我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)決定了煤炭在今后相當(dāng)一段時(shí)期仍是國(guó)內(nèi)的主體能源。然而，隨著社會(huì)公眾對(duì)環(huán)保的關(guān)注度提高，煤炭帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題也日益引發(fā)關(guān)注。如何使煤炭在保持主體能源地位的同時(shí)，又實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)?一個(gè)思路最近引發(fā)業(yè)界熱議：把低溫?zé)峤饧夹g(shù)和高效燃煤發(fā)電技術(shù)相耦合，將煤炭分級(jí)分質(zhì)轉(zhuǎn)化為油、氣、電，可大量減少二氧化碳、二氧化硫、粉塵等燃煤污染，比現(xiàn)有煤炭應(yīng)用技術(shù)節(jié)能10%以上。

如果十三五 時(shí)期在煤炭、煤電基地建設(shè)示范并推廣低階煤低溫?zé)峤饷河蜌怆娨惑w化多聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目，可以推進(jìn)我國(guó)煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)革命。

現(xiàn)狀：低階煤利用不當(dāng)帶來(lái)環(huán)境問(wèn)題

所謂低階煤，是指處于低變質(zhì)階段的煤，根據(jù)煤化程度，可分為低變質(zhì)煙煤(包括長(zhǎng)焰煤、不黏煤、弱黏煤)和褐煤。我國(guó)探明煤炭資源儲(chǔ)量14842.9億噸，其中低階煤占59%，約8757.3億噸。2013年，全國(guó)煤炭產(chǎn)量36.8億噸，其中低階煤產(chǎn)量18億噸，占49%;全國(guó)煤炭消費(fèi)量36.5億噸，其中低階煤消費(fèi)量19.2億噸，占52.6%。

當(dāng)前，我國(guó)90%以上的低階煤用作發(fā)電、工業(yè)鍋爐和民用燃料直接燃燒，由此引發(fā)一系列嚴(yán)重的生態(tài)和環(huán)境污染問(wèn)題，且白白浪費(fèi)了低階煤中蘊(yùn)藏的油、氣和化學(xué)品資源。2012年，我國(guó)煤炭使用對(duì)環(huán)境PM2.5年均濃度的貢獻(xiàn)估算值為56%。這其中，約六成是由煤炭直接燃燒產(chǎn)生的，約四成是由使用煤炭的重點(diǎn)行業(yè)排放的。因此，治理燃煤污染，必須改變以往僅將煤炭作為燃料為主的利用方式，將煤炭作為燃料和原料并重分級(jí)轉(zhuǎn)化、梯級(jí)利用是較為合理的方式。而對(duì)于占我國(guó)煤炭?jī)?chǔ)量一半以上的低階煤而言，熱解是一種較好的利用方式。

煤的熱解是指將煤在惰性氣氛下持續(xù)加熱至較高溫度時(shí)發(fā)生的一系列物理變化和化學(xué)反應(yīng)的復(fù)雜過(guò)程。在此過(guò)程中，煤發(fā)生交聯(lián)鍵斷裂、產(chǎn)物重組和二次反應(yīng)得到氣體(煤氣)、液體(焦油)及固體(半焦)等產(chǎn)物。按煤熱解溫度，熱解分為低溫?zé)峤?500～600℃)、中溫?zé)峤?650～800℃)、高溫?zé)峤?900～1000℃)和超高溫?zé)峤?>1200℃)。

對(duì)于低階煤而言，其煤化程度低、揮發(fā)分高、水含量高，直接燃燒或氣化效率低;而其有機(jī)質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)中側(cè)鏈較多，有機(jī)質(zhì)元素組成中氫氧含量較高，可以以最小的能耗和物耗，通過(guò)熱解方式，獲取所需的清潔能源和化學(xué)品。

為得到高產(chǎn)率的煤焦油和煤氣，低階煤大多采用低溫?zé)峤獾姆绞健，F(xiàn)有低溫?zé)峤饧夹g(shù)主要有LFC工藝、LCC工藝、DG工藝、MRF工藝、循環(huán)流化床煤分級(jí)轉(zhuǎn)化多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)、蓄熱式無(wú)熱載體旋轉(zhuǎn)床干餾技術(shù)、神華模塊化固體熱載體技術(shù)等，均不同程度地攻克了一些重大熱解技術(shù)難題，但大多處于小試或中試階段，均未實(shí)現(xiàn)規(guī)模化工業(yè)運(yùn)行。此外，龍成低階煤旋轉(zhuǎn)床熱解技術(shù)已實(shí)現(xiàn)1000萬(wàn)噸/年規(guī)模裝置(單套80萬(wàn)噸)穩(wěn)定運(yùn)行，具有單套裝置規(guī)模大、焦油產(chǎn)率高、能源轉(zhuǎn)換效率高、原料適應(yīng)性強(qiáng)、水資源消耗低、環(huán)境污染小、酚氨廢水實(shí)現(xiàn)近零排放等特點(diǎn)。該成果已通過(guò)中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)科技成果鑒定。

