近兩年來(lái)，一個(gè)長(cháng)期沉寂的傳統煤化工技術(shù)——煤熱解又重新熱了起來(lái)。陸續上馬的煤熱解項目不單單集中在煤炭資源豐富的內蒙古、新疆和陜西等地，而且在山東、河南、甘肅等地也是熱度高漲。有企業(yè)提出直接上馬年產(chǎn)500萬(wàn)噸以上項目，而且這種同時(shí)產(chǎn)油產(chǎn)氣產(chǎn)半焦的煤炭分質(zhì)利用模式也被地方政府推崇，列為當地經(jīng)濟轉型項目，督促企業(yè)上馬……
    2013年3月29日，新疆慶華集團煤炭分質(zhì)綜合利用項目正式破土動(dòng)工，擬建一期工程規模為年處理400萬(wàn)噸干煤(折原煤約500萬(wàn)噸)，主要包括400萬(wàn)噸/年煤炭中低溫熱解和50萬(wàn)噸/年煤焦油加氫項目。
    2014年5月24日，新疆京能建設投資有限公司800萬(wàn)噸/年煤炭分質(zhì)綜合利用項目召開(kāi)可研評估會(huì )，主要產(chǎn)品為35萬(wàn)噸/年石腦油、95萬(wàn)噸/年輕質(zhì)燃料油、3.16萬(wàn)噸/年LPG。
    2014年5月26日上午，酒鋼集團公司、廣匯能源公司的1000萬(wàn)噸/年煤炭分質(zhì)利用項目開(kāi)工奠基儀式在嘉北工業(yè)園舉行。該項目先行啟動(dòng)一期150萬(wàn)噸煤炭干餾提質(zhì)及50萬(wàn)噸焦油加氫裝置。一期工程建成后，可年產(chǎn)提質(zhì)煤65萬(wàn)噸、1號加氫油12萬(wàn)噸、2號加氫油32萬(wàn)噸、加氫尾油1.5萬(wàn)噸、液化氣0.5萬(wàn)噸。該項目列入了甘肅省2014年省列重大項目，今年將重點(diǎn)推進(jìn)。
    2014年7月4-6日，國家能源局能源節約和科技裝備司委托中國國際工程咨詢(xún)公司組織有關(guān)專(zhuān)家一次性論證通過(guò)了新疆準東6個(gè)大型煤炭分級分質(zhì)綜合利用示范項目，以全面提升準東經(jīng)濟技術(shù)開(kāi)發(fā)區煤化工精細化發(fā)展水平。
    …………
    為什么傳統的煤熱解項目近兩年投資熱情如此高漲？我國煤熱解項目整體運行情況如何？當前還面臨哪些問(wèn)題亟待解決？對此，記者進(jìn)行了深入調研。
    傳統技術(shù)梅開(kāi)二度
    煤熱解，也稱(chēng)煤的干餾或熱分解，是指煤在隔絕空氣的條件下進(jìn)行加熱，把煤里面的焦油和煤氣蒸發(fā)出來(lái)，得到焦油、煤氣、半焦的過(guò)程。據了解，煤熱解與煤液化、煤氣化主要有以下幾點(diǎn)區別：
    首先是工藝不同。煤液化是將煤在高溫下加氫裂解；煤氣化是煤在高溫條件下，以氧氣、水蒸氣或氫氣作氣化劑的一種反應；煤熱解是一種加熱蒸發(fā)的過(guò)程。
    其次是得到的產(chǎn)品不同。煤液化得到的是柴油、汽油；煤氣化得到的是氣體；煤熱解能得到3種產(chǎn)品：焦油、煤氣、半焦。
    此外，與煤氣化比，煤熱解產(chǎn)出的煤氣量少；與煤液化相比，煤熱解得到的燃料油比重大、密度高、十六烷值低，質(zhì)量不如煤液化的好。
    該技術(shù)最早產(chǎn)生于19世紀，起源于德國，發(fā)明之初主要用于制取煤焦油，也用于生產(chǎn)煉鐵用焦炭和燃料氣。由于該技術(shù)的能源轉化率很高，一直被國內外認為是與煤氣化、煤液化并列的第三種煤炭轉化技術(shù)。
