神華集團作為承擔發(fā)展煤基清潔能源責任的國有重要骨干企業(yè),在過(guò)去的幾年間,圍繞煤基清潔能源的發(fā)展,開(kāi)展了一系列的探索,特別是在現代煤化工方面走在世界前列。
神華集團十多年的煤基清潔能源發(fā)展探索和研究表明,煤基清潔系統的“超低排放”是可以實(shí)現的。
“超低排放”的煤基能源系統包括:一、產(chǎn)品多元化。生產(chǎn)滿(mǎn)足市場(chǎng)需求的電、天然氣、熱,污染物含量超低的液體燃料油,航空和軍用特種燃料,化工品等清潔能源和工業(yè)原料,把能源和化工這兩個(gè)行業(yè)融合到一起。二、系統集成。在整個(gè)能源體系里,通過(guò)煤的轉化和新能源的轉化,與新型的煤基產(chǎn)品結合在一起,生產(chǎn)不同的能源產(chǎn)品,實(shí)現多種工藝的融合和集成。三、超低排放。污染物的超低排放,是指降低一個(gè)數量級以上的排放。在生產(chǎn)工藝過(guò)程中,實(shí)現煙塵、二氧化硫、氮氧化物、汞等多種污染物的聯(lián)合脫除。將二氧化碳在化工裝置里高濃度提取,用于驅油、驅氣或者CCS,有效地減排二氧化碳。二氧化碳能否做到全部處理,完全取決于成本。四、資源價(jià)值。煤炭除了本身的能源和化工價(jià)值以外,還有很多的伴生資源,特別是煤當中鋁、鉀、鍺、鈾、硫等資源的綜合應用,不僅能夠提高煤炭伴生資源的附加值,同時(shí)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟。五、整體效率和效應最大化。通過(guò)整體優(yōu)化,提高煤基清潔能源的轉化效率,降低各種產(chǎn)品的成本,提高系統的經(jīng)濟和社會(huì )效益。如果實(shí)現全部聯(lián)產(chǎn),系統效率可以達到50%以上,同時(shí)實(shí)現煤基高附加值能源和化工品的聯(lián)產(chǎn),使得整個(gè)系統的整體效益始終處于較高的水平。
要實(shí)現“超低排放”目標需要攻克一系列重點(diǎn)技術(shù),建立核心技術(shù)的創(chuàng )新平臺。神華集團提出在開(kāi)發(fā)領(lǐng)域建立8個(gè)技術(shù)平臺,在轉化和利用領(lǐng)域建設7個(gè)技術(shù)平臺。其結果是,煤炭開(kāi)發(fā)外排水資源量,從75%降到15%,重大災害預警時(shí)間降至5個(gè)小時(shí)以?xún)龋?0%以上的硫回收,脫硫效率達到96%以上,脫硝效率達到80%以上,脫汞效率在70%-90%之間。煤和天然氣轉化的效率不小于65%,水耗降低60%以上,一氧化碳轉化率在85%到95%之間等。
通過(guò)實(shí)現以上技術(shù)指標,節約和保護水資源4000億噸。到2050年,實(shí)現減少二氧化碳排放440億噸,節約煤炭220億噸,節煤效率達到10%,減少污染物排放,其中硫化物4.4億噸,氮氧化物1.6億噸。煤炭的綜合轉化效率在原基礎上提高10%,煙塵、二氧化硫、氮氧化物、重金屬等污染物減少90%。
神華集團希望通過(guò)在鄂爾多斯和呼倫貝爾兩個(gè)主產(chǎn)煤區建設三個(gè)示范工程,打造“超低排放”的煤基能源系統。在2020年前,完成煤制特種燃料,褐煤分級轉化等重點(diǎn)技術(shù)研發(fā)和示范,建立鄂爾多斯、呼倫貝爾等一批煤基清潔能源系統示范基地。到2030年前,基本形成“超低排放”的能源技術(shù)體系,實(shí)現煤炭高效、清潔低碳利用。在鄂爾多斯示范區,將有2000萬(wàn)噸煤炭進(jìn)行轉化,生產(chǎn)一系列的能源產(chǎn)品和化工品以及石油替代品。其中,裝置的規模均為工業(yè)化規模和商業(yè)化規模,建成以后能夠推廣。
另外,生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)現物料平衡。經(jīng)過(guò)工廠(chǎng)加工以后的物料例如煤生產(chǎn)油品、天然氣、電力等,實(shí)現“超低排放”,能源效率能夠達到59.6%。在神華準能礦區蘊藏著(zhù)世界獨有的高含氧化鋁的煤炭資源。其煤灰里氧化鋁的含量高達48%,神華集團正在研究建設合適的能源體系,將高鋁附加的粉煤灰充分利用,提取氧化鋁、鉀以及氧化硅。
呼倫貝爾地區是我們國家最大的褐煤礦區,儲量超過(guò)兩百億噸,水資源也比較豐富,在此區域如何把褐煤充分利用極為重要。神華集團將在該地區建設一個(gè)集煤炭開(kāi)發(fā)、利用、轉化為一體的綜合能源基地,生產(chǎn)低碳混合醇,煤制烯烴,褐煤提質(zhì),同時(shí)建設一個(gè)IGCC電站。
未來(lái),神華集團將基于已有的清潔能源技術(shù)及產(chǎn)業(yè)項目,進(jìn)一步整合、優(yōu)化和創(chuàng )新低碳技術(shù),探索以煤炭開(kāi)采、先進(jìn)電力、清潔高效煤化工為三條技術(shù)主線(xiàn),突出安全、生態(tài)、低碳和高效的四大核心理念,通過(guò)5-10年的努力,解決煤炭可持續發(fā)展的重大瓶頸問(wèn)題、突破關(guān)鍵共性技術(shù),培育核心自主知識產(chǎn)權,開(kāi)拓中國煤炭工業(yè)可持續發(fā)展之路。
(作者系中國工程院院士、神華集團公司總經(jīng)理)