现代煤化工中的能源利用技术分析

现代煤化工中的能源利用技术分析

梁效君 李俊庭 徐超

140603198309152838

152723199109081210

152723199209020319

摘要：在现代煤化工低碳转型发展过程中，新能源产业是非常重要的技术选择。就现代煤化工发展中的碳约束条件来看，不仅能够看到现代煤化工产业发展的潜能与基本水平，还真是了现代煤化工中对于能源利用的可行性与必要性，明确了推动现代煤化工碳化发展转型与升级的必要条件，同时深度探索现代煤化工的布局与实际定位，进一步推动煤化工清洁化发展，带动现代煤化工高质量高发展，促使现代煤化工建构成高效、安全、低碳的能源发展体系。

关键词：煤化工；新能源；技术；应用途径

一、现代煤化工中新能源的利用

（一）实现零碳排放

基于现代煤化工碳排放基本特征，立足于新能源发展趋势，将煤化工与新能源高度融合，可以进一步提高低碳发展效果。因为煤化工生产中存在大量的碳氢元素，其中烯烃等大宗化工产品有着比例较多的碳氢元素，当煤气化之后需要借助变换工艺换取一定的氢气，以此调整碳氢占比，将大量的二氧化碳统统排出，如图。

图 1 变换工艺

在未来发展中，低成本的新能源制氢将直接供应到煤化工当中，以此替代之前的煤气化，进而防止二氧化碳大量生成，进而保证煤化工工艺系统低碳运作，如图2所示。

图 2 新能源制氢

现阶段，煤化工工厂利用燃煤电联相关设施设备产生新动力，在未来发展中将会更加成熟，新能源便能持续提供一定的电能、绿能，从而代替燃料煤，减少二氧化碳实际排放量[[1]]。

（二）带动整体经济

在后期发展中，新能源制氢可以提供性价比较高的氢气，同时通过电解水产生的氧气也能成为煤气化工艺支撑条件，进而降低能源消耗，减少成本投入。利用新能源氢气之后便不需要再使用过变换工艺，这样也能建议不减少成本，而且在同等煤量基础上，还可以使用之前的系统生产更多产品，最主要的是在现代煤化工中利用新能源还可以将就地消纳新能源问题有效解决。

如今全面征收碳税之后，利用新能源模式比煤化工之前的技术路线经济竞争力更大，并且在未来发展中我国的碳税也会有所增加，初步估算，未来绿电成本会逐渐下降，而国内碳价会有所提升。总之，在现代煤化工中利用新能源制氢可以将新能源低碳化成本有点与煤炭优势充分发挥出来，将两者整合后协同发展也将进一步推动现代煤化工低碳、甚至零碳排放途径实现。

二、现代煤化工利用新能源条件充分

（一）新能源发展成本降低

近年来，我国新能源发展趋势良好，并且在2020年底，我国全地区的电和光伏安装数量累计达到了5亿kW，在世界排行第一。在新能源技术高速发展下，其利用成本持续创新，相比于2010年，2020年的光伏发电综合成本直接下降了82%，相比于2010，2020年则下降了39%，也就是说在2020年我国成为了新能源平价上网年，很多新能源电站建设成本远远低于化石能源电站，因此新能源发电市场核心竞争力更强，并且为节能发展奠定了基础[[2]]。

（二）制氢技术更成熟

在氢能产业链中，电解水制氢是非常重要的技术之一，其中的绿电水解制氢是零碳排放的有效技术，在未来发展趋势可佳。现如今碱性水解制氢是比较流行的技术，也是产业发展中的保障，我国碱性电解水制氢装置数量达到了2000套左右，氢气产量还在不断增加中。而且在制氢中质子交换换膜水解制氢效果更好，同时具备非常稳定的可再生能源特点，也是未来发展的重要内容。

但是在新能源水解制氢中，其成本投入也依然是重中之重，因为电解水制氢投入成本中，电费成本就占据了80%左右，比如收取0.3元/kW·h的电费，那么电解水之情感的成本将投入22元/kg，相比于煤价，其成本整整高出了两倍。但是在如今制氢成本下降背景下，未来的氢成本还会有所下降，这样在现代煤化工中便能高效使用新能源技术，从而节约制造成本，提高效益[[3]]。