對(duì)策：分級(jí)分質(zhì)清潔利用成重要途徑

低階煤低溫?zé)峤饷河蜌怆娨惑w化多聯(lián)產(chǎn)，是實(shí)現(xiàn)低階煤分級(jí)分質(zhì)清潔高效利用的重要途徑。中國(guó)工程院組織30位院士、400多位專家和95家單位歷時(shí)兩年完成的《中國(guó)煤炭清潔高效可持續(xù)開發(fā)利用戰(zhàn)略研究》認(rèn)為：以煤的部分裂解氣化制高級(jí)油品、半焦發(fā)電、灰渣綜合利用為主要特點(diǎn)的煤分級(jí)轉(zhuǎn)化技術(shù)，與現(xiàn)有煤燃燒與煤氣化技術(shù)相比，在能耗、環(huán)保以及經(jīng)濟(jì)性方面具有優(yōu)越性，可以跨越式提高煤炭利用效率、環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)性，有望改變現(xiàn)有煤炭利用方式，促進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的升級(jí)改造。

低階煤低溫?zé)峤饷河蜌怆娨惑w化多聯(lián)產(chǎn)，是以低溫?zé)峤饧夹g(shù)為先導(dǎo)，與先進(jìn)的燃煤發(fā)電技術(shù)相結(jié)合，將低階煤分級(jí)分質(zhì)轉(zhuǎn)化為油、氣、電，若平均每噸低階煤按產(chǎn)油率7.1%和產(chǎn)甲烷氣率4.2%估算，每年可從全國(guó)消費(fèi)的19.2億噸低階煤中提取燃料油1.37億噸、液化天然氣(LNG)0.81億噸，發(fā)電3.22萬(wàn)億千瓦時(shí)，實(shí)現(xiàn)低階煤資源的最大化利用，符合中央提出的煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)革命構(gòu)想，是實(shí)現(xiàn)低階煤分級(jí)分質(zhì)清潔高效利用的重要途徑。具體看，多聯(lián)產(chǎn)有以下幾個(gè)途徑：

煤氣制氫聯(lián)產(chǎn)LNG。低階煤低溫?zé)峤饷河蜌怆娨惑w化多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)所產(chǎn)煤氣甲烷含量高、惰性成分低、熱值高，低位熱值約為5800～6500千卡/標(biāo)準(zhǔn)立方米，同時(shí)含有一定量的氫氣，可經(jīng)脫硫、轉(zhuǎn)化、變換、深冷等環(huán)節(jié)，制取氫氣聯(lián)產(chǎn)LNG，并為煤焦油加氫改質(zhì)提供氫源。

煤焦油加氫改質(zhì)制取柴油、石腦油。低階煤低溫?zé)峤饷河蜌怆娨惑w化多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)所產(chǎn)低溫煤焦油密度小、氫含量高、熱值高、水分低、膠質(zhì)及瀝青質(zhì)含量低，易于加氫改質(zhì)制取清潔的柴油和石腦油等主要產(chǎn)品。

潔凈煤發(fā)電。低階煤低溫?zé)峤饷河蜌怆娨惑w化多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)可制取潔凈煤，根據(jù)選擇不同的原料煤，通過(guò)控制工藝來(lái)控制潔凈煤的揮發(fā)分，滿足煤粉鍋爐和循環(huán)流化床鍋爐發(fā)電的用煤要求。

意義：促節(jié)能減排保安全提升競(jìng)爭(zhēng)力

從我國(guó)的現(xiàn)實(shí)情況看，低階煤低溫?zé)峤饷河蜌怆娨惑w化多聯(lián)產(chǎn)意義重大。

首先，可促進(jìn)節(jié)能減排，實(shí)現(xiàn)煤炭清潔利用。

低階煤低溫?zé)峤饷河蜌怆娨惑w化多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)可通過(guò)熱解過(guò)程脫硫、脫氮、脫除熱解水，使熱解產(chǎn)物替代散煤以及干煤密封運(yùn)輸，減少溫室氣體和污染物排放，實(shí)現(xiàn)煤炭清潔燃燒、低碳利用。

