洁净煤技术产业化是山西煤炭工业发展的必然选择.doc

洁净煤技术产业化是山西煤炭工业发展的必然选择一.中国能源消费现状由于我国还处于工业化社会初期或正向成熟的工业社会迈进时期，地域广大造成的地域间经济差别，城乡经济的不平衡，资源储有和开发的有限性决定了我国能源消费有以下特点：沿海地区与京、津、沪等大城市能源需求正进入第二次转变，即从煤炭供应转向石油、天然气和煤气供应；内陆和中西部城镇主要以煤和火电为主；广大农村和边远地区大多正从使用作物秸秆等生物能源向使用矿物燃料、电力转变。矛盾主要表现在以下几方面：(一)中国一次能源消费以煤炭为主煤炭是我国的主要能源，煤炭工业是关系国计民生的基础性产业。建国以来，煤炭在一次能源生产和消费结构中的比例一直占70以上。电能消费比例低，非商品生物能源消费量高，一次性商品能源消费中煤炭消费比重高。我国煤炭消费在一次性商品能源消费中的比重达到73，远高于26.2的世界平均水平。1998年消费能源1360Mtce，占世界第二位，1996年中国能源消费达最高值1381.73Mtce，为1980年的2.3倍。1998年煤炭占一次能源构成为71.6，1990年为最高值76.2。从我国富煤贫油的资源结构、现实国力和战时经济安全保障来看，在新世纪的相当长时间内，主要能源仍将是煤炭。我国的石油、天然气等资源赋存有限，水能和核能的发展存在许多制约因素，新能源的开发尚需时日。有资料表明，2010年煤炭在一次性能源生产和消费中占60左右；到2050年，煤炭所占比重不会低于50。(二)人均能源资源不足能源短缺，特别是油气资源短缺已成为制约我国经济发展的重要因素。我国煤炭、石油和天然气的人均资源占有量只有95吨，而世界平均值为209吨，我国人均能源占有量约是世界人均值的1/2；我国人均石油可采储量为3吨，世界平均值为28吨，我国人均石油可采储量约为世界平均值的1/10。(三)中国人均能源消费量低虽然中国能源总量在世界位居前列，但人均能源消费量不足1.2吨标准煤，居世界89位，不足世界人均能源消费水平的一半，仅占发达国家的1/51/10。其中人均消费650公斤标准煤，是世界平均值的95；人均消费石油相当145公斤标准煤，为世界平均数的16.8；人均消费天然气相当17.7公斤标准煤，为世界平均数的3.9；人均消费电力为501.5千瓦时，为世界平均数的25。(四)中国终端能源消费煤炭占1/3以上发达国家能源终端消费部门耗能比例与一次能源消费构成基本接近，大致为工业、交通运输、民用/商业/农业耗能各占1/3，其中工业能源消费比例正呈下降趋势，交通运输耗能呈上升趋势。而中国能源终端消费主要集中在工业部门，约占62.5，全国8000家中小型企业就消费了其中6070的能源，与发达国家存在较大的差距。中国煤炭在终端能源消费中占很高的比例，1995年为38，而美国仅为3.7，1997年中国终端能源消费量(煤炭)为1462Mt，约占煤炭消费总量的48。发电能源在终端能源消费中比重的大小是衡量一个国家经济发达程度和环境状况的标志。中国电力仅占30.8，为9278.9Kwh，仅是美国1994年发电量的约1/3。发达国家煤炭主要用于二次加工转换。(五)终端能源消费效率低据有关资料表明，中国能源消费终端利用率已由1980年的25.86提高到1995年的34.31，但与发达国家比，中国终端能源消费效率过低，仅相当于发达国家80年代的水平，低78个百分点，单位GNP的能源消费量是发达国家的414倍。这说明我国能源从开采、加工、转换、输送、分配到终端利用大部分被损失和浪费了。(六)环境形势严峻我国一次能源以煤为主，严重污染环境。二氧化硫的排放量居世界第一位，酸雨的覆盖面积已超过国土面积的30，二氧化碳的排放量占全球总排放量的13，列世界第二位。燃煤造成的二氧化硫、二氧化碳和氮氧化物的排放量分别约占85、85和60。政府和公众社会对环境问题的日益关注及环境法规越来越严格，对我国煤炭尤其是高硫煤的销售将造成较大的影响。二.山西洁净煤市场前景及特征分析(一)“十五”期间煤炭市场需求预测多方面迹象表明，“十五”期间，我国经济将改变连续多年增速下滑局面，出现见底回升的新态势。因此，随着宏观经济形势的好转，国民经济发展对能源的需求将稳中有升。