分级分质“吃干榨净”低阶煤

  预测储量高达我国煤炭资源总量的一半以上，然而却因煤化程度低，不宜直接燃烧和远距离运输，利用不当还易导致非常严重的环境污染——能否用好低阶煤，事关煤炭资源清洁高效利用，也是涉及环境保护的重要问题，正在引发慢慢的变多的关注。

  记者近日从业内获悉，临近“十三五”末，多项低阶煤清洁高效利用关键技术取得实质性突破，进入大规模工业化示范阶段。依据自己结构和理化特性，通过以热解为龙头的梯级利用方式，原本固态的低阶煤可转化为气、液、固三种不同形态，进而再加工获得气、电、油及清洁燃料等高的附加价值产品，“十四五”期间有望实现大规模推广应用。

  煤阶代表着煤的成熟度。根据埋藏深度不同，煤炭资源的煤化程度也有不同。生成时间比较短、煤层相对较薄的低阶煤，就是一种比较“年轻”的煤，硬度不高、发热量低，且具有低灰、低硫、高挥发分、高活性及易燃易碎等特点。其直接燃烧的热效率低，还排放大量粉尘等污染物，对环境的影响较其他煤种更大。

  尽管煤质欠佳，低阶煤的储量却不可以小看。煤炭地质总局第三次全国煤田预测显示，我国垂深2000米以浅的低阶煤资源量为26118.16亿吨，占全国煤炭资源总预测储量的57.38%。据陕西煤业化工集团副总经理尚建选介绍，低阶煤主要分布在陕西、内蒙古、新疆等西部地区，截至2019年，产量已占到全国煤炭总产量的55%以上。“随着煤炭主产区西移，‘十四五’期间低阶煤产量将继续增加。”

  也正因此，低阶煤的开发利用慢慢的受到重视。《煤炭深加工产业示范“十三五”规划》提出，“对成煤期晚、挥发分含量高、反应活性高的煤进行分质利用，通过油品、天然气、化学品和电力的联产，实现煤炭使用价值和经济价值的最大化”。《能源技术革命创新行动（2016-2030）》也将“开发百万吨/年低阶煤热解、油化电联产等示范工程”列为重点研究对象，要求加强煤炭分级分质转化技术创新。

  “若能通过联产及多项煤炭转化及深加工技术集成优化，实现低阶煤清洁高效利用，可提高煤炭转化效率，降低产品生产所带来的成本，对环境也更友好。”中国工程院院士倪维斗对此表示。

  既要将资源“吃干榨净”，又要实现清洁高效利用，质量偏低的低阶煤能否做到？多位业内人士和记者说，燃烧是低阶煤应用的关键环节，但传统直接燃烧方式只利用其热值及部分组分，造成大量浪费。目前，以热解技术为龙头进行梯级利用，被业内一致认为是一条更高效的途径。

  尚建选表示，根据低阶煤结构及理化特性，可选用中低温热解为核心的分级分质利用方式，将其转化为煤气、煤焦油、半焦三种物质，相当于由固体的煤获得气、液、固三种能源形式。在此基础上，可进一步加工生产洁净燃料、特种油品、化工品等产品。“不同于液化、气化等工艺，热解是一个相对缓和的反应过程，既能避免对煤炭分子过度拆分，还能最大限度利用煤的分子结构特点。从能量利用角度，热解还增加了化学能的多级、多层次转化利用，可提升煤炭利用的整体能效。”

  “表面上看，热解仅是一个热加工过程，实际在常压下就能得到煤气、焦油等，不需要加氢加氧。因此，热解提质可完成物质、能量的梯级利用，能源利用效率更加高、环境污染更少。”一位资深专家向记者透露，经过10余年探索，国家重点研发的煤热解共性关键技术已取得多项突破，低阶煤分质利用正处于大型工业化示范阶段，“十四五”期间有望进入推广应用期。

  “以目前年产量20多亿吨计算，若能就地分质转化一半，即可生产2亿吨油气，缓解油气对外依存度高的局面。同时获得6亿吨洁净散烧燃料，可供给中东部民用锅炉和工业窑炉，用于缓解当地污染。”尚建选称。

  记者进一步了解到，由于发展起步晚、技术难度大，低阶煤应用尚面临不少难题。在“十三五”规划的5个国家级示范项目中，陕煤化榆林1500万吨/年煤炭分质清洁高效转化等进展顺利，但也有项目无奈退出规划或推迟进度。

  “虽然同为低阶煤，但因分布地区不同，特性、档次及用途等也有不同。为此，亟需对全国低阶煤资源进行摸底分类，在此基础上建设分质利用资源体系、学科体系，完善分级分质利用产业高质量发展体系，系统规划工程设计、装备研发制造、工程建设、标准建设及市场培育体系。”上述专家这样认为，与发电、化工产业融合发展是下一步的方向所在，例如对现有低阶煤发电厂进行热解发电耦合改造、加快热解与天然气、氢能生产一体化实施步伐等。

  石油和化学工业规划院副院长李志坚也称，低阶煤分级分质利用应该要依据煤炭资源特点进行适度布局。在研发新一代热解技术的同时，建议关注热解与气化、燃烧的有机集成，半焦应用拓展及示范推广，油、气、化、电多联产的低阶煤分质利用工业化示范等重点方向。

  “由于涉及的产业链长、产品范围广，煤炭、发电、化工等产业又分属不同主管部门，建议由一个部门牵头、多部门参与，提高项目审批和建设的效率。”尚建选表示，只有打破行业界限，将分级分质利用关键核心技术应用于高端化工材料、冶金等相关行业，才能形成一体化协同发展，真正达到煤炭资源的综合高效利用。

