煤炭液化对我国的意义(煤炭液化在中国的发展意义)
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煤的液化技术有怎样的发展?
据考证煤炭液化对我国的意义,煤煤炭液化对我国的意义的液化技术早在20世纪20~30年代就开始发展煤炭液化对我国的意义了。在第二次世界大战期间,德国人就曾使用液化煤代替石油用作军车燃料。战后和平时期,石油市场占了上风。但南非国家依然发展液化煤,1959年建成了第一家商业化液化煤工厂,且产量一直稳步上升,到80年代后期,其全国汽车燃料消耗量的一半,是液化煤。不过,这些都是旧技术,液化效率很低。
近10多年来,一些工业先进国家发展了水煤浆加压气化技术,把水—煤混合燃料提高到一个新水平。美国、日本和德国发展最快,从1975年到1987年间先后建立了3套中试装置、3套工业示范装置和5套商业化装置,其中美、日各一套商业化装置已稳定运行6年以上。这些装置一般每天可处理200~600吨煤,取得很好的效果。法国、奥地利、澳大利亚、英国等国也在积极开发中。
我国自1981年开始也进行了水煤浆的开发研究工作,在添加剂筛选上已获得可喜成果,使水煤浆的浓度已达75%,稳定性也很好,保证一个半月静置中不沉淀,经1500公里长途运输后仍可直接燃烧。1986年1月,作为我国“六五”科技攻关项目通过了国家鉴定,表明水煤浆制备和燃烧技术已达到先进水平。北京造纸一厂作为第一个试用工业应用单位,经两年5次试验证明,经济效益明显。据调查,1986年时,该厂所用燃料油每吨为280元,而水煤浆每吨只需120元,1.8吨水煤浆就可顶替1吨杂油。一年要耗杂油2.2万吨,如改烧水煤浆,每年可节约燃料费103万元。
从煤炭质量来看,我国本来适于作水煤浆的高硫烟煤和褐煤很多,这些煤液化后,含硫高,往往起到对液化的反应催化作用,成为液化的良好原料。近几年又发现了陕西神木、黄陵、铜川一带的“黑金带”和“黑金三角”地区蕴藏着大量优质煤,更可为发展水煤浆提供重要原料。我国现有设计烧油的发电机组约7000万千瓦,年烧油量约1100万吨,约占我国年产油量的10%左右。如果全国能将80%的烧油锅炉用水煤浆把油顶替出来,每年可为国家换取外汇15亿美元,其经济效益是十分可观的。
从世界看,从我国看,水煤浆技术的开发,虽仍处于中试阶段,但只要抓紧技术攻关,水煤浆在世界能源结构中必将获得一席之地。
煤液化为石油的主要意义
煤是有大分子化合物组成的混合物,里面成分复杂。煤的燃烧效率相对于石油类燃料较低,造成能源浪费。如果能将煤液化成石油,那么煤的产物就可以像石油一样被分离、裂解、加工成更有用的东西,同时裂解后的产物分子量降低,燃烧效率也提高,节约能源,保护环境。好像南非的煤液化做得较好
煤的液化可以促进碳中和吗?
碳中和是指企业、团体或个人测算在一定时间内,直接或间接产生的温室气体排放总量,通过植树造林、节能减排等形式,抵消自身产生的二氧化碳排放,实现二氧化碳的“零排放”。而碳达峰则指的是碳排放进入平台期后,进入平稳下降阶段。简单地说,也就是让二氧化碳排放量“收支相抵”。
碳中和政策将推动提高煤炭利用效率+低碳生产,其中煤化工有望加速发展。
一方面,燃烧一吨煤炭(标准煤)可产生约2.77吨碳排放,根据我国煤炭消费量28.04亿吨标准煤测算,对应碳排放量为77.7亿吨,意味着我国碳排放主要来自于燃煤。若要实现碳中和,必须要降低煤炭消费的碳排放。
但另一方面,我国煤炭资源丰富,从能源安全的角度看其仍将在我国能源转型中发挥重要作用,短期内需求大幅下滑的概率较低。
在需求稳定的情况下,碳中和预计从三方面对煤炭行业造成影响:
第一,煤炭利用效率提升有望节约煤炭用量。我国煤炭(约52%)主要用于发电,但目前国内煤电平均利用效率仅为35%。效率较低主要是由于我国56%的煤电量仍来自效率较低的亚临界电厂,而效率较高的超临界(效率38%)和超超临界(效率45%)电厂的煤电量占比较低,分别为25%、19%。通过提高电厂煤炭利用效率,可减少煤炭用量,直接实现碳减排。若按照2030年煤炭50%的平均利用效率测算,可实现节约标准煤8亿吨(占目前用量约29%),减少碳排放约22.2亿吨。
第二,低碳生产压力促使行业产能趋稳。煤炭开采中的碳排放主要来源于开采设备的直接排放以及开采过程中煤层气的排放。煤炭企业实现减排需通过降低高碳能源、增加清洁能源、发展减碳技术等措施。因此碳中和将为煤炭企业带来一定的成本压力,或导致新建产能放缓,未来煤炭行业产能有望保持平稳。
第三,煤化工有望加速发展。煤化工指以煤炭为原料制取化学产品的生产方式,我国约7%煤炭用于煤化工。由于煤制化学品路线导致部分碳元素进入产品,所以天然具备减少碳排放的能力。所以建立低碳循环、清洁高效的煤化工产业有望持续提升煤炭消费中煤化工的占比,驱动煤炭行业低碳发展。
为什么说洁净煤技术对于我国具有特殊的意义
我国是煤炭资源大国,但又是石油,天然气资源不足之国。怎样解决发展中清洁燃料不足的矛盾就凸显尖锐。而有效利用自有资源,克服将煤直接作为燃料使用中的低效且易污染环境问题就具有特殊意义。
洁净煤技术包括两个方面,一是直接烧煤洁净技术,二是煤转化为洁净燃料技术。现在更倾向于解释为煤转化为洁净燃料技术。
煤转化为洁净燃料技术主要有以下四种:①煤的气化技术,有常压气化和加压气化两种,它是在常压或加压条件下,保持一定温度,通过气化剂(空气、氧气和蒸汽)与煤炭反应生成煤气,煤气中主要成分是一氧化碳、氢气、甲烷等可燃气体。用空气和蒸汽做气化剂,煤气热值低;用氧气做气化剂,煤气热值高。煤在气化中可脱硫除氮,排去灰渣,因此,煤气就是洁净燃料了。②煤的液化技术,有间接液化和直接液化两种。间接液化是先将煤气化,然后再把煤气液化,如煤制甲醇,可替代汽油,我国已有应用。直接液化是把煤直接转化成液体燃料,比如直接加氢将煤转化成液体燃料,或煤炭与渣油混合成油煤浆反应生成液体燃料,我国已开展研究。③煤气化联合循环发电技术,先把煤制成煤气,再用燃气轮机发电,排出高温废气烧锅炉,再用蒸汽轮机发电,整个发电效率可达45%。我国正在开发研究中。④燃煤磁流体发电技术,当燃煤得到的高温等离子气体高速切割强磁场,就直接产生直流电,然后把直流电转换成交流电。发电效率可过50%~60%。我国正在开发研究这种技术。