發展新型煤化工運用循環經濟研究

時間:2022-02-28 05:25:00

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發展新型煤化工運用循環經濟研究

中國的煤炭資源相對于短缺的石油來說豐富得多,據統計,我國煤炭保有儲量10024億噸以上,高硫煤儲量為890.743億噸,中硫煤儲量為375.429億噸。煤炭作為重要的能源和化工原料,目前在一次能源生產和消費結構中均占70%以上,其中,直接用于發電和各種工業與民用的動力煤約占煤炭消費總量的85%。然而我國動力用商品煤平均硫份為1.01%,其中以西南地區煤的含硫量為最高,平均達2.97%。大量的煤炭燃燒每年向大氣中排放出大量的硫化物、NOX、CO2,從而造成資源浪費和嚴重的區域性環境污染。

1煤化工發電一體化是發展趨勢

我國是世界用電大國之一,而電能供給主要以火力發電為主,輔以水電、核電等。火力發電耗煤量大,環境污染大,且熱效率低。目前國內最先進火力發電為1kW·h電耗標煤270g,大部分的火力發電熱效率只有40%左右,大部分熱能白白浪費掉。對于有非常豐富煤炭資源的我國,更好地開發利用煤炭資源,發展新型煤化工,走化工產品與發電一體化循環工業,是必然的發展趨勢。充分利用資源,建設煤化工——發電一體化循環經濟,保護生態環境,實現資源循環利用的可持續發展,創造和諧生態工業,有著極其重要的戰略意義。

2發展化工產品與發電循環經濟思路

發展化工產品與發電一體化循環經濟,是以新型煤化工為基礎,以煤為原料,形成化工產品及發電為一體的循環經濟模式。新型煤化工主要是煤氣化和煤液化為主,通過大型、超大型的煤氣化單元或液化單元,利用副產的熱能進行發電。

通過現代化的新型煤氣化工藝及煤氣化爐,把煤氣化成以CO為主氣體,去發展“C1化學”,如煤氣化合成甲醇,再由甲醇合成二甲醚、聚乙烯、聚丙烯等化工產品。在氣化爐氣化的過程中,產生高達1200℃左右的高溫氣體,利用廢熱鍋爐進行熱量回收產生高溫高壓蒸汽去發電,這樣即得到化工產品,又得到電能,即環保又熱效率高。

圖1新型煤化工—發電一體化循環經濟流程圖另外還可以把氣化產生的氣體直接用來發電——燃氣輪機積習難發電,不去合成甲醇等化工原料,即聯合循環發電(IGCC)。目前世界上聯合循環發電(IGCC)國外也只有一兩家,國內還是空白。新型煤化工—發電一體化循環經濟流程見圖1。

從圖1可看出,核心是氣化廠,也就是大型的煤氣化爐,是整個循環產業的關鍵。因此整個工業園最好靠近大型煤礦,以煤炭資源為依托。在煤炭開發的同時充分利用瓦斯資源進行發電或作民用燃料,生產出的原煤進行簡易篩分,除去大部份的矸石后送入大型氣化廠進行氣化。煤矸石等低熱質燃料用來進行發電,灰渣作為建材的原料。在氣化廠內,產生大量的高溫高壓蒸汽直接進行蒸汽輪機發電,生產的煤氣通過凈化、除雜質(如回收硫生產單質硫或其它硫類產品)后,送入合成廠,合成氨或氨類產品、甲醇及其甲醇下游產品、合成汽油或柴油及替代燃料、乙烯或丙烯等基礎化工原料。氣化產生的灰渣作為新型建筑材料的原料。整個循環與傳統火力發電廠等單一企業相比,沒有大量的氣體排放及污水排放,真正做到零排放。

因此,氣化爐不僅得大型化,還必須能滿足大型裝機容量的發電機組所需的高壓蒸汽,代替傳統的火力發電。目前,“殼牌”氣化爐能產生高溫高壓的蒸汽,而且單臺爐的生產能力大,已投入商業運行的單臺爐日處理煤量達2000t。就這樣的氣化爐也得好幾臺才能滿足一定裝機容量的發電機組,化工產品規模達百萬t級以上。

3煤電一體化的發展優勢

新型煤化工—發電一體化循環經濟,主要原料煤,是以大型煤礦為支撐,不僅原煤價格低、運費省、浪費少,而且穩定的原煤供應得以保障。企業運行成本比單一企業低得多,效益好,起點高、技術新、規模大、污染輕,具備國際競爭力的優勢。新型煤化工—發電一體化循環經濟,充分利用資源、熱能,達到節能環保的目的,又能達到可持續發展的目標。但投資額巨大,用水量也相當大,且與火力發電行業相抵觸,勢必造成建設類似項目的難度。因此,要發展新型一體化循環經濟模式,需國家進行宏觀調控,給予政策支持。項目投資以國家投資為基礎進行發展,有利于實現節能環保,可持續發展的目標,達到化工產品、發電雙贏的目的。

發展新型煤化工發電一體化循環經濟,有利于資源的綜合利用,大大提高了資源的綜合利用度,具有一定的戰略眼光和能源戰略可持續發展及時代的高度,做到高起點、新技術、大規模、輕污染、高效益,達到充分利用資源,保護生態環境,實現資源循環利用的可持續發展,真正實現高效節能、低污染的現代化工業。