晋煤集团: 蹚出无烟煤高效利用金光大道   

  中国现代煤化工的发展速度令世人瞩目,但由于发展时间短、技术成熟度不够等原因,发展质量不高的问题日益凸显。“十四五”期间,现代煤化工仍然是行业发展的战略重点,是中国由石化大国向强国迈进的标志性领先产业,转型升级迫在眉睫。

  在9月9~11日于山西省晋城市举行的2020(第四届)中国国际煤气化技术与产业大会上,国内外120多位煤气化行业专家学者、65个项目业主单位、700多名参会嘉宾及代表齐聚一堂,聆听40场行业报告,参与煤气化技术创新及运行优化、新形势下无烟煤气化技术及工程实践、煤气化装备智能制造及国产化等7项专题交流,研讨煤气化工艺升级,推介山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司(以下简称“晋煤集团”)“三炉并进”无烟块(碎)煤先进气化技术,推进煤化工产业高质量转型发展,为山西省乃至全国无烟块煤清洁高效利用蹚出一条新路。

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晋煤华昱高硫煤洁净利用年产百万吨清洁燃料项目。

  迎接挑战

  打响无烟煤突围攻坚战

  晋煤集团党委常委、党委专职副书记王锁奎指出,无烟煤作为传统煤化工最优质的造气原料,具有热稳定性好,发热量大、机械强度大,低灰、低硫、低挥发分,固定碳含量高、化学活性高、灰熔点高、产块率高的“一好二大三低四高”煤种优势,更是冶金、石灰等乃至未来制氢最好的原料、燃料。

  山西晋城,无烟煤总储量达808亿吨,占中国无烟煤储量四分之一。作为历史上英国皇室壁炉专用煤,无烟煤以其燃烧时间长、火力旺、无烟等特点,成为民用首选,并经历了“唯独无烟煤可生产尿素”的一段黄金期,创造了“皇帝的女儿不愁嫁”的佳话,以晋城无烟块煤为原料的固定床工艺(UGI)合成氨年产能高峰时期达到4100万吨,约占全国总年产能的61%。

  坐落于这里的国有特大型综合能源企业集团——晋煤集团已经有60多年的发展历史,是全国最大的煤层气开发利用企业、优质无烟煤重要的生产基地、最大的煤化工企业集团和最大的瓦斯发电企业。

  晋煤集团无烟煤从上世纪50年代到2010年前后,一直是常压UGI气化工艺最优质的化工原料用煤,一直是全国煤化工原料唯一保供基地,无烟洁净炭成为国家粮食短缺期增产的唯一化肥原料。依托无烟煤和煤层气的资源优势,从2003年起,晋煤集团通过“新建、并购、研发”的总体战略,采取“以煤为基、煤化联动”的战略方针,创新实施“国有实力+民营活力”的“35·51”发展运营模式,煤化工产业在全国10个省市拥有20家化工企业和1家专业技术研究机构,逐步做强、做大、做优,拥有1775万吨氨醇、630万吨甲醇、1082万吨尿素、208万吨精细化学品、60万吨煤制油品的产能规模,其中合成氨、尿素产量约占全国总产量的20%,商品甲醇流通量约占全国总量的25%。晋煤集团2019年完成营业收入1753亿元,入围2020年世界企业500强,位居2019年中国企业500强第117位、中国煤炭企业50强第10位,并连续12年成为全国最大的煤化工企业集团。

  但随着国家供给侧结构性调整和能源革命步伐的加快,新技术突飞猛进,一场改变格局的“气头”革命,气势如虹地蓬勃开展,煤气化产业遭遇“洗牌”,“皇帝的女儿”也开始“愁嫁”。

  从2006年起,粉煤气化、水煤浆气化技术日益成熟,煤化工行业以航天炉、水煤浆为代表的现代加压气化工艺迅速发展,受低廉的长焰煤价格影响,对UGI气化工艺形成严重挤压。加之,国家环保政策不断紧缩,UGI气化工艺生存的政策空间日益狭小,进一步削弱了无烟煤的竞争优势,化工无烟煤市场急剧萎缩,截至2019年底合成氨产能降到2220万吨,占比降到33.5%,晋煤集团共有气化炉501台套,其中UGI炉452台套,占氨醇产能降到了45%左右。

  路在何方?难道无烟煤要退出煤化工的历史舞台?

