cè)結(jié)構(gòu)性調(diào)整和能源革命步伐的加快，新技術(shù)突飛猛進，一場改變格局的“氣頭”革命，氣勢如虹地蓬勃開展，煤氣化產(chǎn)業(yè)遭遇“洗牌”，“皇帝的女兒”也開始“愁嫁”。
從2006年起，粉煤氣化、水煤漿氣化技術(shù)日益成熟，煤化工行業(yè)以航天爐、水煤漿為代表的現(xiàn)代加壓氣化工藝迅速發(fā)展，受低廉的長焰煤價格影響，對UGI氣化工藝形成嚴重擠壓。加之，國家環(huán)保政策不斷緊縮，UGI氣化工藝生存的政策空間日益狹小，進一步削弱了無煙煤的競爭優(yōu)勢，化工無煙煤市場急劇萎縮，截至2019年底合成氨產(chǎn)能降到2220萬噸，占比降到33.5%，晉煤集團共有氣化爐501臺套，其中UGI爐452臺套，占氨醇產(chǎn)能降到了45%左右。
路在何方?難道無煙煤要退出煤化工的歷史舞臺?
身處百年未有之大變局的新時代，晉煤人不氣餒、不懈怠，秉承“不怕榜上無名、堅信腳下有路”的企業(yè)精神，決心從哪里跌倒，就從哪里站起來。作為省屬骨干企業(yè)，晉煤集團以保障國家糧食和能源安全為己任，堅定落實新發(fā)展理念和能源革命戰(zhàn)略思想，認真落實山西省委“四位四高兩同步”總體思路和要求，遵照高端化、差異化、市場化和環(huán)境友好型“三化一型”要求，瞄準“六新”蹚新路，響亮提出“三爐并進”發(fā)展思路和“帶著爐子去賣煤、帶著爐子去賣氣”戰(zhàn)略舉措，打響了一場無煙塊煤高效氣化的攻堅戰(zhàn)。
能源革命,三爐并進”開辟轉(zhuǎn)型路徑
晉煤集團煤化工研究院院長、煤化工事業(yè)部副總經(jīng)理原豐貞介紹，晉煤集團聯(lián)合中國化學集團賽鼎工程有限公司、中國航天科技集團西安航天六院、上海倍能化工技術(shù)有限公司，針對晉城無煙塊(碎)煤特性，開發(fā)出晉煤S爐、晉煤H爐和晉煤L爐3種大型塊(碎)煤加壓氣化工藝，將緊抓未來2~3年的存量市場調(diào)整機遇期，加快推進適應(yīng)無煙碎煤氣化技術(shù)研發(fā)示范和煤化工產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量轉(zhuǎn)型發(fā)展，為全省乃至全國無煙塊煤清潔高效利用開辟一條示范路徑。
晉煤S爐，是晉煤集團和中國化學集團賽鼎工程有限公司聯(lián)合研發(fā)的一種新型加壓固定床高效熱能回收固態(tài)排渣氣化技術(shù)。目前，晉煤S爐已有內(nèi)徑3.8米、5米(4.0~6.0MPa)不同系列產(chǎn)品。內(nèi)徑5米氣化爐單爐合成氨產(chǎn)能可達30萬噸/年，并副產(chǎn)SNG約8000立方米/時，實現(xiàn)碎煤加壓氣化技術(shù)大型化。該裝置正在河南晉煤天慶公司建設(shè)，具有運行穩(wěn)定、周期長、熱量回收利用率高、甲烷含量高等特點，可應(yīng)用于合成氨生產(chǎn)、城市煤氣、玻璃陶瓷燃料氣等領(lǐng)域。
晉煤H爐，由晉煤集團和西安航天六院共同合作研發(fā)，借鑒熔渣氣化的眾多研究成果，成功破解高灰熔點碎煤液態(tài)排渣關(guān)鍵技術(shù)難題，具有原料適應(yīng)性廣、氣化效率高、建設(shè)周期短、運行和維護成本低等優(yōu)勢，是符合國家及行業(yè)發(fā)展要求的先進氣化技術(shù)。該技術(shù)于4月27日在晉豐聞喜分公司工業(yè)化裝置圓滿完成168小時運行測試，全過程廢水零排放、廢氣全達標、廢固全回收，碳轉(zhuǎn)化率高達99%以上，環(huán)保、經(jīng)濟、節(jié)能效益顯著。
晉煤L爐，由晉煤集團與上海倍能化工技術(shù)有限公司研發(fā)合作，在傳統(tǒng)碎煤移動床加壓氣化技術(shù)的基礎(chǔ)上，引入現(xiàn)代煤氣化技術(shù)手段，是高灰熔點晉城無煙碎煤高效、安全氣化的最佳方案之一。它具有運行安全、生產(chǎn)強度大、操作壓力高、氣化溫度高，以及環(huán)境友好、適應(yīng)高灰熔點無煙碎煤的優(yōu)勢。
晉煤S爐、晉煤H爐、晉煤L爐均具有碳轉(zhuǎn)化率高、各項消耗低、氣體成分好、零污染等突出優(yōu)點，是全球領(lǐng)先的大型加壓氣化工藝，同時實現(xiàn)技術(shù)的全面國產(chǎn)化，擁有完全的自主知識產(chǎn)權(quán)，走出一條軍民融合、產(chǎn)學研一體化的創(chuàng)新之路。
目前，晉煤集團“三爐并進”技術(shù)已取得階段性成果，市場比較優(yōu)勢已逐步顯現(xiàn)。在無煙混塊噸價比神木末煤高166元的情況下，H爐和S爐的噸氨成本與氣流床燒神木煤相近，L爐的噸氨成本比氣流床燒神木煤低73元，均具有較強競爭力。