  ■本报记者 朱妍《 中国能源报 》（ 2020年10月26日 第15 版）

  预测储量高达我国煤炭资源总量的一半以上，然而却因煤化程度低，不宜直接燃烧和远距离运输，利用不当还易导致非常严重的环境污染——能否用好低阶煤，事关煤炭资源清洁高效利用，也是涉及环境保护的重要问题，正在引发慢慢的变多的关注。

  记者近日从业内获悉，临近“十三五”末，多项低阶煤清洁高效利用关键技术取得实质性突破，进入大规模工业化示范阶段。依据自己结构和理化特性，通过以热解为龙头的梯级利用方式，原本固态的低阶煤可转化为气、液、固三种不同形态，进而再加工获得气、电、油及清洁燃料等高的附加价值产品，“十四五”期间有望实现大规模推广应用。

  煤阶代表着煤的成熟度。根据埋藏深度不同，煤炭资源的煤化程度也有不同。生成时间比较短、煤层相对较薄的低阶煤，就是一种比较“年轻”的煤，硬度不高、发热量低，且具有低灰、低硫、高挥发分、高活性及易燃易碎等特点。其直接燃烧的热效率低，还排放大量粉尘等污染物，对环境的影响较其他煤种更大。

  尽管煤质欠佳，低阶煤的储量却不可以小看。煤炭地质总局第三次全国煤田预测显示，我国垂深2000米以浅的低阶煤资源量为26118.16亿吨，占全国煤炭资源总预测储量的57.38%。据陕西煤业化工集团副总经理尚建选介绍，低阶煤主要分布在陕西、内蒙古、新疆等西部地区，截至2019年，产量已占到全国煤炭总产量的55%以上。“随着煤炭主产区西移，‘十四五’期间低阶煤产量将继续增加。”

  也正因此，低阶煤的开发利用慢慢的受到重视。《煤炭深加工产业示范“十三五”规划》提出，“对成煤期晚、挥发分含量高、反应活性高的煤进行分质利用，通过油品、天然气、化学品和电力的联产，实现煤炭使用价值和经济价值的最大化”。《能源技术革命创新行动（2016-2030）》也将“开发百万吨/年低阶煤热解、油化电联产等示范工程”列为重点研究对象，要求加强煤炭分级分质转化技术创新。

  “若能通过联产及多项煤炭转化及深加工技术集成优化，实现低阶煤清洁高效利用，可提高煤炭转化效率，降低产品生产所带来的成本，对环境也更友好。”中国工程院院士倪维斗对此表示。

  既要将资源“吃干榨净”，又要实现清洁高效利用，质量偏低的低阶煤能否做到？多位业内人士和记者说，燃烧是低阶煤应用的关键环节，但传统直接燃烧方式只利用其热值及部分组分，造成大量浪费。目前，以热解技术为龙头进行梯级利用，被业内一致认为是一条更高效的途径。

  尚建选表示，根据低阶煤结构及理化特性，可选用中低温热解为核心的分级分质利用方式，将其转化为煤气、煤焦油、半焦三种物质，相当于由固体的煤获得气、液、固三种能源形式。在此基础上，可进一步加工生产洁净燃料、特种油品、化工品等产品。“不同于液化、气化等工艺，热解是一个相对缓和的反应过程，既能避免对煤炭分子过度拆分，还能最大限度利用煤的分子结构特点。从能量利用角度，热解还增加了化学能的多级、多层次转化利用，可提升煤炭利用的整体能效。”

  “表面上看，热解仅是一个热加工过程，实际在常压下就能得到煤气、焦油等，不需要加氢加氧。因此，热解提质可完成物质、能量的梯级利用，能源利用效率更加高、环境污染更少。”一位资深专家向记者透露，经过10余年探索，国家重点研发的煤热解共性关键技术已取得多项突破，低阶煤分质利用正处于大型工业化示范阶段，“十四五”期间有望进入推广应用期。

  “以目前年产量20多亿吨计算，若能就地分质转化一半，即可生产2亿吨油气，缓解油气对外依存度高的局面。同时获得6亿吨洁净散烧燃料，可供给中东部民用锅炉和工业窑炉，用于缓解当地污染。”尚建选称。

  记者进一步了解到，由于发展起步晚、技术难度大，低阶煤应用尚面临不少难题。在“十三五”规划的5个国家级示范项目中，陕煤化榆林1500万吨/年煤炭分质清洁高效转化等进展顺利，但也有项目无奈退出规划或推迟进度。

  “虽然同为低阶煤，但因分布地区不同，特性、档次及用途等也有不同。为此，亟需对全国低阶煤资源进行摸底分类，在此基础上建设分质利用资源体系、学科体系，完善分级分质利用产业高质量发展体系，系统规划工程设计、装备研发制造、工程建设、标准建设及市场培育体系。”上述专家这样认为，与发电、化工产业融合发展是下一步的方向所在，例如对现有低阶煤发电厂进行热解发电耦合改造、加快热解与天然气、氢能生产一体化实施步伐等。

  石油和化学工业规划院副院长李志坚也称，低阶煤分级分质利用应该要依据煤炭资源特点进行适度布局。在研发新一代热解技术的同时，建议关注热解与气化、燃烧的有机集成，半焦应用拓展及示范推广，油、气、化、电多联产的低阶煤分质利用工业化示范等重点方向。

  “由于涉及的产业链长、产品范围广，煤炭、发电、化工等产业又分属不同主管部门，建议由一个部门牵头、多部门参与，提高项目审批和建设的效率。”尚建选表示，只有打破行业界限，将分级分质利用关键核心技术应用于高端化工材料、冶金等相关行业，才能形成一体化协同发展，真正达到煤炭资源的综合高效利用。