然而，就煤炭市场需求而言，仍然存在许多制约因素，如经济结构调整、经济增长方式的转变、能源生产消费结构的变化、节能技术进步、环境保护政策的严厉等，可以说“九五”期间制约煤炭市场需求的因素在“十五”期间依然存在，而且，有些因素还会进一步得到强化，如国家环保和节能政策、能源进口和新能源开发等，这在一定程度上将制约煤炭需求量的增长。因此，从整个社会需求来看，我国煤炭市场的需求状况依然不容乐观。根据有关部门对煤炭市场的调查分析预测，到2005年国内煤炭需求总量为10.511亿吨。(二)山西煤炭工业发展所面临的外部市场环境“十五”期间，随着我国加入WTO和西部大开发战略、可持续发展战略、科教兴国战略的实施，我国煤炭市场将呈现新的格局和发展趋势，山西煤炭工业发展所面临的外部市场环境将更为严峻。1.随着我国加入WTO，国内外能源市场将完全对接，这将对我国的煤炭企业带来巨大的竞争压力，煤炭市场的竞争格局将更加激烈。主要表现在：加入WTO后，煤炭进口关税将进一步降低，市场的开放程度会越来越高，这对国内煤炭生产与消费市场，特别是对东南沿海煤炭市场将形成一定的冲击；随着关税壁垒的消失，我国将减少或取消油、气的进口配额，进口量将增加，石油、天然气用量的增加必将导致煤炭用量减少，国内煤炭市场也必将会出现一次量的重新调整；加入WTO后，我国经济结构调整将加速，国民经济的发展将向质量效益型转换，产业升级和技术进步加快，必然促进高品质能源需求量的增加和能源的节约，能源生产消费结构将向着多元互补、洁净化、可持续方向发展，这将进一步减少国内煤炭的消费；加入WTO也为我国煤炭企业参与煤炭国际市场竞争提供了发展机遇，如何抓住机遇，迎接挑战，增强在国际市场的竞争力，扩大国际市场的占有率，便成为当务之急。2.随着西部大开发战略的实施，我国煤炭市场供需格局将发生重大变化，对煤炭工业，特别是山西煤炭工业的发展影响重大。首先，“西气东输”将向长江三角洲地区的江苏、浙江、上海市及沿线的河南、安徽两省供气120亿立方米/年，初步估算可代替4000万吨至5000万吨原煤。长江三角洲地区是我国煤炭的主要消费地，也是晋煤消费量较大的地区，“西气东输”工程的实施必将减少煤炭的调入，预计山西将可能失去2500万吨的市场，这将对山西煤炭的生产和消费结构产生重大负面影响；其次，“西电东送”目前也已迈出实质性步伐，云黔两省与广东省签订“西电东送”协议，预计到2005年云黔两省将向广东输送500万千瓦左右的电力。此外，黄河上游水电的梯级开发和四川电力开发将进一步加大“西电东送”的力度，再加上2003年三峡工程第一批机组将并网发电，这将使山西煤炭在东部地区的市场份额进一步减少；同时，随着我国能源开发战略的西移，“西煤东运”的市场竞争格局已经形成，陕西神华集团公司以其“一高四低”即高发热量、低硫、低灰、低磷和低成本的资源优势，以及矿、路、港一体化集团优势正迅速崛起，已形成3800万吨原煤生产能力，重点开发的神府矿区已成为我国重要的洁净环保煤基地。同时，神华集团在榆林地区已形成30亿立方米天然气，150万吨原油生产能力，并向天津、北京、西安、银川等地输送的格局。这使得由于长期高强度开发，优质、低成本的竞争优势正在逐步丧失和建立在传统能源开发模式基础之上的山西煤炭工业发展的市场空间日益狭小，面临的挑战日益严峻。3.随着可持续发展战略的实施，环境问题将成为制约和引导煤炭市场需求总量及产品结构的重要主导因素。(1)我国以煤炭为主的能源生产消费结构造成了极为严重的环境问题，环境压力的增大，使得环保法规和政策日趋严厉，许多城市，特别是大气污染防治的重点城市，将停止直接燃用煤炭，改用天然气、液化石油气、煤制气、电能或其他清洁能源，这将使煤炭生产与消费受环境因素的制约进一步加大，从而对煤炭需求的增长带来直接影响；(2)随着经济的发展，环境质量标准的不断提高，环境压力的增大，国内对各类洁净、高效能源，特别是石油、天然气的需求量将进一步增长，油、气能源的进口将逐年增加，面对日益复杂的国际形势，我国的能源安全问题也日益突出。因此，洁净、高效地开发利用丰富的煤炭资源，便成为增强能源保障能力和保护生态环境的必然选择。