    雖然煤熱解技術(shù)在19世紀就已出現，但受技術(shù)所限，生產(chǎn)的產(chǎn)品比較簡(jiǎn)單，當時(shí)主要用于制取燈油和蠟。19世紀末，因電燈的發(fā)明，煤熱解趨于衰落。第二次世界大戰前夕及大戰期間，納粹德國出于戰爭目的，建立了大型煤熱解廠(chǎng)，以褐煤為原料生產(chǎn)煤焦油，再高壓加氫制取汽油和柴油。戰后，由于大量廉價(jià)石油的開(kāi)采，煤熱解再次陷于停滯狀態(tài)。
    在國內，上世紀50年代，我國很多城市用的煤氣還是通過(guò)煤熱解產(chǎn)生。后來(lái)，隨著(zhù)石化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，煤熱解技術(shù)漸漸萎縮，其經(jīng)濟價(jià)值也沒(méi)有得到最大限度地發(fā)揮。所以該技術(shù)雖在我國有一定的發(fā)展，但一直處于受冷落的狀態(tài)。近年來(lái)，隨著(zhù)煤化工產(chǎn)業(yè)的興起，這種已經(jīng)有上百年發(fā)展歷史的傳統煤化工技術(shù)也老樹(shù)開(kāi)新花，帶起了一股研發(fā)與上馬熱潮。
    業(yè)內專(zhuān)家表示，熱解屬于傳統的煤化工技術(shù)，是很多年前就有的技術(shù)。只是由于過(guò)去的利用技術(shù)不高，其經(jīng)濟價(jià)值沒(méi)有得到發(fā)揮?，F在，隨著(zhù)相關(guān)技術(shù)的提高，煤熱解有望向大型化、一體化、多聯(lián)產(chǎn)的方向發(fā)展。
針對各地陸續上馬煤熱解項目熱度不減的形勢，記者在近期調研中，卻聽(tīng)到專(zhuān)家這樣的評價(jià)：
    “目前，年產(chǎn)30萬(wàn)噸以上的裝置沒(méi)有一套能連續開(kāi)起來(lái)的。”說(shuō)這話(huà)的是考察過(guò)國內多家煤熱解裝置的延長(cháng)石油集團西灣煤化工項目籌建處技術(shù)顧問(wèn)李佩玉。
    “目前煤熱解項目還沒(méi)有哪一項技術(shù)能夠實(shí)現安全、穩定、長(cháng)周期經(jīng)濟運行。”石油化工規劃院能源化工處高級工程師劉思明也表達了如此觀(guān)點(diǎn)。
    既然煤熱解項目運行并不盡人意，為什么近年來(lái)煤熱解項目投資熱情如此高漲？
    記者綜合了業(yè)內專(zhuān)家對煤熱解市場(chǎng)的主流評價(jià)：企業(yè)對目前運行的年產(chǎn)幾萬(wàn)甚至幾十萬(wàn)噸煤熱解裝置運行狀況缺乏真實(shí)、客觀(guān)、全面的了解，缺乏對各類(lèi)技術(shù)客觀(guān)的評價(jià)分析，以及對煤熱解的特殊性和難度的充分估計，這是造成煤熱解項目盲目熱情高漲的原因。
    三大問(wèn)題難以攻克
    業(yè)內專(zhuān)家表示，目前煤熱解產(chǎn)業(yè)還存在不少問(wèn)題，有待進(jìn)一步解決。
    一是技術(shù)還不成熟。
    劉思明告訴記者，煤熱解還處于觀(guān)望期，要說(shuō)哪種技術(shù)好，都還缺乏工業(yè)化裝置連續化穩定運行的支撐。
    全國煤化工設計技術(shù)中心主任、中國工程設計大師李大尚表示，當前煤熱解技術(shù)還不成熟，工業(yè)技術(shù)還不過(guò)關(guān)，焦油里面灰含量高，分離困難。而且焦油在煤氣里面，整個(gè)系統容易堵塞，分離也很困難。
