煤炭分級利用升溫

沈小波

近年來煤炭分級利用逐漸升溫，漸成為可與煤制油、氣相匹的一種煤轉化形式。但以產業現狀視之，經濟性和熱解難題，仍是該產業規模化發展亟待解決的問題。

天元化工公司位于陜西神木錦界工業園，進入10月，天元下屬粉煤熱解技術攻關組成員倍感壓力，項目組已經與公司簽署了“軍令狀”，試驗中的粉煤熱解裝置技改必須于10月底安裝完成，聯動試車、開車運行亦已限定日期。該裝置原計劃10月中旬開車運行，但由于技改設備遲遲未就位，不得不推后。天元已經為項目組定下獎懲：提前有獎，推后則罰。

天元公司擁有國內最大的煤焦油加氫裝置，其中大部分煤焦油采購自榆林當地。但隨著數個煤焦油加氫項目陸續將投產運行，榆林當地煤焦油將面臨嚴重的供不應求。有鑒于此，天元將希望寄托于數年前布局的粉煤熱解技術，擬利用當地富余的粉煤，熱解生產煤焦油，進而與自身后端煤焦油加氫裝置相連。

天元公司已規劃有600萬噸粉煤熱解項目，正等待粉煤熱解技術攻關完成即開工建設。屆時天元公司將形成一整套煤炭分級利用及煤焦油深加工系統。但這只是近年來國內所規劃的多個煤炭分級利用項目中的一個。僅今年7月，國家能源局即組織專家一次性論證了新疆準東6個大型煤分級利用示范項目，總投資逾千億。

煤炭分級利用，又稱分質利用，主要是指將煤炭通過中低溫干餾進行熱解，取出其中的揮發分，包括煤氣與煤焦油，剩余半焦再利用的一種煤炭使用理念。煤炭分級利用最早可追溯至石油使用之前，煤熱解產生煤油（煤焦油），用于煤油燈的時代。但近年來隨煤化工熱潮興起，分級利用亦隨之興盛，伴隨多個煤分級利用大型項目逐漸落地，分級利用已近乎成為可與煤制油、氣等煤轉化形式相匹的一種煤轉化形式。

但煤分級利用在新時代正面臨新的難題。煤分級利用關鍵的熱解技術需要突破粉煤利用的瓶頸，且提升處理規模以適應工業級項目。目前業內尚無一種公認的可規模化進行粉煤熱解的成熟技術。而煤熱解后副產的半焦用途亦是困擾煤分級利用的一個難點。在煤市低迷的情景下，煤熱解后產生的大量的半焦如何推向市場，將決定一個煤分級利用項目的成敗。煤炭分級利用作為一個美好的理念，在實際落地時，仍需要慎重的考量。

戰略新項目

天元公司所規劃的600萬噸粉煤熱解項目，其目的在于取得煤炭中所含有的煤焦油。近年來分級利用逐漸升溫，其價值點即在于獲取煤炭熱解后產生的高價值煤焦油、高熱值煤氣等。

10月15日，毛世強坐在他位于3樓的董事長辦公室里，向來訪的客人講述天元布局粉煤熱解技術，還是感嘆晚了一年。2012年天元公司投入資金研發粉煤熱解技術，經歷5萬噸粉煤氣化裝置獲取相應數據后，又建設完成20萬噸粉煤熱解裝置，目前仍在技術改造中。

在毛世強看來，如果2011年即布局粉煤氣化技術，如今天元可以從容許多。天元公司原先為民營企業，后經歷整合由陜煤化控股，目前運行有一套50萬噸煤焦油加氫裝置，該裝置2010年4月產出合格油品，此后基本保持平穩運行。

如果從2011年算起，天元煤焦油加氫裝置運行的三年多來，均保持了良好的盈利態勢，2013年利潤接近3億元。今年以來，由于終端油品降價，原料煤焦油漲價，利潤降低，但截至目前利潤亦已突破2億元。

但這樣的好日子即將過去。天元公司每年所加工的50萬噸煤焦油中，逾30萬噸采購自榆林當地，其余部分來自本公司另一套135萬噸蘭炭生產裝置，除蘭炭外，該裝置另一作用是分離出荒煤氣制氫，以供煤焦油加氫裝置使用。

