论文概要:笔者对国家能源集团现代煤化工板块工程实践和开拓创新取得的丰硕成果进行了简单介绍;并从能源生产结构、消费结构分析了我国能源供需现状,从产业规模、装备技术水平、二氧化碳捕集技术等方面,介绍了我国煤化工产业的发展现状。通过介绍部分大型煤化工企业原料用能的调研情况,阐述了目前煤化工企业的能耗核算方法,主要包括综合能耗计算通则和能耗热值法。基于原料用能政策,创新提出了扣减原料用能的能耗核算方法,进而更好地反映煤化工企业用能实际。笔者建议进一步完善原料用能划分细则,尽早将符合非能源用途的化工产品纳入原料用能名录,建立健全煤化工能耗统计标准体系,加快出台相关标准以指导煤化工企业用能统计工作,加强对煤化工企业进行专业性统计业务培训,坚持源头削减与过程控制协同,有序推进煤化工产业燃料用能替代。
作者简介
王建立(1971-),高级工程师,《中国煤炭》杂志编委,国家能源集团中国神华煤制油化工有限公司党委副书记、总经理,系煤直接液化制油关键技术人员之一。
王建立长期从事石油化工和煤制油化工领域科技攻关和生产经营等工作,对煤炭清洁高效利用和现代煤制油化工产业的发展做出了突出贡献。作为煤直接液化项目关键技术主要研发人员之一,他全程参与世界首套百万吨级煤直接液化示范工程项目的设计、开发、生产经营等核心工作,该示范项目成功实现了安全稳定、清洁化和商业化运行,取得了良好的社会和经济效益,对现代煤制油化工产业发展发挥了重要示范引领作用。
王建立先后获得中国职业安全健康协会科学技术一等奖1项,省部级科技进步二等奖1项、三等奖2项;获得国务院国资委、中国职业安全健康协会、国家能源集团的优秀共产党员、劳动模范、安全环保先进个人等荣誉称号;个人累计获得授权专利9项、发表论文9篇,并参与编写出版专著两部。
主要内容
首先,笔者简要介绍了国家能源集团在现代煤化工领域取得的丰硕成果以及我国能源供需及碳排放现状。国家能源集团已掌握一批煤制油化品产业核心技术,煤制油产业规模全球第一;成功建成并运营了全球唯一的百万吨级煤直接液化示范工程、全球首套煤制烯烃工业示范工程、国内规模最大的400万t/a煤间接液化制油示范装置。截至 2022年底,共运营现代煤化工项目28个,油化品产能2939万t/a,其中煤制甲醇产能1060万t/a,占全国甲醇总产能的10.6%;煤制油产能531万t/a,占全国总产能的57.0%;煤制烯烃产能388万t/a,占全国总产能的21.9%,引领了煤化工产业的发展。经过多年发展,我国能源结构持续优化,能源供应保障能力持续提升;2023年7月,中央全面深化改革委员会第二次会议审议通过了《关于推动能耗双控逐步转向碳排放双控的意见》,标志着能耗“双控”将向碳排放“双控”转变。
第二,阐述了煤化工产业的最新进展及其碳排放情况。按生产工艺和历史发展阶段,我国煤化工可大致分为传统煤化工和现代煤化工两大类。传统煤化工领域,截至2022年底,焦炭、电石、煤制合成氨、煤制甲醇产能分别达到6.5亿t/a、3950万t/a、4732万t/a、7846万t/a,产能利用率分别达到72.77%、75.95%、90.17%、80.55%。现代煤化工领域,截至2022年底,我国已建成10套煤制油、5套煤制天然气、32套煤(甲醇)制烯烃、36套煤(合成气)制乙二醇示范及产业化推广项目,煤制油、煤制天然气、煤(甲醇)制烯烃、煤(合成气)制乙二醇产能分别达到931万t/a、61.25亿m3/a、1772万t/a、1083万t/a,产量分别为793万t、61.6亿m3、1739万t、427万t,产能利用率分别达到85.18%、100.6%、104.01%、39.43%。2022年,我国现代煤化工实际年转化煤炭约1.07亿t标准煤,同比增长9.2%。2022年我国碳排放总量达到114.8亿t,占全球碳排放总量的28.87%,同比下降6.25%;其中现代煤化工产业碳排放总量约为2.84亿t,同比增长11.24%,占全国碳排放总量的2.47%,煤制油、煤制天然气、煤制烯烃、煤制乙二醇碳排放量分别约为5154万t、2420万t、18433万t、2391万t。
第三,重点分析了煤化工产业及企业原料用能情况。据中国煤炭加工利用协会相关数据显示,2020年我国原料用能总量达到3.5亿t标煤,占全国能源消费总量的6.94%,同比增量超过5000万t标煤,占全国新增能源消费总量的45%以上。通过调研发现,煤化工原料用煤占比较高,部分煤化工企业原料用能占比甚至可达70%以上,实际以CO2形式排放到大气中的燃料煤占比较小。并简要介绍了所调研的6家煤化工企业具体的原料用能及其用能计算等情况。
第四,研究分析了现行煤化工企业能耗统计核算办法中采用的综合能耗计算通则法和能耗热值法,创新性地提出现代煤化工原料用能扣减法。原料用能扣减法与其它能耗统计方法的本质区别为:原料用能产出并外供的能源不计入能耗,用于生产产品的原料用煤不计入能耗;非原料用能产出并外供的能源计入能耗,系统产生并回用于生产系统的能源计入能耗。该方法将原料用能与燃料用能范围进行了科学的区分,计算方法具有先进性,能够客观反映煤化工行业及相关企业实际用能情况。以国家能源集团榆林化工有限公司为例,分别按照企业现行煤化工能耗统计方法和笔者提出的原料用能扣减法进行了计算。结果表明,采用原料用能扣减法核算的聚烯烃单位产品标准煤能耗为1765.9 kg/t,下降幅度超过50%,大大降低了企业能耗统计压力,为发展其它高质量煤化工项目提供了更多的能耗指标。
最后,笔者提出相关政策性建议。一是要进一步完善原料用能划分细则,尽快摸清行业内主要煤化工产品目录清单;二是建立健全煤化工产业能耗统计标准体系,并保证标准的科学性与权威性;三是加强对煤化工企业统计业务的专业性培训;四是源头削减与过程控制协同,有序推进煤化工产业的燃料用能替代。
主要图表
图3 2016-2022年我国能源消费结构变化情况
图4 2016-2022年我国现代煤化工产业碳排放情况
图5 2016-2020年我国原料用能情况