晉煤集團董事長助理、煤化工事業(yè)部總經(jīng)理張晉嶠表示，“三爐并進”是晉煤集團實現(xiàn)新戰(zhàn)略的重要技術(shù)支撐，向著高壓化、大型化、節(jié)能環(huán)保型方向發(fā)展，不斷提高競爭力，保障煤炭和化工產(chǎn)業(yè)的協(xié)同發(fā)展。
擁抱春天,快先進工藝落地生根
晉煤集團黨委常委、副總經(jīng)理趙學斌指出，煤化工產(chǎn)業(yè)將圍繞“加快基礎(chǔ)化工優(yōu)化升級、推進產(chǎn)業(yè)鏈條向高附加值產(chǎn)品延伸、拓展無煙煤應(yīng)用市場、探索培育新業(yè)態(tài)”四條主線;落實“加強集團管控、提升運營水平、優(yōu)化產(chǎn)業(yè)布局、加強科技創(chuàng)新、加強黨建和企業(yè)文化建設(shè)”五項重點任務(wù);推進“板塊整體合力、企業(yè)盈利能力、產(chǎn)品核心競爭力”三個提升;實現(xiàn)“打造國內(nèi)領(lǐng)先，有國際競爭力的煤化工企業(yè)集團”一個目標，不斷優(yōu)化產(chǎn)業(yè)布局和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，推動煤化工產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，打造國內(nèi)領(lǐng)先、有重要國際影響力的煤化工企業(yè)集團。
為加快先進煤氣化工藝落地生根，晉煤集團9個大型氣化島項目建設(shè)全面推進。河南延化、湖北華強、江蘇恒盛、山東日月、江蘇雙多、河北沙河、河南豫北、高平馬村等9個大型氣化島項目共投資約330億元，投運后每年可轉(zhuǎn)化晉煤集團原料煤931萬噸。此舉將助力晉煤集團走出無煙煤氣化的困境，無煙煤的“春天”將再次來臨。
同時，鞏固和深化煤化聯(lián)動，推進“三爐并進”戰(zhàn)略，帶著爐子去賣煤、帶著爐子去賣氣，通過“建島+供氣”模式，集成行業(yè)優(yōu)秀要素資源，為目標用戶提供工業(yè)合成氣、燃料氣“氣源”和整套的技術(shù)支撐和一攬子服務(wù)……晉煤集團正在推動傳統(tǒng)煤化工產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量轉(zhuǎn)型發(fā)展上奮力蹚出一條新路來，努力為實現(xiàn)全國無煙碎煤的清潔高效利用貢獻晉煤力量，為全國高灰熔點碎煤氣化技術(shù)研發(fā)提供晉煤方案。
晉煤集團總工程師王德璋表示，面向“十四五”，晉煤集團將繼續(xù)做強燃氣主業(yè)，主導非常規(guī)天然氣基地建設(shè);鞏固煤炭產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)地位，堅定走好減、優(yōu)、綠發(fā)展之路;鞏固延伸“煤—氣—化”產(chǎn)業(yè)鏈，打造煤化工產(chǎn)業(yè)品牌;進一步做大瓦斯發(fā)電規(guī)模，補強拓寬“煤—氣—化”產(chǎn)業(yè)鏈;聚焦“六新”突破，積極穩(wěn)妥布局新興產(chǎn)業(yè)，加快建設(shè)燃氣裝備制造基地，大力發(fā)展煤化工副產(chǎn)氣制氫，建設(shè)甲醇重整制氫、氫能重卡示范項目，推進山西地熱資源開發(fā)利用，開發(fā)無煙煤制備石墨烯、儲能電池負極材料，布局煤基化纖、塑料和有機硅化工新材料……從而實現(xiàn)做優(yōu)基礎(chǔ)化工，鞏固行業(yè)領(lǐng)袖地位;做強高端肥料，打造一流肥料供應(yīng)商;深耕工業(yè)氣體市場，落實帶著爐子去賣煤、去賣氣，保障煤炭市場;做深煤基新材料、專用精細化學品，提升價值創(chuàng)造能力。
探索無煙煤清潔高效利用和現(xiàn)代煤化工轉(zhuǎn)型升級的新思路、新方法、新途徑，晉煤集團一直在路上。
未來可期,行業(yè)發(fā)展貢獻晉煤力量
業(yè)內(nèi)權(quán)威專家對晉煤集團堅持煤化聯(lián)動、技術(shù)突破、轉(zhuǎn)型升級表示充分肯定，并提出前瞻性建議。
