煤炭分级利用升温

沈小波

近年来煤炭分级利用逐渐升温，渐成为可与煤制油、气相匹的一种煤转化形式。但以产业现状视之，经济性和热解难题，仍是该产业规模化发展亟待解决的问题。

天元化工公司位于陕西神木锦界工业园，进入10月，天元下属粉煤热解技术攻关组成员倍感压力，项目组已经与公司签署了“军令状”，试验中的粉煤热解装置技改必须于10月底安装完成，联动试车、开车运行亦已限定日期。该装置原计划10月中旬开车运行，但由于技改设备迟迟未就位，不得不推后。天元已经为项目组定下奖惩：提前有奖，推后则罚。

天元公司拥有国内最大的煤焦油加氢装置，其中大部分煤焦油采购自榆林当地。但随着数个煤焦油加氢项目陆续将投产运行，榆林当地煤焦油将面临严重的供不应求。有鉴于此，天元将希望寄托于数年前布局的粉煤热解技术，拟利用当地富余的粉煤，热解生产煤焦油，进而与自身后端煤焦油加氢装置相连。

天元公司已规划有600万吨粉煤热解项目，正等待粉煤热解技术攻关完成即开工建设。届时天元公司将形成一整套煤炭分级利用及煤焦油深加工系统。但这只是近年来国内所规划的多个煤炭分级利用项目中的一个。仅今年7月，国家能源局即组织专家一次性论证了新疆准东6个大型煤分级利用示范项目，总投资逾千亿。

煤炭分级利用，又称分质利用，主要是指将煤炭通过中低温干馏进行热解，取出其中的挥发分，包括煤气与煤焦油，剩余半焦再利用的一种煤炭使用理念。煤炭分级利用最早可追溯至石油使用之前，煤热解产生煤油（煤焦油），用于煤油灯的时代。但近年来随煤化工热潮兴起，分级利用亦随之兴盛，伴随多个煤分级利用大型项目逐渐落地，分级利用已近乎成为可与煤制油、气等煤转化形式相匹的一种煤转化形式。

但煤分级利用在新时代正面临新的难题。煤分级利用关键的热解技术需要突破粉煤利用的瓶颈，且提升处理规模以适应工业级项目。目前业内尚无一种公认的可规模化进行粉煤热解的成熟技术。而煤热解后副产的半焦用途亦是困扰煤分级利用的一个难点。在煤市低迷的情景下，煤热解后产生的大量的半焦如何推向市场，将决定一个煤分级利用项目的成败。煤炭分级利用作为一个美好的理念，在实际落地时，仍需要慎重的考量。

战略新项目

天元公司所规划的600万吨粉煤热解项目，其目的在于取得煤炭中所含有的煤焦油。近年来分级利用逐渐升温，其价值点即在于获取煤炭热解后产生的高价值煤焦油、高热值煤气等。

10月15日，毛世强坐在他位于3楼的董事长办公室里，向来访的客人讲述天元布局粉煤热解技术，还是感叹晚了一年。2012年天元公司投入资金研发粉煤热解技术，经历5万吨粉煤气化装置获取相应数据后，又建设完成20万吨粉煤热解装置，目前仍在技术改造中。

在毛世强看来，如果2011年即布局粉煤气化技术，如今天元可以从容许多。天元公司原先为民营企业，后经历整合由陕煤化控股，目前运行有一套50万吨煤焦油加氢装置，该装置2010年4月产出合格油品，此后基本保持平稳运行。

如果从2011年算起，天元煤焦油加氢装置运行的三年多来，均保持了良好的盈利态势，2013年利润接近3亿元。今年以来，由于终端油品降价，原料煤焦油涨价，利润降低，但截至目前利润亦已突破2亿元。

但这样的好日子即将过去。天元公司每年所加工的50万吨煤焦油中，逾30万吨采购自榆林当地，其余部分来自本公司另一套135万吨兰炭生产装置，除兰炭外，该装置另一作用是分离出荒煤气制氢，以供煤焦油加氢装置使用。

