陜西省發展煤制天然氣的可行性分析

麻 冬，蔡鑫磊

陜西燃氣集團有限公司（陜西西安710016）

陜西省發展煤制天然氣的可行性分析

麻 冬，蔡鑫磊

陜西燃氣集團有限公司（陜西西安710016）

雖然陜西省是天然氣產出大省，但依然面臨冬季天然氣用氣緊張，以及周邊地區天然氣緊缺的問題。充分利用陜西省豐富的煤炭資源，建設煤制天然氣項目，對促進省內煤炭產業轉型，提高天然氣保障能力，具有重要意義。結合對陜西省開展煤制天然氣項目的資源承載能力、環境容量、單位能耗、管網輸送能力、區域市場容量等條件進行的分析，從技術集成、原料供應、調峰模式等方面提出了一些思考和建議。

煤炭產業；天然氣；環境容量；水資源

陜西省雖然是天然氣產出大省，但依然面臨冬季天然氣用氣緊張，以及周邊地區天然氣緊缺的問題。傳統天然氣產能增長緩慢，非常規天然氣產能未達預期，導致天然氣供需矛盾日趨緊張，開發新氣源對保障民生和穩定經濟發展有重要意義。另一方面，陜西省又是全國重要的煤炭生產基地，在環保和經濟下行壓力下，傳統煤炭消費需求持續下滑，煤炭市場疲軟不可避免。因此，為過剩的煤炭產能尋找其他高效轉化途徑，是煤炭產業發展的客觀選擇。煤制天然氣作為煤炭高效轉化的主要途徑之一，不僅能夠推動煤炭產業轉型升級，提高煤炭附加值，而且對緩解天然氣供需矛盾，保障能源穩定供應，優化能源消費結構，提高能源轉換效率，進而實現節能減排、改善環境的目的，都有至關重要的作用[1-2]。

1 實施煤制天然氣項目的必要性

1.1 落實國家能源發展戰略

我國能源發展戰略是“節約優惠、多元發展、以煤為主、立足國內，努力提高清潔低碳和非化石能源的比重”。實施煤制天然氣項目，正是利用我國煤炭資源優勢，通過煤炭的高效轉化，生產清潔的天然氣產品，并借助輸氣管道送至終端市場，可以有效補充常規天然資源的不足，實現傳統能源向戰略能源的轉化。國家能源戰略中《能源發展“十二五”規劃》明確提出了“加強能源儲備和調峰設施建設，全面提升能源應急保障能力，以應對石油天然氣供應中斷的嚴峻問題”要求，充分體現國家對天然氣供應安全的重視。目前我國的天然氣調峰儲備能力較弱，整體發展遠遠低于國際水平。實施煤制天然氣項目，可以進一步優化我國能源結構配置，并有效提高我國天然氣能源自主保障能力，保障我國能源戰略安全[3-7]。

1.2 緩解天然氣供應和節能減排雙重壓力

煤制天然氣是能源結構轉變的示范性項目，在國家“十二五”能源戰略中被寄予厚望。從表1可以看出，目前國內近幾年出現的新型煤化工項目中，煤制天然氣項目在能源轉化率、耗水、耗能及污染排放量等方面，均優于煤制油和煤制烯烴，是能源

轉化率唯一超過50%煤炭轉化項目。在當前煤炭市場疲軟，價格大幅下滑的形勢下，研究推進煤制天然氣項目，能夠提高煤炭資源利用的附加值，延伸煤炭深加工產業鏈，促進煤炭資源清潔利用。

1.3 推進煤炭產業轉型升級和區域經濟社會協調發展

我國煤炭資源儲量占全球儲量的12.8%，已探明儲量1 145×108t。2015年，我國煤炭產量已達37.5×108t，居世界第一位。受國內供給調整，冶金、發電等傳統用煤行業大幅減產，導致煤炭產能過剩問題突出。2015年我國煤炭產能利用率僅為65%，煤炭價格相比歷史高位跌幅50%以上。煤制天然氣項目的實施可以將我國儲量豐富、產能過剩的煤炭資源，轉化成相對稀缺、供不應求的天然氣資源的重要途徑，對推進煤炭產業轉型升級和區域經濟社會協調發展意義重大。

2 煤制天然氣項目的發展現狀分析

2.1 國外煤制天然氣發展現狀

1978年，美國曾在北達科他州建造世界第一個合成天然氣廠，總投資約21億美元，1984年投產，采用固定床氣化技術，日產天然氣481×104m3，年產能為12×108m3。近年來由于美國頁巖氣開發、國際油氣價格等因素長期虧損，直到2003年國際油價天然氣價格上漲后，工廠實現盈利[8]。