  身处百年未有之大变局的新时代,晋煤人不气馁、不懈怠,秉承“不怕榜上无名、坚信脚下有路”的企业精神,决心从哪里跌倒,就从哪里站起来。作为省属骨干企业,晋煤集团以保障国家粮食和能源安全为己任,坚定落实新发展理念和能源革命战略思想,认真落实山西省委“四位四高两同步”总体思路和要求,遵照高端化、差异化、市场化和环境友好型“三化一型”要求,瞄准“六新”蹚新路,响亮提出“三炉并进”发展思路和“带着炉子去卖煤、带着炉子去卖气”战略举措,打响了一场无烟块煤高效气化的攻坚战。

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晋煤H炉工业化试验中央控制室。

  能源革命

  “三炉并进”开辟转型路径

  晋煤集团煤化工研究院院长、煤化工事业部副总经理原丰贞介绍,晋煤集团联合中国化学集团赛鼎工程有限公司、中国航天科技集团西安航天六院、上海倍能化工技术有限公司,针对晋城无烟块(碎)煤特性,开发出晋煤S炉、晋煤H炉和晋煤L炉3种大型块(碎)煤加压气化工艺,将紧抓未来2~3年的存量市场调整机遇期,加快推进适应无烟碎煤气化技术研发示范和煤化工产业高质量转型发展,为全省乃至全国无烟块煤清洁高效利用开辟一条示范路径。

  晋煤S炉,是晋煤集团和中国化学集团赛鼎工程有限公司联合研发的一种新型加压固定床高效热能回收固态排渣气化技术。目前,晋煤S炉已有内径3.8米、5米(4.0~6.0MPa)不同系列产品。内径5米气化炉单炉合成氨产能可达30万吨/年,并副产SNG约8000立方米/时,实现碎煤加压气化技术大型化。该装置正在河南晋煤天庆公司建设,具有运行稳定、周期长、热量回收利用率高、甲烷含量高等特点,可应用于合成氨生产、城市煤气、玻璃陶瓷燃料气等领域。

  晋煤H炉,由晋煤集团和西安航天六院共同合作研发,借鉴熔渣气化的众多研究成果,成功破解高灰熔点碎煤液态排渣关键技术难题,具有原料适应性广、气化效率高、建设周期短、运行和维护成本低等优势,是符合国家及行业发展要求的先进气化技术。该技术于4月27日在晋丰闻喜分公司工业化装置圆满完成168小时运行测试,全过程废水零排放、废气全达标、废固全回收,碳转化率高达99%以上,环保、经济、节能效益显著。

  晋煤L炉,由晋煤集团与上海倍能化工技术有限公司研发合作,在传统碎煤移动床加压气化技术的基础上,引入现代煤气化技术手段,是高灰熔点晋城无烟碎煤高效、安全气化的最佳方案之一。它具有运行安全、生产强度大、操作压力高、气化温度高,以及环境友好、适应高灰熔点无烟碎煤的优势。

  晋煤S炉、晋煤H炉、晋煤L炉均具有碳转化率高、各项消耗低、气体成分好、零污染等突出优点,是全球领先的大型加压气化工艺,同时实现技术的全面国产化,拥有完全的自主知识产权,走出一条军民融合、产学研一体化的创新之路。

  目前,晋煤集团“三炉并进”技术已取得阶段性成果,市场比较优势已逐步显现。在无烟混块吨价比神木末煤高166元的情况下,H炉和S炉的吨氨成本与气流床烧神木煤相近,L炉的吨氨成本比气流床烧神木煤低73元,均具有较强竞争力。

  晋煤集团董事长助理、煤化工事业部总经理张晋峤表示,“三炉并进”是晋煤集团实现新战略的重要技术支撑,向着高压化、大型化、节能环保型方向发展,不断提高竞争力,保障煤炭和化工产业的协同发展。 

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河南晋煤天庆煤化工有限责任公司正在建设的晋煤S炉示范装置。

  拥抱春天

  加快先进工艺落地生根

  晋煤集团党委常委、副总经理赵学斌指出,煤化工产业将围绕“加快基础化工优化升级、推进产业链条向高附加值产品延伸、拓展无烟煤应用市场、探索培育新业态”四条主线;落实“加强集团管控、提升运营水平、优化产业布局、加强科技创新、加强党建和企业文化建设”五项重点任务;推进“板块整体合力、企业盈利能力、产品核心竞争力”三个提升;实现“打造国内领先,有国际竞争力的煤化工企业集团”一个目标,不断优化产业布局和产品结构,推动煤化工产业高质量发展,打造国内领先、有重要国际影响力的煤化工企业集团。

  为加快先进煤气化工艺落地生根,晋煤集团9个大型气化岛项目建设全面推进。河南延化、湖北华强、江苏恒盛、山东日月、江苏双多、河北沙河、河南豫北、高平马村等9个大型气化岛项目共投资约330亿元,投运后每年可转化晋煤集团原料煤931万吨。此举将助力晋煤集团走出无烟煤气化的困境,无烟煤的“春天”将再次来临。

  同时,巩固和深化煤化联动,推进“三炉并进”战略,带着炉子去卖煤、带着炉子去卖气,通过“建岛+供气”模式,集成行业优秀要素资源,为目标用户提供工业合成气、燃料气“气源”和整套的技术支撑和一揽子服务……晋煤集团正在推动传统煤化工产业高质量转型发展上奋力蹚出一条新路来,努力为实现全国无烟碎煤的清洁高效利用贡献晋煤力量,为全国高灰熔点碎煤气化技术研发提供晋煤方案。