    李佩玉則明確表示，煤熱解、電、氣、油一體化聯(lián)合生產(chǎn)還存在一定的技術(shù)難題，熱解過(guò)程中的氣液產(chǎn)品收率和品質(zhì)控制沒(méi)有實(shí)現突破；焦油中灰含量達20%，分離困難，不能市場(chǎng)應用，裝置根本無(wú)法長(cháng)時(shí)間連續運行；半焦的加工主要為濕法熄焦，熱能損失大；濕法熄焦工藝實(shí)際運行中噸煤水耗高達0.6噸，會(huì )產(chǎn)生大量難以處理的煤泥水，環(huán)境污染嚴重；褐煤中攜帶的水分和熱解產(chǎn)生的水分，除一小部分用于冷激半焦(熄焦)后轉入半焦，大部分隨煙氣排入大氣中。另外，熱解得到的半焦粉化嚴重，揮發(fā)分較低，燃燒性大大降低，質(zhì)量難以滿(mǎn)足國內鐵合金、電石等行業(yè)的指標要求，市場(chǎng)需求和適用范圍受限。
    二是有待工程化。
    劉思明認為，目前，干燥、熱解的機理研究相對滯后，這會(huì )在一定程度上制約工程化。因此，目前的示范項目應當針對存在的工程化問(wèn)題進(jìn)行攻關(guān)，加強反應調控和油氣質(zhì)量控制能力；研究煤層厚度、停留時(shí)間、氣化溫度、產(chǎn)品組分間的關(guān)系，盡快實(shí)現熱解的定向轉化，盡可能多地生產(chǎn)高附加值輕質(zhì)油氣產(chǎn)品和高質(zhì)量的半焦產(chǎn)品;優(yōu)化工藝流程，實(shí)現熱解過(guò)程自身的熱量平衡。
    三是工藝待優(yōu)化。
    劉思明表示，由于缺乏對煤質(zhì)與工藝條件間變化規律的深入研究，導致無(wú)法在煤質(zhì)變化時(shí)對工藝過(guò)程中的控制溫度、氧量、粒度、介質(zhì)特性等條件做出及時(shí)、準確的調整。當前應當加大對褐煤熱解過(guò)程的基礎研究，深入了解褐煤熱解過(guò)程中的行為變化和外部條件對其的影響。
    “煤熱解應當從整體上考慮產(chǎn)品的用途，必須解決半焦的利用問(wèn)題。”上海兗礦能源科技研發(fā)公司總經(jīng)理孫啟文表示，“1000萬(wàn)噸/年煤熱解一年要出半焦700萬(wàn)噸，這么多的半焦怎么利用是個(gè)問(wèn)題。不能最高端的油氣提取了，最難處理的半焦放那里了。”
    多聯(lián)產(chǎn)應是最佳選擇
    面對當前存在的一些問(wèn)題，接受采訪(fǎng)的業(yè)內專(zhuān)家一致認為，煤熱解可以走出新路，但前提是綜合利用產(chǎn)物，要走規?；?、多聯(lián)產(chǎn)的路子。
    據了解，利用褐煤發(fā)展煤熱解、走規?；?，在國際上也有先例。目前，國外主要的褐煤加工技術(shù)有德國的低溫熱解工藝、前蘇聯(lián)的褐煤固體熱載體熱解工藝、美國的溫和氣化技術(shù)、日本的煤炭快速熱解技術(shù)和加拿大的阿特伯干餾技術(shù)等。
    近幾年，國內煤熱解新工藝的開(kāi)發(fā)，也給煤熱解的規?；?、多聯(lián)產(chǎn)提供了技術(shù)上、工程化上的探索。但是，現有煤熱解技術(shù)大多停留在半焦一焦油一煤氣階段，半焦、焦油作為初級產(chǎn)品簡(jiǎn)單出售，煤氣放空或燃燒，屬于短期、粗放式的生產(chǎn)方式，能源轉化效率低。循環(huán)流化床熱一電一氣多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)實(shí)現了煤、電、氣、油一體化聯(lián)合生產(chǎn)，但尚存在一定的技術(shù)難題。同時(shí)，也缺乏對煤氣、焦油等副產(chǎn)物的配套回收工程。目前的煤熱解單爐年生產(chǎn)能力為2萬(wàn)-5萬(wàn)噸，甚至更小，單爐只有提高至百萬(wàn)噸級規模才能形成高效的產(chǎn)業(yè)化規模。