（三）企业基础厚实，技术研究条件达标

在现代煤化工中利用新能源技术手段与效果更加明显，比如现如今已经有很多企业深入贪多和设计新能源制氢和现代煤化工整合发展，也致力于解决产业低碳转型升级困境，比如宁夏宝丰对于低碳化发展在实际实践中有了明显成效，并且在新技术支撑下，很多企业也利用末端CO2开发利用了新能源。

三、思考和建议

（一）进一步探索现代煤化工发展规划

从国家层面来看，应不断细化和明确现代煤化工在国家能源发展与储备中的新定位，针对煤制油等战略煤化工项目进行设计与规划，相关部门和地方政府也要针对煤化工进行布局和思考，充分保障煤炭、水资源等生产要素的储备力量。重视高端资源，比如煤基生物、燃料等可降解材料，并在煤化工发展战略新兴产业部署中基于关注，改变原来的两高项目局限性，转变成有序高质量发展。建议现代煤化工企业要综合分析新能源、水资源、煤炭资源等发电基地与制氢储备产业技术等关键要素，合理规划现代煤化工发展布局，保证各地煤制油气战略基地快读建设，创建稳定的产能与技术储备，着重关注低碳化煤化工项目，不断减少对于油气的依赖度。

（二）高度重视现代煤化工低碳发展

就我国对于碳中和、标碳达峰发展目标要求，必须要不断改善现代煤化工碳排放机制，构建隔离的碳计算系统。煤化工企业要坚持低碳化发展战略与目标， 并利用各种高新技术帮助企业完成低碳化转型与发展，深入探索新能源制氢和煤化工工艺的有机整合，全面利用节能技术酱烧碳排放，提高生产工艺质量与新能源利用效果；另外，可以结合煤炭结构差异化探索煤基碳素、含氧化合物材料等低碳排放的产品，不断更新制造技术，积极组织零碳排放煤化工示范项目；紧跟现代煤化工项目，深入探究零碳排放新技术，从实际情况出发，明确低碳化发展转型途径。

（三）有效使用煤炭清洁转化技术

在现代煤化工产业发展过程中，应高度重视科技创新发展，进一步加大科技研究力度，加强企业整体创新能力，结合煤炭清洁技术，紧跟现代煤化工低碳化、多元化、高端化的发展关机技术继续研究新技术。尤其是对于低碳发展阶段，必须要全面研发加氢技术设备、储存氢元素装置等，更要重视新能源制氢新技术的开发与利用，保障现代煤化工与新能源制氢技术融合发展，从而降低成本投入。提高现代煤化工与新能源技术有机整合示范项目整体质量，全方位研究化工产品体系，结合实际发展情况组织工艺技术与市场培训教育。不断提高集中式新能源主体，着重研究储能与新能源发电的协同原理，进一步提升新能源综合效益、整体生产效率。将国家级的研发平台积极作用充分发挥出来，比如高效利用国家级的实验室、研究中心等，加大研发资金投入，利用新能源优势吸引龙头企业进行投资，高度整合国家有价值的研发机构，共同研究和创造现代煤化工工艺技术，提高煤炭清洁低碳发展技术水平。

结语

在现代煤化工中，煤制天然气、煤制芳烃、煤制乙二醇、煤制烯烃、煤制油等新型煤都属于清洁新能源。和传统煤化工相比，现代煤化工的技术水平更高、生产规模更大、能源消耗较低、市场竞争力充足，能够将国家主体能源优势充分发挥出来，确保国家能源充分，对于全国而言意义较大。

参考文献

[1] 周溪华.我国现代煤化工技术发展路线探讨[J].中外能源, 2008, 13(3):10.

[2] 严晓辉,袁明,李井峰,等.基于层次分析法的现代煤化工综合利用效能评估方法研究与建议[J].中国煤炭, 2022(007):048.

[3] 张军.现代煤化工水系统特性分析及优化研究[D].中国矿业大学,2019.