(3)我国因燃煤造成的大气污染，已引起国际社会的高度关注，环境外交压力的存在，也要求必须大力推进能源结构的调整，改善以煤为主的终端能源消费结构，减轻环境压力。而国际贸易中“绿色壁垒”的出现，对山西煤炭工业参与国际市场的竞争、调整煤炭产品结构也提出日益紧迫的要求。4.科教兴国战略的推进将使高新技术在我国能源工业迅速推广应用，新能源、可再生能源的开发利用和煤炭工业的高科技化已成为大势所趋。(1)我国规划到2015年新能源和可再生能源开发利用将达到4300万吨标准煤，每年替代6000万吨煤炭，“十五”期间，总装机容量为660万千瓦的秦山二期、秦山三期和岭澳、田湾4个核电项目将建成投产。开发利用新能源和可再生能源已成为中国21世纪能源发展战略的基本选择。(2)在煤炭开发利用高新技术领域中，煤炭的地下气化已在河北唐山刘庄煤矿、河南省郑州新密市下庄河煤矿和山东新汶矿业集团获得初步成功；煤炭液化目前已通过国际合作，完成神木、先峰、伊兰煤炭直接液化可行性报告研究，国家计划在“十五”期间将进行工业示范厂的建设；水煤浆技术已在山东白扬河电厂进行改烧重油的工业化应用示范，并取得良好成绩；燃料电池的开发也取得了突破性进展。这些高科技技术的开发和应用，将对我国煤炭工业产业结构调整产生十分重要的导向性作用，同时对山西洁净煤技术产业化的发展前景将产生重大影响。三.国内外洁净煤技术开发利用趋势及方向煤炭是世界上最为丰富的化石燃料资源。与较为洁净的石油、天然气相比，煤炭的开发利用造成的环境污染最为严重，能源利用效率也是最低的。因此，煤炭资源的高效、洁净利用引起世界各国的关注。洁净煤技术是当前世界各国解决由煤炭引发的环境问题的主导技术之一，也是国际高技术竞争的一个重要领域。世界发达国家极为重视洁净煤技术，制定了一系列强有力的政策法规，并投入巨额资金研究开发和推广应用洁净煤技术。美国制定并实施了庞大的洁净煤技术示范计划，已经取得了很好的成果；欧共体制定了“兆卡计划”，旨在促进欧洲能源利用新技术的开发，减少对石油的依赖和煤炭利用造成的环境污染；日本于1993年在“新能源综合开发机构”内组建了“洁净煤技术中心”，负责全日本的新能源和洁净煤技术的规划、管理和实施。经过多年的努力，洁净煤技术取得了阶段性成果，有的已实现商业化应用。从长远来看，洁净煤技术的发展，必将对世界能源供应格局、煤炭的前景以及改善环境的努力产生重大影响。(一)国外煤炭加工转化的趋势及特征自20世纪80年代以来，由美国率先提出的旨在减少煤炭开发利用全过程中污染排放和提高利用效率的煤炭加工、燃烧、转化和污染控制技术洁净煤技术(CCTP)在国际社会受到普遍重视，并在各国能源战略与政策中占有举足轻重的地位，其发展的趋势和特征有以下几方面：1.各国洁净煤技术研究开发的基本出发点是：保障能源稳定供应，降低对石油的依赖，提高能源供应与消费效率，在提高效率的前提下，减少煤炭消费，从而保护和改善环境质量，其重点是面向未来，旨在提供能满足21世纪环保要求和能源供应与需求形势的洁净煤技术；2.由于发达国家煤炭80以上用于发电。因此，各国洁净煤技术的研究开发的重点是先进的发电系统及与发电技术有关的污染控制设备。主要涉及4个应用领域：一是先进发电技术：包括常压循环流化床燃烧发电、增压流化床联合循环发电、煤气化联合循环发电、煤气化燃料电池发电、磁流体发电等；二是环境控制设备：主要包括各种低NOx燃烧器、燃料脱硫技术、烟气脱硫装置等；三是清洁煤制备技术：包括洗选、煤气化技术、水煤浆技术、煤液化技术等；四是工业应用项目：包括在钢铁、水泥等工业部门的应用示范项目；3.从国外洁净煤技术的发展情况看，一些具有高技术含量的洁净煤技术有着研究难度较大，投入巨大，开发周期较长等特点，其开发、示范和推广应用的投入比例约为110100，因此，需要有足够的资金投入和政策扶持。(二)我国煤炭加工转化发展方向20世纪90年代，基于能源结构及环境状况，中国将洁净煤技术作为可持续发展和实现两个根本转变的战略措施之一，给予了高度重视。中国洁净煤技术“九五”计划和2010年发展纲要确定了中国洁净煤技术发展的重点领域和方向。