    不過(guò)，多位業(yè)內人士也指出，國內熱解多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)工業(yè)化還處于起步階段，因此應堅持先示范后推廣的原則，不可一哄而上。今后應先對幾萬(wàn)到幾十萬(wàn)噸煤熱解示范裝置存在的技術(shù)難題進(jìn)行攻關(guān)，保證示范裝置長(cháng)周期穩定運行。
    此外，也有專(zhuān)家指出，對于煤熱解的投資，應當從整個(gè)多聯(lián)產(chǎn)角度計算。
    據了解，熱解產(chǎn)的焦油量以及加氫得到的燃料油量很少，大部分煤其實(shí)都是變成了蘭炭，如果不對蘭炭進(jìn)行有效利用，等于做了一個(gè)不完整的工廠(chǎng)。比如，建設380萬(wàn)噸/年的煤熱解項目，生成的煤氣為4.56億立方米/年，另有50萬(wàn)噸/年煤焦油加氫、190萬(wàn)噸/年粉焦作為16億立方米/年合成氣項目的原料及燃料，建設此完整工廠(chǎng)的總投資要80億元以上，遠高于報告宣稱(chēng)的數字。此外，熱解后煤焦油加氫的氫氣就要靠煤的氣化、空分和凈化得到。因此，多聯(lián)產(chǎn)的投資只能算總賬，沒(méi)辦法對每個(gè)產(chǎn)品進(jìn)行分攤。
    堅持先示范后推廣
    多位專(zhuān)家還強調，目前的技術(shù)都沒(méi)有經(jīng)歷工業(yè)示范裝置有置信度的驗證，已經(jīng)投產(chǎn)的裝置常常發(fā)生由于安全、環(huán)保、能耗指標不能達到預期的設計要求，設備運行可靠性不高，長(cháng)期出現反復整改的現象。因此，煤熱解應當堅持先示范后推廣。
    李大尚表示，煤熱解經(jīng)濟規模至少在幾百萬(wàn)噸以上。當前應當解決示范裝置存在的問(wèn)題，使其能夠長(cháng)周期穩定地運行起來(lái)。
    國家能源低階煤綜合利用研發(fā)中心主任夏吳認為，我國褐煤綜合利用的很多現有路線(xiàn)看似合理，但在規?；?、工程化應用上還存在著(zhù)一系列難題，經(jīng)濟性也有待進(jìn)一步提高，綜合利用應穩步推進(jìn)，不宜操之過(guò)急。
    據記者了解，重點(diǎn)發(fā)展煤熱解的陜煤化集團今年面向國內外發(fā)布的科研項目，要求進(jìn)行中低溫熱解油氣與熱解粉焦氣固在線(xiàn)分離技術(shù)及關(guān)鍵設備開(kāi)發(fā)研究，除塵后焦油中含塵量要求≤5%wt；中低溫熱解半焦干熄焦技術(shù)及關(guān)鍵設備開(kāi)發(fā)，要求半焦顯熱吸收率≥80%，排焦溫度60～80℃或更低，進(jìn)一步提高能源利用率。同時(shí)，對中低溫熱解產(chǎn)物粉焦也要求綜合利用，提出粉焦替代鍋爐燃料技術(shù)開(kāi)發(fā)研究，要求粉焦摻燒比大于50%；粉焦替代高爐噴吹原料技術(shù)開(kāi)發(fā)，要求粉焦摻噴比例大于60%。
    夏吳指出，國家應引導相關(guān)科研設計單位加大對低階煤的基礎性和系統性研究，明確示范項目準入門(mén)檻，在單系列處理能力、能效、消耗和“三廢”排放等方面設置嚴格的定額指標，禁止不成熟的技術(shù)商業(yè)推廣。超越階段使用未被商業(yè)示范成功驗證的技術(shù)，不僅會(huì )造成資產(chǎn)的閑置，而且還會(huì )導致資源的浪費。