摘要:在煤炭、能源化工一体化产业发展进程中,煤化工企业的规模、群体不断壮大,煤化工项目逐年增多,年产能不断提高,随着产值、产量的快速发展,节能降耗越来越受到重视,成为煤化工企业技术创新的焦点,结合节能降耗的现状,探讨、研究相应的优化的措施,有利于企业提高经营效益,实现持续发展。本文分析了煤化工企业节能降耗现状存在的问题,并提出了解决策略。
关键词:煤化工业;资源;节能降耗;环境约束
1煤化工企业能耗现状
我国拥有丰富的煤炭资源,煤化工产业在能源结构中的地位显著,是确保能源可持续利用的“骨干”,煤化工主要生产洁净能源产品、石油化工替代产品,比如,柴油、航空煤油、汽油、乙烯、液化石油气、甲醇、聚丙烯、二甲醚等,煤化工生产减少了燃煤造成的环境污染,降低石油消费对进口的依赖,随着煤化工技术的不断重大突破,煤制烯烃和大型煤制油项目的顺利建成,煤化工企业的产能与日俱增,突飞猛进。2020年,我国完全掌握了直接CTL技术和间接CTL技术,神华煤直接液化项目成为全球直接CTL商业化项目的唯一项目,神华宁煤400万吨煤化工制油项目在全球是规模最大的项目,全国9个CTL项目共计产能923万吨。化工业务也是旭阳集团的核心业务之一,公司以焦化为起点,采取纵向一体化业务发展模式,延伸形成了三条化工产业链,包括碳材料产业链、芳烃产业链、醇醚产业链。公司化工运营规模590万吨/年,在建288万吨/年,分布在河北邢台、定州、乐亭、沧州,山东郓城、东明,内蒙古呼和浩特等生产园区。公司是全球最大的焦化粗苯加工商,全球第二大高温煤焦油加工商,中国最大的焦炉煤气制甲醇生产商,中国最大的工业萘制苯酐生产商。煤化工企业产能的持续提高,生过程的能耗也更加突出,主要表现在淡水资源浪费严重,环境污染成本较高及能源消耗巨大等方面。
1.1淡水资源耗费严重
煤化工生产比较明显的工艺特点就是耗水量过度,必须得益于充足的淡水资源支撑,我国北方及沿海地区,多数煤化工企业都是因为淡水资源短缺而困扰生产规模的发展。相关部门统计资料显示,煤化工生产中,一般每小时消耗新鲜淡水资源1000吨--3000吨,规模化大型煤化工企业生产中,淡水资源的消耗量均在2000吨/时以上。我国是淡水资源相对匮乏的国家,水资源的不足要支撑耗费日益严重的煤化工生产的需要,对水资源供应和水资源安全的压力越来越大。而且形成鲜明对照的是,我国煤炭资源丰富的内蒙古、山西、陕西等地的淡水资源都是极度匮乏,煤化工生产没有区位优势,高耗水成制约煤化工行业发展的主要门槛。
1.2环境成本较高
煤化工生产形成的高污染是不争的事实,环境污染治理成本太大,在煤化工生产中废气、废水、废渣的排放不可回避,随着产能、产量的不断提高,废气、废水、废渣等排放量逐渐积累,造成的环境污染不断加剧,以山西、陕西中西部煤炭生产较大的省份为例,在控制燃煤造成环境污染的政策下,这些产煤大省生产的劣质煤,热值低,又含硫量高,灰尘多,最效的办法就是就地实现能量的转化,把大量的劣质煤进行气化、干馏、液化等,生产化工产品原料和焦炭,变成洁净燃料。在生产中,尽管废物排放达标处理,但是,排放总量基数大,日积月累对大气、水源造成的污染就增加,尤其是中西部山区受气温、季节的影响,废气扩散困难,形成酸雨、雾霾等,严重危及人们的健康,因此,煤化工生产对于区域经济发展有所促进,环境成本巨大,不容忽视。
1.3能耗过高