随煤焦油加氢盈利前景逐渐为人所知，榆林本地陆续又上马有数个煤焦油加氢项目。知情人士透露，榆林当地明年即将投产的煤焦油加氢项目至少有安源化工50万吨煤焦油加氢项目、东鑫垣化工50万吨煤焦油加氢项目以及鑫义化工20万吨煤焦油加氢项目。“这还是我所知道的，其他肯定还有，安源化工原定在今年年底投产，现在已经开始在市场上购买煤焦油，这也是煤焦油价格上涨的原因之一。”上述知情人士称。

榆林当地人士介绍，去年榆林当地煤焦油总产量逾230万吨，100万吨（概数）流向贸易商，100万吨（概数）流向山东等地地方炼厂，剩下的则由天元公司收购。随着新的煤焦油加氢项目相继投产，榆林当地煤焦油市场将面临严重的供不应求，尽管新疆临近地区亦逐渐有兰炭厂建立，但产出煤焦油仍杯水车薪，难以补足市场所需。

亦因此，天元公司将希望寄托在当地富余的粉煤资源上，拟自主向上延伸产业链，形成从煤热解，生产煤焦油、煤气，再煤焦油加氢一整套体系。在天元公司的模拟沙盘上，已经为600万吨粉煤热解项目预留出了用地。除此之外，天元公司利用自有的煤焦油加氢技术，与中信国安集团合作，在新疆哈密规划有1000万吨煤分级利用项目。

“现在这些项目都没有启动，都在等待粉煤热解技术的突破，一旦技术突破，这些项目可以立即启动。”毛世强说。

热解难题

煤分级利用主要目的在于取得煤中高价值的煤焦油，而获取相应规模煤焦油，前段煤热解须至少以10倍规模放大。新形势下大规模的煤热解，为热解技术带来的规模化难题，此外榆林丰富、廉价的粉煤资源，是热解亟待适应的新煤种。

富油科技公司与天元公司相隔不过数百米，这里运行一套12万吨煤焦油加氢装置，采用的技术路线与天元并不相同，自成一派。与天元不同的是，富油科技一开始走计划打通煤热解环节，除煤焦油加氢装置外，还建有60万吨粉煤热解装置。

60万吨规模的粉煤热解装置在业内属于最前沿的技术。传统热解技术多见于榆林地区的兰炭生产厂，多采用10万吨规模的传统立式炉，且煤种为块煤。目前业内正在加紧开发工业规模（60万吨、100万吨）粉煤热解技术，截至目前尚无一家开发的粉煤热解装置实现长周期稳定运行。仅有河南龙城集团在曹妃甸建有一期1000万吨煤分级利用项目，使用龙城自主开发的100万吨规模热解炉。但由于龙城集团对这项技术严格保密，《能源》杂志记者未能联系上龙城集团，所采访的多位业内人士对其亦知之不详，但对龙城热解炉长周期稳定运行均持怀疑态度。

富油科技公司亦在粉煤热解技术上遇到了难题。10月上旬，富油科技正在其自主研发的粉煤热解装置上加装第三版除尘系统。目前困扰富油粉煤热解技术的，即为热解装置中除尘问题，因为原料采用的是粒径细小的粉煤，热解装置运行中产生大量的煤粉，与热解产生的煤焦油混合一起，容易堵塞装置运行，且产生的煤焦油含粉比例高，难以销售。

富油科技公司总经理杨占彪对此持乐观态度。在他看来，富油科技粉煤热解技术开发初始忽视了辅助系统（除尘等系统）的重要性。尽管富油科技粉煤热解项目遭遇多次坎坷，但杨占彪对第三版除尘系统颇具信心，在他看来，一旦富油科技热解技术突破，将和其独特的煤焦油加氢技术一起，合并成为富油科技最核心的资产，并立足于行业最前端。

