在國內新型煤化工推進的當下,國內外環保專家和人士不斷指出產業發展帶來的巨大環境問題。國內非政府組織和公眾媒體也推波助瀾,給煤化工產業貼上負面標簽。
例如認為煤制天然氣較傳統天然氣可能多產生7倍的碳排放,較開發頁巖氣多耗用100倍的水資源;除了溫室氣體排放,煤基合成天然氣還將排放硫化氫和汞,若這些污染物得不到合適的分離和處理將產生潛在危害。
同時不斷呼吁中國的政策制定者應推遲執行合成天然氣項目,以防止出現潛在的成本高昂和環境破壞的局面,更好的決定可能是完全取消這些項目計劃。
那么,包括煤制天然氣、煤制烯烴在內的煤化工項目是否是高污染、高耗能?
目前人們對煤化工行業發展存在哪些誤區?發展煤化工又有何重要意義?有必要對一些常識性錯誤和不符合事實的觀點進行澄清。
必須指出的是,煤制天然氣等煤炭深加工產業的發展對我國的環境和經濟影響是正面的,是實現煤炭清潔高效利用、保障國家能源安全的重要途徑。
趨勢:煤炭清潔利用勢在必行
目前,我國正在推進的煤化工升級示范工程主要包括煤制天然氣、煤制油、煤制烯烴等現代大型煤炭清潔轉化項目。與此同時,國家有關部門也正在編制實施“十二五”煤炭深加工產業升級示范方案,該方案歷時數載,經化工、煤炭、電力、天然氣、環保、經濟等多方面專家充分論證,實施方案制定了最為嚴格的產業準入標準,充分考慮了碳排放和經濟性等多方面問題。
現代煤化工過程采用的技術是在密閉的系統中,將煤炭氣化,生成粗合成氣后再經過脫硫、脫碳等凈化措施,得到純凈的合成氣用于合成天然氣、油品、甲醇(深加工為烯烴)等。煤化工過程中輸入的是煤、氧氣、水,輸出的是產品和純凈的二氧化碳,原料煤中的硫、汞等污染物都可以在工藝過程中得到轉化回收,硫回收率達到99.8%以上,汞固定在催化劑中(催化劑集中處置回收,也可采用專門的催化劑脫汞),沒有NOX排放,循環水排污水、工藝廢水等也可深度處理后回用,最終實現污水近零排放(不外排環境)。
而煤化工生產的合成氣,除了用于化工合成,也可用于整體煤氣化聯合循環(IGCC)發電。目前社會上對IGCC發電已有共識:IGCC發電屬燃燒前脫除污染物,可大幅度降低發電過程排放,并實現CO2的捕集,是發電方式的綠色革命。
因此,煤化工實現了煤炭中的污染物處理和集中利用,具有明顯的環保優勢。據相關數據統計,與直接燃煤相比,SO2排放可降低99.8%,粉塵排放可下降99.9%;與燃煤發電(帶脫硫脫硝,脫硫效率約90%)相比,SO2排放可進一步降低80%,NOx可降低75%。
值得注意的是,目前煤化工裝置的主要污染物排放源為配套的熱電站鍋爐排放,按照嚴格的電廠標準進行脫硫、脫硝處理,還有部分項目采用IGCC裝置配套熱電,把整個裝置排放都降到了先進綠色發電的水平。
而正是因為煤炭深加工產業綠色、環保,很多國家的大型煤化工示范項目被列為政府支持項目。如位于美國北達科他州世界首套煤制天然氣項目,于1984年建成投產,是美國大型潔凈煤利用示范項目。項目投產20多年來,進行了副產品綜合利用、CO2回注油田采油等多項改進,該項目被北達科他州政府評為該州最清潔的能源項目。
而從國內情況看,煤炭是我國的主體能源,實現其清潔高效利用勢在必行。
眾所周知,燃煤排放的SO2、NOX、粉塵是我國霧霾天氣頻發的最重要原因,如果煤炭利用方式不改變,燃煤總量繼續增加,霧霾治理難度更大。而我國煤化工等煤炭清潔利用比重的增加將會減少污染物排放。因此,發展現代煤化工,替代直接燃煤不僅不會造成大氣污染物增加,恰恰相反,會顯著降低污染物排放,改善環境。
意義:具有經濟環保雙重效益
美國大平原煤制天然氣示范項目較早,其投資回報等經濟效益指標已不可考。20多年來,由于天然氣價格波動造成該項目經濟效益變化很大,但是該項目開車至今一直在連續運轉,2012年該項目實現銷售收入5.51億美元,消耗煤炭610萬噸,成本約1.83億美元,項目實現增加值約為3.68億美元。南非沙索公司煤制油經濟效益則更為顯著,目前該公司已成為年銷售收入218億美元、利潤31億美元、市值達到332億美元的國際公司。未來我國煤化工產業培育出10-20個這樣的公司也是可能的。
基于我國較低的設計、施工、裝備制造成本,我國煤化工產業發展投資較節約,煤價合理,具有較好的經濟效益;煤化工單個項目投資在百億元以上,可拉動國內投資,將建設、生產期間創造的財富留在國內,有利于增強我國綜合國力。并且,我國現在也有財力投資一些大型煤化工項目。從“十一五”投產示范項目看,除技術因素外,正常生產的項目,如神華108萬噸/年煤制油、伊泰16萬噸/年煤制油、神華包頭60萬噸/年煤制烯烴等都已實現盈利。同時,煤化工產業發展可帶動我國研發、設計、施工、裝備制造(特別是大型高端裝備制造)產業發展,社會效益顯著。
而從長遠看,煤化工產業發展還將成為我國煤炭清潔高效利用的基礎產業。一些人擔心如果未來頁巖氣、煤層氣等非常規氣大規模發展起來后,煤制天然氣的產品市場會有問題。實際上,由于煤化工流程的通用性,其產品調節的靈活性是很大的。煤化工流程的總投資中,除合成單元外,投資的90%是空分、氣化、凈化、公用工程等通用工序。因此,即使煤制天然氣沒有市場了,也可以調整反應器和催化劑,生產合成油。我國油品缺口3億-4億噸/年,生產1億噸合成油可彌補不足;還可直接用合成氣發電,建設IGCC裝置,發展清潔電力,替代常規發電。因此,煤化工投資不會發生浪費。
此外,發展煤化工對改善大氣環境和霧霾天氣,拉動國民經濟發展,保障我國能源安全意義重大,對煤化工發展從能源轉化效率、煤炭水資源消耗、環境排放等方面制定了嚴格的準入標準,產業發展不會對環境造成破壞。
據了解,2004年以來,國家有關部門就開始研究現代煤化工產業發展問題,但一直未出臺正式規劃和產業政策。在筆者看來,以現代煤化工、IGCC為代表的煤炭清潔高效利用在我國的發展進程不是快了,而是太慢了,今天燃煤污染引起的大面積霧霾天氣等局面,與煤炭大量低水平利用直接相關。