隨煤焦油加氫盈利前景逐漸為人所知，榆林本地陸續又上馬有數個煤焦油加氫項目。知情人士透露，榆林當地明年即將投產的煤焦油加氫項目至少有安源化工50萬噸煤焦油加氫項目、東鑫垣化工50萬噸煤焦油加氫項目以及鑫義化工20萬噸煤焦油加氫項目。“這還是我所知道的，其他肯定還有，安源化工原定在今年年底投產，現在已經開始在市場上購買煤焦油，這也是煤焦油價格上漲的原因之一。”上述知情人士稱。

榆林當地人士介紹，去年榆林當地煤焦油總產量逾230萬噸，100萬噸（概數）流向貿易商，100萬噸（概數）流向山東等地地方煉廠，剩下的則由天元公司收購。隨著新的煤焦油加氫項目相繼投產，榆林當地煤焦油市場將面臨嚴重的供不應求，盡管新疆臨近地區亦逐漸有蘭炭廠建立，但產出煤焦油仍杯水車薪，難以補足市場所需。

亦因此，天元公司將希望寄托在當地富余的粉煤資源上，擬自主向上延伸產業鏈，形成從煤熱解，生產煤焦油、煤氣，再煤焦油加氫一整套體系。在天元公司的模擬沙盤上，已經為600萬噸粉煤熱解項目預留出了用地。除此之外，天元公司利用自有的煤焦油加氫技術，與中信國安集團合作，在新疆哈密規劃有1000萬噸煤分級利用項目。

“現在這些項目都沒有啟動，都在等待粉煤熱解技術的突破，一旦技術突破，這些項目可以立即啟動。”毛世強說。

熱解難題

煤分級利用主要目的在于取得煤中高價值的煤焦油，而獲取相應規模煤焦油，前段煤熱解須至少以10倍規模放大。新形勢下大規模的煤熱解，為熱解技術帶來的規模化難題，此外榆林豐富、廉價的粉煤資源，是熱解亟待適應的新煤種。

富油科技公司與天元公司相隔不過數百米，這里運行一套12萬噸煤焦油加氫裝置，采用的技術路線與天元并不相同，自成一派。與天元不同的是，富油科技一開始走計劃打通煤熱解環節，除煤焦油加氫裝置外，還建有60萬噸粉煤熱解裝置。

60萬噸規模的粉煤熱解裝置在業內屬于最前沿的技術。傳統熱解技術多見于榆林地區的蘭炭生產廠，多采用10萬噸規模的傳統立式爐，且煤種為塊煤。目前業內正在加緊開發工業規模（60萬噸、100萬噸）粉煤熱解技術，截至目前尚無一家開發的粉煤熱解裝置實現長周期穩定運行。僅有河南龍城集團在曹妃甸建有一期1000萬噸煤分級利用項目，使用龍城自主開發的100萬噸規模熱解爐。但由于龍城集團對這項技術嚴格保密，《能源》雜志記者未能聯系上龍城集團，所采訪的多位業內人士對其亦知之不詳，但對龍城熱解爐長周期穩定運行均持懷疑態度。

富油科技公司亦在粉煤熱解技術上遇到了難題。10月上旬，富油科技正在其自主研發的粉煤熱解裝置上加裝第三版除塵系統。目前困擾富油粉煤熱解技術的，即為熱解裝置中除塵問題，因為原料采用的是粒徑細小的粉煤，熱解裝置運行中產生大量的煤粉，與熱解產生的煤焦油混合一起，容易堵塞裝置運行，且產生的煤焦油含粉比例高，難以銷售。

富油科技公司總經理楊占彪對此持樂觀態度。在他看來，富油科技粉煤熱解技術開發初始忽視了輔助系統（除塵等系統）的重要性。盡管富油科技粉煤熱解項目遭遇多次坎坷，但楊占彪對第三版除塵系統頗具信心，在他看來，一旦富油科技熱解技術突破，將和其獨特的煤焦油加氫技術一起，合并成為富油科技最核心的資產，并立足于行業最前端。