事实上，天元公司粉煤热解项目技术改造，亦是为了解决粉煤热解中产生的煤焦油含尘问题。煤焦油含尘问题，是近年来业内开发粉煤热解技术所遇到的最大难题。截至目前，尚未有任何一家企业或科研单位宣称开发成功工业规模粉煤热解技术，并得到工业项目的验证。

粉煤热解难题未得到解决，亦有企业采用旧技术推进分级利用项目。广汇集团在新疆规划有3000万吨煤分级利用项目，一期规模1000万吨。有业内人士透露，广汇分级利用项目采用的传统的立式炉，原料仍采用块煤。“立式炉年处理规模也就10万吨，广汇要建100个立式炉才能达到1000万吨的处理规模，这不是现代工业应有的模式，投资成本、运营成本都会更高。”该人士称。

经济性悬疑

煤炭分级利用热解后拿出高价值的煤焦油、煤气，剩余半焦再利用，理论上可获得更高的经济价值。但在现实操作，需考量何等比例的煤焦油、煤气方能为项目带来更高经济价值，此外，煤热解产生的巨量半焦的市场去向，亦是困扰煤分级利用的一个难题。

恒源煤焦电化有限公司最新的循环经济项目采用分级利用理念，拟将煤热解后分离出高附加值煤气、煤焦油，剩余半焦使用途径一是进入电站锅炉燃烧发电，二是利用半焦生产电石。该项目远景还计划配套煤焦油加氢装置，及煤气分离甲烷液化制液化天然气装置。

在一位业内人士看来，恒源项目半焦去向一是发电，而国内发电能力普遍过剩，煤炭资源丰富地区多电能富余，发电项目上网具有相当难度。此外恒源半焦另一用途制作电石，而电石亦是产能过剩行业，市场去向亦是难题。

在恒源公司董事长王乃荣看来，恒源循环经济项目充分利用煤的有利成分，最终可将煤炭价值提升8倍，经济价值非常可观。有鉴于此，电石部分可以有足够空间用低价来获得相应市场。

天元公司和富油科技根据煤热解出来的半焦性质，拟通过技术处理，使半焦最终指标接近无烟煤，拟作为高炉喷吹煤销售。在毛世强看来，半焦这部分销售只要保本即可，整体分级利用项目利润主要来自煤焦油和煤气部分。“无烟煤是稀缺煤种，开采条件越来越苛刻，我们完全可以通过低价来挤占无烟煤的市场。”毛世强说。

多位业内专家对此则并不乐观。煤炭市场低迷，整体产能过剩，半焦制成洁净煤作为煤炭销售并不顺畅。而传统煤热解产生的焦炭（高温热解）、兰炭（中低温热解）均已严重产能过剩，煤电同样供大于求，唯一具有市场空间的是新型煤化工。

但如果煤热解后半焦配套新型煤化工项目，整体投资规模将成倍数增长。整体项目经济性亦不得不重新评估。此外，由于新型煤化工煤气化对煤种有要求，如煤热解后产生半焦进行气化，亦需改造气化炉。

正是考虑到这一问题，山西煤化所正进行相关研究。此前山西煤化所在山西府谷运行有一套粉煤热解中试装置，其特点在于该装置与电站锅炉相结合，生产半焦可直接进入锅炉燃烧。此外山西煤化所亦在考虑将热解与气化炉结合，热解后半焦可直接进入气化炉作为化工原料。这一技术目前尚在实验室阶段，仍有待持续开发推进。

煤分级利用产生的半焦去向只是问题之一。另一方面，煤炭中的含油率将决定整个分级利用项目的经济性。理论来说，煤炭含油率越高经济性越好，反之则经济性越低。

大唐华银电力曾在内蒙古投资建设有一套30万吨煤炭热解项目，原料采用是当地水分大、含油率高的褐煤，该项目分离出的煤气提供的能量尚不足以供项目运转所需，随半焦价格下跌，项目运行即亏损，目前处于停产阶段。