  晋煤集团总工程师王德璋表示,面向“十四五”,晋煤集团将继续做强燃气主业,主导非常规天然气基地建设;巩固煤炭产业的基础地位,坚定走好减、优、绿发展之路;巩固延伸“煤—气—化”产业链,打造煤化工产业品牌;进一步做大瓦斯发电规模,补强拓宽“煤—气—化”产业链;聚焦“六新”突破,积极稳妥布局新兴产业,加快建设燃气装备制造基地,大力发展煤化工副产气制氢,建设甲醇重整制氢、氢能重卡示范项目,推进山西地热资源开发利用,开发无烟煤制备石墨烯、储能电池负极材料,布局煤基化纤、塑料和有机硅化工新材料……从而实现做优基础化工,巩固行业领袖地位;做强高端肥料,打造一流肥料供应商;深耕工业气体市场,落实带着炉子去卖煤、去卖气,保障煤炭市场;做深煤基新材料、专用精细化学品,提升价值创造能力。

  探索无烟煤清洁高效利用和现代煤化工转型升级的新思路、新方法、新途径,晋煤集团一直在路上。 downLoad-20200914095508.jpeg

为晋煤集团办公楼。

  未来可期

  为行业发展贡献晋煤力量

  业内权威专家对晋煤集团坚持煤化联动、技术突破、转型升级表示充分肯定,并提出前瞻性建议。

  中国石油和化学工业联合会副会长、石油和化学工业规划院党委书记顾宗勤表示,晋煤集团无烟煤产量、合成氨产量、尿素产量、煤层气抽采量、瓦斯发电量五个全国第一,有深厚的发展底蕴,是我国化肥行业重要企业,也是促进我国农业发展的骨干力量,要抓住化肥是刚性需求的这一特点,坚定不移提肥效,一心一意走高端。煤化工一定要坚持清洁高效,要切实采取措施,抓节能减排,关键是要解决环保问题。环保问题解决不了,就没有出路;只要达到环保标准,有效益,能生存,什么工艺和技术都可以使用。

  中国工程院院士、清华大学化工系教授金涌认为,煤化工企业有了煤制气,关键要看下游做什么?晋煤集团坚持科技创新,集中力量突破“卡脖子”关键技术,未来可在合成气直接制乙醇、可再生能源、锂电池、光合作用微藻产油、可再生制氢、电子化学品、化工新材料等领域进一步加强产学研合作,实现技术新突破和可持续发展。

  澳大利亚国家工程院外籍院士、南方科技大学清洁能源研究院院长刘科结合国内外能源发展新趋势指出,能源需要多元化,各种技术路径研发要百花齐放,但最终让市场去选择技术。他希望晋煤集团树牢超前观念,把握未来新能源发展机遇,大力推进“甲醇经济”,探索氢能发展方向,走好肥料产品精准化、高端化之路。

  山西省化学工业协会副会长、秘书长毛宝琪指出,晋煤S炉、H炉、L炉的成功研发,为煤炭清洁高效利用开辟了一条新路,将缓解无烟块煤市场销路不畅问题。他希望晋煤集团充分利用“三炉”在技术经济性及智能化方面的优势,以市场为导向,加快推进“三炉”工业化应用进程,为提高无烟煤生产企业经济效益提供有效解决方案。

  参与“三炉并进”研发、设计、制造和建设的各方代表也对技术的发展前景和市场推广充满了信心。赛鼎工程有限公司党委副书记、副总经理周恩利介绍,碎煤加压气化(赛鼎炉)技术是目前唯一一个以无烟块煤为原料,实现工业化的现代化大型加压气化技术,晋煤金石和晋煤天庆的项目也充分证实了晋煤S炉进行无烟块煤气化的优势。以实际运行数据为基础,晋煤集团和赛鼎工程组建研发团队,通过优化炉体结构、增设气化废锅一体化系统,全系统热量的优化匹配、优化水处理流程、二氧化碳返炉及煤锁气充压等措施,开发出更加适用于无烟块煤气化的晋煤S炉技术,并形成具有自主知识产权的工艺包。新工艺预期效果,连续运行至少半年以上;水处理流程占地投资降低50%;减少蒸汽用量40%以上;减少煤气水量25%以上。

  上海倍能化工技术有限公司副总经理黄锐说,晋煤L炉属加压熔渣移动床气化技术,在现有熔渣固定床气化技术的基础上,引入现代煤气化的设计理念以及新工艺、新材料,例如水冷壁、强制冷却双保护水冷烧嘴、管道式输煤切断阀等。该炉技术特点显著,气化温度高、碳转化率高、冷煤气效率高,适合无烟块煤气化,可以实现对晋城无烟块煤的高效转化。

  晋煤集团党委书记、董事长李鸿双强调,未来晋煤集团将在煤化工产业上坚持“三化一型”发展方向,进一步推进“气化岛”项目建设,大力推进“三炉并进”战略,在主导传统煤化工升级示范基地建设上取得重大突破,争做煤炭绿色开发利用基地的引领者,率先蹚出一条“产业优、质量高、效益好、可持续”的无烟煤清洁高效利用新路,争当山西省能源革命“排头兵”,为传统煤化工产业高质量转型发展贡献晋煤力量。

  (图片由企业提供)

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