事實上，天元公司粉煤熱解項目技術改造，亦是為了解決粉煤熱解中產生的煤焦油含塵問題。煤焦油含塵問題，是近年來業內開發粉煤熱解技術所遇到的最大難題。截至目前，尚未有任何一家企業或科研單位宣稱開發成功工業規模粉煤熱解技術，并得到工業項目的驗證。

粉煤熱解難題未得到解決，亦有企業采用舊技術推進分級利用項目。廣匯集團在新疆規劃有3000萬噸煤分級利用項目，一期規模1000萬噸。有業內人士透露，廣匯分級利用項目采用的傳統的立式爐，原料仍采用塊煤。“立式爐年處理規模也就10萬噸，廣匯要建100個立式爐才能達到1000萬噸的處理規模，這不是現代工業應有的模式，投資成本、運營成本都會更高。”該人士稱。

經濟性懸疑

煤炭分級利用熱解后拿出高價值的煤焦油、煤氣，剩余半焦再利用，理論上可獲得更高的經濟價值。但在現實操作，需考量何等比例的煤焦油、煤氣方能為項目帶來更高經濟價值，此外，煤熱解產生的巨量半焦的市場去向，亦是困擾煤分級利用的一個難題。

恒源煤焦電化有限公司最新的循環經濟項目采用分級利用理念，擬將煤熱解后分離出高附加值煤氣、煤焦油，剩余半焦使用途徑一是進入電站鍋爐燃燒發電，二是利用半焦生產電石。該項目遠景還計劃配套煤焦油加氫裝置，及煤氣分離甲烷液化制液化天然氣裝置。

在一位業內人士看來，恒源項目半焦去向一是發電，而國內發電能力普遍過剩，煤炭資源豐富地區多電能富余，發電項目上網具有相當難度。此外恒源半焦另一用途制作電石，而電石亦是產能過剩行業，市場去向亦是難題。

在恒源公司董事長王乃榮看來，恒源循環經濟項目充分利用煤的有利成分，最終可將煤炭價值提升8倍，經濟價值非常可觀。有鑒于此，電石部分可以有足夠空間用低價來獲得相應市場。

天元公司和富油科技根據煤熱解出來的半焦性質，擬通過技術處理，使半焦最終指標接近無煙煤，擬作為高爐噴吹煤銷售。在毛世強看來，半焦這部分銷售只要保本即可，整體分級利用項目利潤主要來自煤焦油和煤氣部分。“無煙煤是稀缺煤種，開采條件越來越苛刻，我們完全可以通過低價來擠占無煙煤的市場。”毛世強說。

多位業內專家對此則并不樂觀。煤炭市場低迷，整體產能過剩，半焦制成潔凈煤作為煤炭銷售并不順暢。而傳統煤熱解產生的焦炭（高溫熱解）、蘭炭（中低溫熱解）均已嚴重產能過剩，煤電同樣供大于求，唯一具有市場空間的是新型煤化工。

但如果煤熱解后半焦配套新型煤化工項目，整體投資規模將成倍數增長。整體項目經濟性亦不得不重新評估。此外，由于新型煤化工煤氣化對煤種有要求，如煤熱解后產生半焦進行氣化，亦需改造氣化爐。

正是考慮到這一問題，山西煤化所正進行相關研究。此前山西煤化所在山西府谷運行有一套粉煤熱解中試裝置，其特點在于該裝置與電站鍋爐相結合，生產半焦可直接進入鍋爐燃燒。此外山西煤化所亦在考慮將熱解與氣化爐結合，熱解后半焦可直接進入氣化爐作為化工原料。這一技術目前尚在實驗室階段，仍有待持續開發推進。

煤分級利用產生的半焦去向只是問題之一。另一方面，煤炭中的含油率將決定整個分級利用項目的經濟性。理論來說，煤炭含油率越高經濟性越好，反之則經濟性越低。

大唐華銀電力曾在內蒙古投資建設有一套30萬噸煤炭熱解項目，原料采用是當地水分大、含油率高的褐煤，該項目分離出的煤氣提供的能量尚不足以供項目運轉所需，隨半焦價格下跌，項目運行即虧損，目前處于停產階段。