熱解過(guò)程中脫硫脫氮，可減少污染物排放。熱解過(guò)程中，煤中的可燃硫以硫化氫形式存在于煤氣中。硫化氫經(jīng)后續(xù)脫硫工序生成單質(zhì)硫，加工制成硫黃膏回收利用，脫硫率達(dá)98%以上。煤中氮元素以氮?dú)庑问矫摮?，從而減輕大氣污染。

熱解產(chǎn)物替代散煤，可減少燃煤污染。2013年，全國(guó)煤炭消費(fèi)量約36.5億噸(低階煤消費(fèi)量約19.2億噸)，其中發(fā)電燃煤18.1億噸、工業(yè)鍋爐燃煤7.2億噸、民用燃煤2.9億噸。若利用該技術(shù)，從每年全國(guó)消費(fèi)的低階煤中可提取油品1.37億噸、LNG0.81億噸。若將其中0.55億噸LNG替代全部民用燃煤，將剩余的0.26億噸LNG和提取的1.37億噸油品替代工業(yè)鍋爐用煤，可減排二氧化碳10.95億噸，相當(dāng)于全國(guó)總排放量的13.40%;減排二氧化硫578.74萬(wàn)噸，相當(dāng)于全國(guó)總排放量的27.83%;減排粉塵399.22萬(wàn)噸，相當(dāng)于全國(guó)總排放量的31.24%;減排氮氧化合物171.56萬(wàn)噸，相當(dāng)于全國(guó)總排放量的7.70%。

熱解過(guò)程中脫除熱解水，可減少無(wú)效能耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能發(fā)電。低階煤低溫?zé)峤饷河蜌怆娨惑w化多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)可將低溫?zé)峤猱a(chǎn)出的潔凈煤用于電廠發(fā)電，因熱值提高、熱解水減少，每發(fā)1千瓦時(shí)電可減少煤耗1.9克標(biāo)煤。以1000兆瓦電廠為例，全年可節(jié)煤1.04萬(wàn)噸標(biāo)煤。

干煤密封儲(chǔ)運(yùn)，可實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，減少粉塵污染。煤炭在鐵路運(yùn)輸過(guò)程中，因振動(dòng)泄漏及風(fēng)流作用揚(yáng)起的煤塵會(huì)造成嚴(yán)重的煤炭資源浪費(fèi)。據(jù)鐵路運(yùn)輸部門統(tǒng)計(jì)，2012年，我國(guó)因煤炭運(yùn)輸揚(yáng)塵散落的煤粉達(dá)1850萬(wàn)噸，同時(shí)煤塵漂浮到大氣中，產(chǎn)生大量可吸入顆粒粉塵，導(dǎo)致嚴(yán)重的大氣污染。

原料煤經(jīng)低溫?zé)峤饪擅摮褐?0%左右的水，且潔凈煤的熱值隨之提升5%～10%，可減少煤炭運(yùn)量、降低運(yùn)輸成本。更重要的是，這樣便可采用密封方式儲(chǔ)存和運(yùn)輸潔凈煤，既能降低運(yùn)輸能耗，又可減少揚(yáng)塵污染。2013年全國(guó)鐵路運(yùn)輸23.2億噸煤，其中低階煤運(yùn)量約10億噸，采用干煤密封運(yùn)輸，可降低25%的運(yùn)輸能耗(折標(biāo)煤70萬(wàn)噸)，可避免散裝運(yùn)輸途中1%的煤炭損耗(約1000萬(wàn)噸)，減少運(yùn)輸途中1000萬(wàn)噸的揚(yáng)塵污染，實(shí)現(xiàn)煤炭清潔運(yùn)輸。

其次，可立足國(guó)內(nèi)資源，提升油氣安全保障。

《中國(guó)煤炭清潔高效可持續(xù)開發(fā)利用戰(zhàn)略研究》指出：以發(fā)電為主的煤熱解氣化半焦燃燒分級(jí)轉(zhuǎn)化多聯(lián)產(chǎn)近零排放污染物灰渣資源化回收技術(shù)具有巨大潛力。2011年7.65億千瓦火電裝機(jī)，18億噸耗煤，90%以上煙煤和褐煤，其所含揮發(fā)分可轉(zhuǎn)化為2700億立方米合成天然氣，相當(dāng)于我國(guó)天然氣消費(fèi)量的2倍多;或2.2億噸燃油，接近我國(guó)石油消費(fèi)量的一半，與石油進(jìn)口量相當(dāng)。