此外，美國博地能源公司和康菲石油公司等曾計劃在美國南印第安納州、肯塔基州、伊利諾伊州建設若干個煤制天然氣工廠，但由于美國頁巖氣的大規模開發，天然氣價格大幅下跌，影響了煤制天然氣項目預期收益，最終都不得不放棄。

2.2 國內煤制天然氣發展現狀

截至2015年底，我國已建成投運的煤制天然氣產能共計約40×108m3，包括大唐內蒙古克什克騰旗一期、新疆慶華一期、匯能鄂爾多斯一期、新疆廣匯一期以及云南解化煤制天然氣項目，處于項目前期階段的總產能已達1 200×108m3/a。

3 發展煤制天然氣項目的基礎條件

3.1 煤炭資源為項目發展奠定良好基礎

陜西省煤炭資源豐富，預測總儲量3 845×108t，探明儲量1 700×108t，居全國第3位，國家規劃建設的14個大型煤炭基地中陜西有3個，分別是神東、陜北、黃隴。豐富的煤炭資源量，為發展煤制天然氣奠定了良好的資源基礎。

2013年開始，我國制造業發展趨緩，冶金、焦化、電力等行業步入寒冬，隨之而來的就是國內煤炭產能嚴重過剩；另一方面，國家控制能源消費總量，嚴控各地區煤炭消費，以適應霧霾治理新需求。因此，在煤炭產能過剩、煤價大幅下滑的背景下，陜西省資源轉型的訴求強烈，煤化工是延長煤炭產業鏈、增加附加值的必然選擇，煤制天然氣作為現代煤化工能源轉化率最高的項目，成為煤炭產業轉型的重要方向[9-10]。

3.2 水資源可以滿足項目需要

除了引進外部水源，加大煤礦水利用也是煤制天然氣項目水源的重要組成部分。正在建設的陜北煤炭疏干水綜合利用工程，年利用水量可達1.5× 108m3。利用處理后的疏干水作為煤制天然氣項目水資源的補充，不僅可以解決疏干水的污染問題，還可以大大降低原料成本，提高水資源保障能力，真正發揮節約水資源和保護生態環境的雙重效果。因此，通過實施引水計劃、疏干水循環利用、推廣節水技術，陜西省內可以滿足開展煤制天然氣項目用水需求。

3.3 環境容量可以承載項目實施

煤制天然氣項目本身具有較好的節能減排效益。與傳統石化燃料相比，煤制天然氣企業可以在工業化生產過程中，采取大量脫除、凈化等處理措施，極大減少污染物的排放，甚至零排放。陜西省一些大型煤化工園區的規劃基本上都通過了環境評價，均具備建設大型煤化工項目的環境容量，能滿足煤制天然氣項目生產運行過程中所需的SO2、CO2、COD等化學排放總量指標，環境容量可以承載項目實施。

3.4 輸送通道設施完善

國家倡導在條件成熟的地區穩步開展煤制天然氣項目，鼓勵在具備天然氣管網輸送條件的地區優先發展。陜西省內天然氣長輸管道除過境管道外，自建有長輸管道和支線管道，截至2015年底，已先后建成靖西一、二線等11條長輸管線，年輸氣能力135×108m3，供氣范圍覆蓋全省所有地市。到“十三五”末要實現新增輸氣干（支）線超過1 500km，管網總里程超過5 000km，達到年輸氣能力超過300× 108m3。遍及全省的天然氣長輸管道，使陜西發展煤制天然氣具備了輸出通道這個有利條件。

3.5 市場潛力巨大

為了建設“三個陜西”，落實省委、省政府提出實施“氣化陜西”這一宏偉戰略，以及“兩個一百億”的任務目標，即到2016年底，全省天然氣消費量突破100×108m3；到2018年底，燃氣集團銷氣量突破100×108m3，全省消費量超過160×108m3。天然氣消

費在一次能源消費中所占比例超過10%。因此，陜西省未來幾年的天然氣市場發展潛力巨大，煤制天然氣項目的實施恰逢其時。

4 存在問題

4.1 工程技術優化有待完善

煤制天然氣項目是一個包括多種工藝的復雜系統工程，通過我國近幾年在煤化工技術的巨大進步，都可以在國內找到成熟的應用方案，但系統集成、高端設備、生產管理等方面，與國外先進水平相比還有較大差距。從國內已投產的煤制天然氣項目運行情況來看，問題基本都出在工程技術而不是工藝技術方面，特別是個別工序、子系統間出現銜接問題，導致了整個項目的生產效率降低，系統集成工藝包有待優化。因此，煤制天然氣項目各子系統高效集成，是煤制天然氣發展急需解決的問題。