主要包括4个领域14个方面：一是煤炭加工领域：包括选煤、型煤、配煤、水煤浆技术；二是煤炭的高效洁净燃烧技术领域：先进的燃烧器、流化床燃烧(FBC)技术、整体煤气化联合循环发电技术；三是煤炭转化领域：包括煤炭气化、煤炭液化、燃料电池；四是污染排放控制与废弃物处理领域：包括烟气净化、煤层气的开发利用、煤矸石、粉煤灰和煤泥的综合利用、工业锅炉和窑炉等技术。其特点是覆盖了煤炭开发和利用的全过程，重点针对电厂、工业炉窑和民用3个领域，注重经济与环境协调发展，重点开发社会效益、环境效益与经济效益明显、实用而可靠的先进技术。在组织实施上采取优先推广一批技术成熟、在近期能够显著减少烟煤污染的技术，如选煤、型煤、配煤、烟气脱硫等；示范一批能在21世纪初实现商业化的技术，如增压循环流化床发电、大型循环流化床、工业型煤等；研究开发一批起点高、对长远发展有影响的技术，如煤炭液化、燃料电池等。四.山西煤炭工业发展所面临的各种有利与不利因素(一)煤炭资源优势依然十分突出未来15年，预计煤炭在我国能源消费结构中的比重仍占到60左右，在未来我国能源生产消费体系和国民经济发展中仍将占据十分重要的地位。可见，山西煤炭的主体地位在较长一段时期内依然存在，对全国煤炭市场大局仍持牛耳，特别是在焦煤、无烟煤市场中，这极有利于发挥资源的垄断优势，左右市场运行格局。(二)洁净煤技术体系开发潜在市场巨大1.在型煤方面，据预测，目前，全国气化型煤、锅炉型煤的需求量每年约4000多万吨，到2010年，约需增加6000万吨高固硫工业型煤和气化型煤；2.在燃煤电厂烟气脱硫设备方面，预计每年可形成年产值60亿元以上的市场需求；3.在清洁燃煤发电技术方面，大容量循环流化床锅炉的市场容量将在15002000MW；4.在焦炭方面，预计2000年后，随着炭化室在3米以下的小机焦以及非机焦炉的淘汰，仅国内焦炭市场机焦需求缺口在3000万吨左右；5.在煤焦油加工产品方面，由于90以上的蒽、苊、芘等产品，100的咔唑、喹啉、噻吩等产品需从煤焦油中提炼，因此，焦油化工以其不可替代性在21世纪煤化工中占有重要位置。目前，我国精萘需求量约10.2万吨，而年产能力仅为3万吨。我国蒽醌需求量约1万吨，而生产能力只有30004000吨。改性沥青、针状焦产品我国完全依赖进口；6.在水煤浆方面，预计仅京、津地区市场需求量将在600万吨；7.在煤层气方面，据预测，到2005年仅省内煤层气年需求量将达5.3亿立方米，此外，随着“西气东输”工程的实施，煤层气的市场前景将更为广阔。以上市场需求分析表明，山西煤炭加工转化有着良好的市场发展前景。(三)煤炭加工转化在山西逐渐引起重视，已具备一定的技术优势目前，山西在工业型煤研制方面已积累了一定经验，在型煤制造工艺、设备、粘结剂开发等方面也达到较高水平，其中利用粉煤成型技术生产工业用型煤和造气型煤得到推广应用。晋城造气型煤研究已被列入国家煤炭“九五”重点攻关课题，到2000年底该项目建设的晋城古书院矿年产10万吨型煤示范厂将试运行；在水煤桨方面，到2000年底将形成年产30万吨能力，2010年将达到年产100万吨；在煤炭液化方面，目前，山西开展的开发煤基醇类代用燃料的开发和相关研究已经启动，省内已有10余个化肥厂生产甲醇。同时，与此相关的配置FFV发动机的甲醇燃料汽车在大同汽车制造厂试制成功，并组建了示范车队营运；在煤炭的间接液化方面，中科院山西煤化所开发成功煤基合成汽油新工艺(MFT)，相继完成了MFT工业单管模式和年产2000吨汽油工业示范性装置的运行中试，技术水平先进；在煤炭气化方面，晋中义棠煤矿高硫煤地下气化提取纯氢生产r丁内脂及气相白炭黑试验型项目已立项；煤层气的开发已由过去小规模试验性勘探，进入一定规模的商业化生产勘探阶段；在科研方面，山西拥有中科院山西煤化所等一批实力雄厚的煤炭科研、教学、技术开发队伍，这为实施煤炭资源综合开发利用战略奠定了可靠的基础。五.推广洁净煤技术是山西煤炭工业发展的必然选择(一)洁净煤技术对山西煤炭企业的生产和发展具有重要的经济意义和实际意义众所周知，山西作为产煤大省，在煤矿开采、运输和应用的整个环节中，造成环境的严重污染。另外，山西省的煤炭以石炭二叠系的中硫煤和高硫煤为主，低灰低硫的侏罗纪的优质煤储量很少，随着这几年政府对环境的日益重视，环境保护愈来愈重要，一些大城市已限制高硫煤的使用，如北京市从1999年1月起