煤炭地下气化的发展前景
综合利用前景广阔
根据煤气成分和应用条件,地下气化煤气可用于联合循环发电、提取纯H2,以及用作化工原料气、工业燃料气、城市民用煤气等。
煤气化是煤炭转化的重要形式之一,它在各类生产过程中起着承前启后的作用。煤制化工合成原料气在煤化工中有着重要的地位。国内外正在把煤化工发展成为以煤炭气化为基础的c1化学工业,使煤化工由能源型转向化工型。煤气化制得的合成气(c0+H2)作为化学工业的基本原料,在与石油化工的竞争中不断发展和提高。但煤化工要与石油化工和以天然气为原料的化工合成相竞争,必须有能耗低、投资小的气化技术为基础。而煤炭地下气化技术正是具有这样的特点,通过煤炭地下气化生产合成气,可以充分发挥煤炭地下气化的技术优势,为煤化工的发展提供新的扩展空间。
环境效益
煤炭地下气化燃烧后的灰渣留在地下,采用充填技术,大大减少了地表下沉,无固体物质排放,因此煤炭地下气化减少了地面环境的破坏,这是其他洁净煤技术无法比拟的。地下气化煤气可以集中净化,脱除焦油、硫和粉尘等其他有害物质,甚至可降CO经地面变换后,采用分离技术将CO2分离出来储存或作其他用途,从而得到洁净煤气,因此,地下气化技术有利于解决大气污染问题。
地下气化煤气中H2含量在40%以上,分离后得到各种纯度的H2。H2是当今人类最理想的洁净能源,H2可储、可输性好,不仅是高能燃料,又可作为中间载能体使用,它转变灵活、使用方便、清洁卫生,在自然界中形成水-氢-水自然循环,所以氢能使一种可再生能源,符合人类可持续发展的需要。
煤炭资源的利用率
煤炭是我国国民经济发展的基础产业,但受传统井工开采技术水平的限制,随着开采强度的逐渐增大,大量的矿井报废或行将报废。据统计1953——1989年有报废矿井297处,1990年——2020年还有244处将报废,遗弃资源储量到目前为止已有300亿吨以上。利用煤炭地下气化技术,可使我国遗弃煤炭资源50%左右得到利用。煤炭地下气化技术还可以用于开采井工难以开采或开采经济性、安全性较差的薄煤层、深部煤层、“三下”压煤和高硫、高灰、高瓦斯煤层。因此,地下气化大大提高了煤炭资源的利用率。
煤化工是以煤为原料,经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及化学品等过程,而以煤炭为原料的相关化工产业被统称为煤化工。从产业链位置来看,煤化工企业分属于焦炭、煤头化肥、煤液化、以电石乙炔为原材料的基础化工几大类。
煤炭行业正在逐渐探底、煤价大幅下降,煤化工项目运营成本不断下调,国家层面和地方政府多次出台优惠政策帮助煤企和电企上马相关产业园,以期能够帮助企业升级转型、摆脱困境。
新型煤化工行业在我国仍处于发展的初期阶段,核心技术、核心设备的研发制造能力明显不够,国企央企在该领域无法实现自负盈亏,知名项目也多以财政补贴勉强维持。
煤化工行业普遍面临着严重的产能过剩问题。根据前瞻产业研究院《2015-2020年中国煤化工产业发展前景预测与投资战略规划分析报告前瞻》数据显示,2011年,我国焦炭产能达到6亿吨,而产量仅为4.28亿吨2012年焦炭产量4.43亿吨到2013年,产量达到4.76亿吨,即使不考虑新增产能,我国焦炭产能依然过剩明显。
尿素、电石等行业面临同样的问题,产能虽然陆续提高,但由于需求量有限,产量提升速度相对较慢,造成普遍的开工率较低,行业的整体竞争力和抗击风险能力较低,产能过剩、技术水平低、环境污染大、能耗高,甚至运输风险等都成为制约行业发展的瓶颈。
未来新型煤化工项目将是重点,虽然国家政策层面的限制因素与地方政府的鼓励势头齐头并进,但研究认为"十二五"期间煤化工发展势头不减。从投入上,各路资本竞相角逐从地域上,中西部煤炭资源丰富地将集中主要投资从类型上,煤制烯烃与煤制天然气将是主打项目。
1、煤炭消费已抛弃野蛮生长
我国的煤炭消费在经过国家供给侧改革,淘汰落后产能的情况下,经历了一段时间的下降。煤炭在一些高耗能、高污染的行业应用较多,例如钢铁、发电等领域,国家针对这些行业在产能和产量方面进行了一系列的政策调整和关停,直接导致我国的煤炭消费量在2016年下降至38.88亿吨。随着现代煤化工等领域的发展,对煤炭的需求也不断上升,我国的煤炭消费量也开始复苏,2020年我国的煤炭消费量上升至40.41万吨。由于技术的不断发展,对于煤炭消费产生的废气废水都有相应的发展,未来随着对煤炭的高效、清洁、绿色应用的不断进行,煤炭消费适度发展仍然有较大的空间。
注:国家统计局暂未公布2020年煤炭消费量,前瞻根据能源消耗标准煤和煤炭消费比例测算。
2、煤炭主要用于发电,煤化工消耗占比较少
目前,我国每年开采的煤炭资源主要仍用于发电领域,煤炭消费占比约为60%化工领域的煤炭消费占比仅约为8%,其他领域的消耗量较少。随着国家政策的倾斜,我国的能源结构正在发生转变,煤炭用于发电的比例将会逐渐减少,而这些煤炭将会逐步向高效、节能、绿色的现代煤化工产业转移。可以预见,在未来煤化工的成本有望进一步下降,经济性竞争力持续走强。在这种背景下,煤化工将会逐步取代对外依存度较高的石油化工,进而发展成我国化工原料的主要来源。
注:上述数据结合国家统计局和煤炭工业协会数据测算。
3、降低化石燃料消耗比重 促进我国能源结构转型
长久以来,我国能源消耗的主要来源是化石燃料,包括煤炭、石油等。但是随着全球气候危机逐渐体现,我国加大了对于环境的治理,但是由于化石燃料在我国的能源结构中比重较高,成为了环境治理的阻碍。随着新能源的发展,我国在“十四五”规划中提出了要对我国的能源结构转型,减少化石燃料的比重,加快清洁能源的建设。
4、能源结构转型之下 煤化工有望大幅受益
煤炭作为我国主要的化石燃料,能源结构转型之下,燃煤发电的比例将会减少。同时,这种背景下会出现煤炭产能产量过剩的情况,煤炭价格有望持续下降,而煤化工作为以煤炭为原材料的化工原料制造行业,下游应用领域广阔,产品需求较大,有望从中大幅受益。在保障能源战略安全和产能规划上,国家都有相应的政策规划出台。
5、适度发展现代煤化工 有效替代油气资源
现代煤化工不断发展,在这种背景下,煤直接和间接液化制油和化学品、煤经甲醇制烯烃等技术可以作为石油化工的替代以及补充。中国煤炭工业协会在煤化工“十四五”发展目标中提到,根据经济性、技术可行性和生态环境容量适度发展现代煤化工,发挥煤炭的工业原料功能,有效替代油气资源,保障国家能源安全。从能源安全的角度出发,煤化工在一定程度上可以降低我国进口石油的需求。根据中国科学报的数据,2020年我国现代煤化工产业已经具备取代5%进口石油的能力,预计到2030年我国的现代煤化工产业将具备替代10%进口石油的能力。
—— 以上数据参考前瞻产业研究院《中国煤化工产业发展前景预测与投资战略规划分析报告》