煤化工生产的能源消耗过高,由于我国煤化工业尚处于起步阶段,生产技术较发达国家相对落后、管理能力不高、企业规模普遍偏小等,煤化工企业的能耗远远比国际煤化工能源消耗平均水平要高。相关资料数据显示,近几年我国煤化工企业多数生产价值为1万元的化工产品,基本上平均能源消耗为3万元以上(折合标准煤价),也就是是说煤化工企业产品价值远远低于消耗能源的成本价值。因此,降耗增效的关键技术成为煤化工企业技改攻关的“堡垒”,国家也下大力,出台政策,支持煤化工企业技改研发,自主创新,推进煤化工产业高质量发展。以煤制油化工生产为例,2020年我国的产能和产量在全球领先,稳居首位,就算如此,煤制油的产量还不足石油消耗量的1%,消耗了巨大的能源,仍然不能缓解石油紧缺的供给状况,CTL在我国的成长期“任重而道远”。
2煤化工企业节能降耗的优化方法与措施探索
2.1注重“废水”循环使用,力求节水增效
煤化工生产的淡水资源耗费严重有目共睹,不仅在我国,就是发达国家煤化工生产也存在这种问题,因此,发展煤化工产业必须与节水意识、节水措施有机结合起来,形成良性发展模式。一是加大研发投入,注重煤化工生产节水技术关键环节的技改项目试验、应用,在工艺流程中,把节水控制技术作为重点。二是降低门槛,提高行业准入资格,在煤化工生产中借鉴应用相关的节水技术,比如,空冷技术、夹点技术等,对煤化工生产工艺的供水系统进行优化改造。三是推广工业废水循环综合利用技术。对现有的供水系统设备,根据煤化工生产的废水特点,优化供水管网,引进废水处理工艺,比如,生产废水污水循环利用工艺。生产废水预处理→废水生化处理→废水三级处理→污泥处理→废气处理→废水污水回用处理。就是设置生产废渣废水处理系统,增加热回收功能,与低温甲醇洗系统单元、合成、精馏设备系统单元等形成整体工作系统,节水效果明显。
2.2 生产废气的回收、再利用
煤化工生产中排放的废气中,含有多种化工原料,自燃排放在空气中,日积月累就对大气环境造成严重污染;,如果采取相应的技术措施,安装废气回收装置,将工业废气过滤排放,既解决了大气污染问题,有获得了化工原料,增加了收益。脱硫脱硝设备的投入使用,很大程度的减少了废气的排放,使排放标准达到环保要求,但回收再利用方面还是稍有欠缺。比如煤炭气化生产产生的工业废气中,含有SO2、CO2、NOx等化工原料物质及烟尘、烃类多种有机物。在生产工艺优化过程中,引进工业废气回收再利用装置,可把CO2回收,应用于石油生产,目前CO2驱油技术已得到广泛应用,成为较为成熟的技术。废气的回收再利用,减少了大气污染,保护了环境,同时,增了了收益,对煤化工生产企业来说,的确是降耗增效的好办法。越來越受到各国政府及煤化工行业的高度关注。公开资料显示,CO2驱油技术应用到石油开采生产中,能够大幅度提高石油的开采效率,正常情况下,增产幅度一般在7%-15%之间。
2.3不断提高技术自主创新能力
煤化工节能降耗的主动权和关键技术在自主创新能力,我国自2006年拥有煤化工生产自主知识产权后,15年来一直致力于煤化工生产的节能降耗技术的研发,适应环境保护和经济高质量发展的需要,目前,一些成熟的节能减排,降耗增效生产技术在诸多规模化煤化工企业已有应用,效果显著。比如,旭阳的氢能产业项目;旭阳集团在坚持自身理念的同时,开始了不断的创新与研发,采用新技术、信息化改造提升管理水平,节能降耗;引进全球先进技术,消化吸收再创造,形成高端的化工加工工业;加强自主研发力度,构建创新体系策略,促进产业结构的升级与转型。旭阳集团采用“纵向一体化”的发展思路和“垂直一体化”的管理模式,逐渐形成了煤、焦、化、贸易、物流一体化的产业发展结构,为集团提供了广阔的发展空间与市场前景。
3结语
煤化工企业节能降耗现状堪忧,煤化工企业节能降耗的优化对策呼之欲出,目前,我国煤化工生产规模稳居全球第一,不断加强节能降耗技术的探讨研究,对企业可持续发展具有很大的促进。
参考文献
陈恒,卫海涛.碳排放政策下煤化工生产工艺技术路线优化研究与应用[J].煤炭与化工,2021,44(08):132-135+141.