若采用低階煤低溫?zé)峤饷河蜌怆娨惑w化多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，加工全國(guó)每年消費(fèi)的約19.2億噸低階煤，可為國(guó)家提供約1.37億噸的油品和0.81億噸的LNG。在2013年全國(guó)探明煤炭?jī)?chǔ)量中，低階煤占59%，約8757.3億噸。這些低階煤中蘊(yùn)藏著約657億噸油品，51萬(wàn)億立方米天然氣，這是我國(guó)石油剩余技術(shù)可采儲(chǔ)量的20倍、天然氣剩余技術(shù)可采儲(chǔ)量的11倍，大煤田 意味著大油田 、大氣田 ，進(jìn)而有效降低我國(guó)油氣對(duì)外依存度，提高國(guó)家油氣安全保障。

再次，其所產(chǎn)油氣成本低，可提升產(chǎn)品國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。

低階煤低溫?zé)峤饷河蜌怆娨惑w化多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)依托原料適應(yīng)性強(qiáng)、油氣產(chǎn)率高、質(zhì)量好等優(yōu)勢(shì)，可有效降低油氣成本，較目前我國(guó)煉油、煤直接液化制油、煤間接液化制油、煤制天然氣等產(chǎn)品，其成本低、投資省。該技術(shù)若能得到大規(guī)模推廣，將大幅降低現(xiàn)有油氣成本，傳導(dǎo)至工業(yè)品、消費(fèi)品、投資品等下游終端產(chǎn)品，一方面可降低居民生活成本，另一方面可拉低國(guó)內(nèi)能源基礎(chǔ)原料成本、公用事業(yè)服務(wù)等生產(chǎn)要素價(jià)格，進(jìn)一步壓縮生產(chǎn)成本，進(jìn)而有效提升我國(guó)出口產(chǎn)品的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。

最后，可促進(jìn)產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級(jí)，培育新的增長(zhǎng)點(diǎn)。

若將全國(guó)每年消費(fèi)的19.2億噸低階煤采用該技術(shù)加工利用，可產(chǎn)成品油1.37億噸，LNG0.81萬(wàn)噸，發(fā)電3.22萬(wàn)億千瓦時(shí)，市場(chǎng)總價(jià)值約18016億元，與19.2億噸低階煤的原煤價(jià)值(約4928億元)相比，可多創(chuàng)造約13088億元的GDP。

建言：可先建示范工程再向全國(guó)推廣

《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動(dòng)計(jì)劃(2014～2020)》強(qiáng)調(diào)：積極推進(jìn)煤炭分級(jí)分質(zhì)梯級(jí)利用。 這為推廣低階煤低溫?zé)峤饷河蜌怆娨惑w化多聯(lián)產(chǎn)提供了難得的機(jī)遇。為此筆者建議：

將低階煤低溫?zé)峤饷河蜌怆娨惑w化多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)列入十三五 國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃優(yōu)先啟動(dòng)專項(xiàng)。重點(diǎn)攻關(guān)熱解裝置工藝優(yōu)化與設(shè)備定型、熱解裝置大型化開發(fā)、提質(zhì)煤適應(yīng)性研究、煤焦油加氫、煤氣制氫聯(lián)產(chǎn)LNG、低階煤低溫?zé)峤馀c燃煤鍋爐發(fā)電耦合等技術(shù)問(wèn)題，在國(guó)家規(guī)劃的煤炭、煤電基地內(nèi)，選擇一種較為成熟的低階煤低溫?zé)峤饧夹g(shù)，建設(shè)一個(gè)低階煤低溫?zé)峤饷河蜌怆娨惑w化多聯(lián)產(chǎn)示范項(xiàng)目，作為國(guó)家煤炭清潔高效利用的重點(diǎn)示范工程。在示范項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行基礎(chǔ)上，國(guó)家適時(shí)組織驗(yàn)收，達(dá)標(biāo)后，有計(jì)劃、有步驟地在全國(guó)范圍內(nèi)推廣應(yīng)用低階煤低溫?zé)峤饷河蜌怆娨惑w化多聯(lián)產(chǎn)工藝。