天元公司、富油科技位于陜西神木縣，當地煤炭資源含油率較高，平均可達12%以上，熱解后可拿出80%以上的煤焦油。廣匯項目所在的哈密地區，是國內煤炭含油率最高的地區，當地煤炭含油率平均可達15%以上。

朱豫飛是神華集團低碳清潔能源研究所煤液化后油品深加工課題負責人，煤焦油加氫即是其分課題之一。朱豫飛介紹說，他曾經將煤分級利用和煤直接液化作過比較，只有煤產油率達到一定程度，煤分級利用較煤直接液化才為優，“煤的產油率低于5%肯定是不劃算的，5-8%視情況而定，8%以上則比較經濟了。”

本與末

煤炭分級利用產生的半焦如能通過簡單處理出售是較好的途徑，但煤市低迷，這一半焦處理路徑實際表現仍有待觀察。而如果半焦最終用于發電、化工，則必須再配套建立相應項目，投資規模往往比前段熱解設備投資更高。

慶華新疆煤炭分級利用項目位于伊寧市蘇拉宮工業園區。隨著年底即將到來，慶華項目組人員正加緊推動環評工作，該項目于今年2月獲得發改委路條，目前正進行前期工作，有望成為國內第一個獲取核準的大型煤炭分級利用項目。

慶華項目分兩期建設。一期規劃煤分級利用規模500萬噸，其中第一條生產線250萬噸。進入10月，項目現場正在進行基礎土建工程，隨核準下發，項目將進一步加快進度。該項目并未采用國內加緊開發的粉煤熱解技術，而是采用改良后的傳統立式爐，年處理煤規模在20萬噸左右，多余的粉煤資源則配套鍋爐，為項目提供蒸汽與電力。

值得一提的是，在慶華集團的規劃中，慶華分級利用項目與煤制氣項目可前后相連，形成了更大意義上的多聯產項目。慶華集團內部人士透露，分級利用項目所產生的半焦，最終去向將是煤制氣項目（位于新疆伊犁），氣化后生產合成天然氣。此外，在二期另500萬噸煤分級利用項目中，慶華集團還將配套相應電廠，結合煤制天然氣項目，共同消化煤分級利用產生的大量半焦。

一位業內人士認為，如果煤炭分級利用后端再配套電廠或化工項目，煤炭分級利用的性質即發生變化。由于煤電、煤化工投資規模以及產品產量，都遠大于前段配套的煤分級利用項目，整體項目主體即變為煤電或化工項目，只是在前段加上分級利用的理念，先期拿出煤炭中的煤氣、煤焦油等。

近年來煤炭分級利用逐漸升溫，其中另一誘因在于，煤化工、煤電項目均受到國家政府部門嚴格控制，以分級利用為名目報批項目更有可能通過國家審批。

煤科總院液化所所長張曉靜認為，建設煤炭分級利用項目之初必須要統籌考慮，半焦的去向是關鍵。作為煤焦油加氫領域的專家，張曉靜更傾向于已有煤化工、焦炭等項目分離出煤焦油再深加工，或規劃新建化工、電廠項目前段配套分級利用，再分離煤焦油、煤氣，而不是規劃建設分級利用項目，后端在被動匹配大型煤化工或煤電項目。

一旦煤炭分級利用項目后端匹配如煤化工項目，那么整體經濟性需重新評估：即比較煤炭經分級利用再進入化工項目，與煤炭直接進入化工項目的經濟性。以慶華項目為例，該項目一期規劃500萬噸煤分級利用，最終生產約50萬噸煤焦油，其中一半來自分級利用熱解所得，另一半產自煤制氣項目氣化爐干餾所得。

在上述業內人士看來，煤炭分級利用并不能完全算是可與煤制油、氣，煤電等并列的煤轉化形式。煤炭分級利用更多是一種價值理念，可作為前段設施配套煤電、煤化工項目，以進一步挖掘煤炭價值。“但具體是否應該配套，經濟性需要慎重考量，如果煤炭油含量不高，就沒有必要額外附加分級利用裝置。”