4.2 配套調峰方案需要科學論證

陜西地處北方天然氣消費具有明顯的季節性，夏季與冬季用氣峰谷差最大已達1:5。煤制天然氣項目生產裝置需要長周期、滿負荷運行才能保證經濟效益，市場需求淡季時如何消化產能，對保證企業生產穩定和經濟效益非常重要。鑒于陜西至今建成大型的儲氣庫調峰設施較少，煤制天然氣工廠選擇合適的調峰方案，是項目實施面臨的重要問題。

4.3 原料煤和天然氣產品價格需要落實

陜西省目前煤炭價格處于低谷時期，投資煤制天然氣具有較好的經濟效益。但鑒于煤炭在中國一次能源消費結構中的主導地位，不排除未來幾年價格上漲的可能。另一方面，未來幾年由于國家對清潔能源需求的持續上升，天然氣價格長期上漲的趨勢。在其他生產因素不變的情況下，煤炭和天然氣價格就成為影響煤制天然氣生產成本的主要因素。

5 解決措施

5.1 加強技術可靠性論證，提前考慮各子系統之間的匹配

①在設計階段，認真做好各子系統、建設運行環節的匹配，保證技術可靠、穩定、安全；②優先新開發的技術工藝，確保技術具有一定前瞻性；③加強產、學、研結合，充分利用陜西省內高校和科研機構眾多的優勢，支持關鍵技術和設備國產化，提高項目技術人員的整體技術水平。

5.2 將項目納入“氣化陜西”工程統籌，并自身配套調峰裝置

①項目投產后，將項目納入“氣化陜西”工程統籌，利用現有管網系統中已建的各種調峰設施，統一調度，可以大大提高項目的生產穩定性和連續性；②根據當地市場需求情況，項目自建甲醇或液化天然氣裝置，對外銷售天然氣下游產品，一定程度上起到調峰的作用；③向政府爭取調峰氣價，從經濟方面減少調峰對企業的影響。

5.3 煤炭開發與煤制氣項目一體化，保證原料供應和價格穩定

由于煤制天然氣項目擔負著保障居民用氣的職能，建議將煤制天然氣項目與煤礦一體化建設。一方面可以減少原料煤炭的市場流通環節，保障煤制天然氣項目的原料供應和價格穩定，解決煤炭短缺或價格突漲造成的原料供應問題；另一方面，煤炭原料穩定供應可以確保煤質相對穩定，最大限度的減少對生產工藝的影響。

6 結論

陜西省開展煤制天然氣項目，從資源承載能力、能源消耗、環境容量、天然氣輸送管網、區域市場容量等都已具備條件。該項目的實施，對促進省內煤炭產業轉型，提高天然氣保障能力，優化全省能源結構，都將產生深遠的影響。

[1]高恒,劉宏建.煤氣化技術現狀、發展及產業化應用[J].煤化工,2009,37(l):37-39.

[2]汪家銘,蔡潔.煤制天然氣技術發展概況與市場前景[J].天然氣化工,2010,35(l):64-70.

[3]楊春生.煤制天然氣產業發展前景分析[J].中外能源,2010, 17(7):11-15.

[4]劉志光,龔華俊,余黎明.我國煤制天然氣發展的探討[J].煤化工,2009,37(2):1-5.

[5]李志強.加快煤制天然氣產業,維護天然氣供應安全[J].化學工業,2009,27(12):17-18.

[6]劉志光.煤制天然氣的競爭力分析[J].中外能源,2010,15(5): 26-29.

[7]付國忠,陳超.我國天然氣供需現狀及煤制天然氣工藝技術和經濟性分析[J].中外能源,2010,15(6):28-34.

[8]楊寧,何錚,李瑞忠.世界天然氣發展狀況分析[J].當代石油石化,2010,25(5):15-18.

[9]陳顯倫.煤制天然氣項目經濟性分析[J].化工工業,2011,29 (1):32-34.

[10]顧錦龍.我國煤制天然氣發展需控制成本[J].中國石化,2009(9):35-36.

Although Shaanxi province is a major province of natural gas production,but it still faces the shortage of natural gas in winter and in its neighbouring regions.So it is of great significance to make full use of abundant coal resources in Shaanxi Province to build a coal gas project to promote the transformation of the province's coal industry and improve the supply ability of natural gas.The condi?tions for building a coal gas project in Shaanxi province,such as resource capacity,environmental capacity,unit energy consumption, pipeline network transmission capacity,regional market capacity,etc.,are analyzed,and some thoughts and suggestions are put forward from the aspects of technology integration,raw material supply,peak adjustment mode.

coal industry;natural gas;environmental capacity;water resource

立崗

2016-07-10

麻冬（1982-）,男，工程師，現主要從事化工領域的技術開發與工程管理工作。