天元公司、富油科技位于陕西神木县，当地煤炭资源含油率较高，平均可达12%以上，热解后可拿出80%以上的煤焦油。广汇项目所在的哈密地区，是国内煤炭含油率最高的地区，当地煤炭含油率平均可达15%以上。

朱豫飞是神华集团低碳清洁能源研究所煤液化后油品深加工课题负责人，煤焦油加氢即是其分课题之一。朱豫飞介绍说，他曾经将煤分级利用和煤直接液化作过比较，只有煤产油率达到一定程度，煤分级利用较煤直接液化才为优，“煤的产油率低于5%肯定是不划算的，5-8%视情况而定，8%以上则比较经济了。”

本与末

煤炭分级利用产生的半焦如能通过简单处理出售是较好的途径，但煤市低迷，这一半焦处理路径实际表现仍有待观察。而如果半焦最终用于发电、化工，则必须再配套建立相应项目，投资规模往往比前段热解设备投资更高。

庆华新疆煤炭分级利用项目位于伊宁市苏拉宫工业园区。随着年底即将到来，庆华项目组人员正加紧推动环评工作，该项目于今年2月获得发改委路条，目前正进行前期工作，有望成为国内第一个获取核准的大型煤炭分级利用项目。

庆华项目分两期建设。一期规划煤分级利用规模500万吨，其中第一条生产线250万吨。进入10月，项目现场正在进行基础土建工程，随核准下发，项目将进一步加快进度。该项目并未采用国内加紧开发的粉煤热解技术，而是采用改良后的传统立式炉，年处理煤规模在20万吨左右，多余的粉煤资源则配套锅炉，为项目提供蒸汽与电力。

值得一提的是，在庆华集团的规划中，庆华分级利用项目与煤制气项目可前后相连，形成了更大意义上的多联产项目。庆华集团内部人士透露，分级利用项目所产生的半焦，最终去向将是煤制气项目（位于新疆伊犁），气化后生产合成天然气。此外，在二期另500万吨煤分级利用项目中，庆华集团还将配套相应电厂，结合煤制天然气项目，共同消化煤分级利用产生的大量半焦。

一位业内人士认为，如果煤炭分级利用后端再配套电厂或化工项目，煤炭分级利用的性质即发生变化。由于煤电、煤化工投资规模以及产品产量，都远大于前段配套的煤分级利用项目，整体项目主体即变为煤电或化工项目，只是在前段加上分级利用的理念，先期拿出煤炭中的煤气、煤焦油等。

近年来煤炭分级利用逐渐升温，其中另一诱因在于，煤化工、煤电项目均受到国家政府部门严格控制，以分级利用为名目报批项目更有可能通过国家审批。

煤科总院液化所所长张晓静认为，建设煤炭分级利用项目之初必须要统筹考虑，半焦的去向是关键。作为煤焦油加氢领域的专家，张晓静更倾向于已有煤化工、焦炭等项目分离出煤焦油再深加工，或规划新建化工、电厂项目前段配套分级利用，再分离煤焦油、煤气，而不是规划建设分级利用项目，后端在被动匹配大型煤化工或煤电项目。

一旦煤炭分级利用项目后端匹配如煤化工项目，那么整体经济性需重新评估：即比较煤炭经分级利用再进入化工项目，与煤炭直接进入化工项目的经济性。以庆华项目为例，该项目一期规划500万吨煤分级利用，最终生产约50万吨煤焦油，其中一半来自分级利用热解所得，另一半产自煤制气项目气化炉干馏所得。

在上述业内人士看来，煤炭分级利用并不能完全算是可与煤制油、气，煤电等并列的煤转化形式。煤炭分级利用更多是一种价值理念，可作为前段设施配套煤电、煤化工项目，以进一步挖掘煤炭价值。“但具体是否应该配套，经济性需要慎重考量，如果煤炭油含量不高，就没有必要额外附加分级利用装置。”