中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會副會長、石油和化學工業(yè)規(guī)劃院黨委書記顧宗勤表示，晉煤集團無煙煤產(chǎn)量、合成氨產(chǎn)量、尿素產(chǎn)量、煤層氣抽采量、瓦斯發(fā)電量五個全國第一，有深厚的發(fā)展底蘊，是我國化肥行業(yè)重要企業(yè)，也是促進我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的骨干力量，要抓住化肥是剛性需求的這一特點，堅定不移提肥效，一心一意走高端。煤化工一定要堅持清潔高效，要切實采取措施，抓節(jié)能減排，關(guān)鍵是要解決環(huán)保問題。環(huán)保問題解決不了，就沒有出路;只要達到環(huán)保標準，有效益，能生存，什么工藝和技術(shù)都可以使用。
中國工程院院士、清華大學化工系教授金涌認為，煤化工企業(yè)有了煤制氣，關(guān)鍵要看下游做什么?晉煤集團堅持科技創(chuàng)新，集中力量突破“卡脖子”關(guān)鍵技術(shù)，未來可在合成氣直接制乙醇、可再生能源、鋰電池、光合作用微藻產(chǎn)油、可再生制氫、電子化學品、化工新材料等領(lǐng)域進一步加強產(chǎn)學研合作，實現(xiàn)技術(shù)新突破和可持續(xù)發(fā)展。
澳大利亞國家工程院外籍院士、南方科技大學清潔能源研究院院長劉科結(jié)合國內(nèi)外能源發(fā)展新趨勢指出，能源需要多元化，各種技術(shù)路徑研發(fā)要百花齊放，但最終讓市場去選擇技術(shù)。他希望晉煤集團樹牢超前觀念，把握未來新能源發(fā)展機遇，大力推進“甲醇經(jīng)濟”，探索氫能發(fā)展方向，走好肥料產(chǎn)品精準化、高端化之路。
山西省化學工業(yè)協(xié)會副會長、秘書長毛寶琪指出，晉煤S爐、H爐、L爐的成功研發(fā)，為煤炭清潔高效利用開辟了一條新路，將緩解無煙塊煤市場銷路不暢問題。他希望晉煤集團充分利用“三爐”在技術(shù)經(jīng)濟性及智能化方面的優(yōu)勢，以市場為導向，加快推進“三爐”工業(yè)化應(yīng)用進程，為提高無煙煤生產(chǎn)企業(yè)經(jīng)濟效益提供有效解決方案。
參與“三爐并進”研發(fā)、設(shè)計、制造和建設(shè)的各方代表也對技術(shù)的發(fā)展前景和市場推廣充滿了信心。賽鼎工程有限公司黨委副書記、副總經(jīng)理周恩利介紹，碎煤加壓氣化(賽鼎爐)技術(shù)是目前唯一一個以無煙塊煤為原料，實現(xiàn)工業(yè)化的現(xiàn)代化大型加壓氣化技術(shù)，晉煤金石和晉煤天慶的項目也充分證實了晉煤S爐進行無煙塊煤氣化的優(yōu)勢。以實際運行數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，晉煤集團和賽鼎工程組建研發(fā)團隊，通過優(yōu)化爐體結(jié)構(gòu)、增設(shè)氣化廢鍋一體化系統(tǒng)，全系統(tǒng)熱量的優(yōu)化匹配、優(yōu)化水處理流程、二氧化碳返爐及煤鎖氣充壓等措施，開發(fā)出更加適用于無煙塊煤氣化的晉煤S爐技術(shù)，并形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的工藝包。新工藝預期效果，連續(xù)運行至少半年以上;水處理流程占地投資降低50%;減少蒸汽用量40%以上;減少煤氣水量25%以上。
上海倍能化工技術(shù)有限公司副總經(jīng)理黃銳說，晉煤L爐屬加壓熔渣移動床氣化技術(shù)，在現(xiàn)有熔渣固定床氣化技術(shù)的基礎(chǔ)上，引入現(xiàn)代煤氣化的設(shè)計理念以及新工藝、新材料，例如水冷壁、強制冷卻雙保護水冷燒嘴、管道式輸煤切斷閥等。該爐技術(shù)特點顯著，氣化溫度高、碳轉(zhuǎn)化率高、冷煤氣效率高，適合無煙塊煤氣化，可以實現(xiàn)對晉城無煙塊煤的高效轉(zhuǎn)化。
晉煤集團黨委書記、董事長李鴻雙強調(diào)，未來晉煤集團將在煤化工產(chǎn)業(yè)上堅持“三化一型”發(fā)展方向，進一步推進“氣化島”項目建設(shè)，大力推進“三爐并進”戰(zhàn)略，在主導傳統(tǒng)煤化工升級示范基地建設(shè)上取得重大突破，爭做煤炭綠色開發(fā)利用基地的引領(lǐng)者，率先蹚出一條“產(chǎn)業(yè)優(yōu)、質(zhì)量高、效益好、可持續(xù)”的無煙煤清潔高效利用新路，爭當山西省能源革命“排頭兵”，為傳統(tǒng)煤化工產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量轉(zhuǎn)型發(fā)展貢獻晉煤力量。
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