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中圖分類(lèi)號(hào):TF526+.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
一、煤氣化技術(shù)的選擇
煤氣化是煤化工的龍頭和基礎(chǔ),在相當(dāng)程度上影響煤化工項(xiàng)目的效率、成本和發(fā)展。我國(guó)從70年代開(kāi)始,先后引進(jìn)了魯奇、德士古、殼牌等技術(shù),國(guó)內(nèi)各大專(zhuān)院校和科研院所聯(lián)合相關(guān)企業(yè)在引進(jìn)技術(shù)消化吸收的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了各種不同特色的煤氣化技術(shù),取得了長(zhǎng)足進(jìn)步,有些技術(shù)指標(biāo)已經(jīng)很先進(jìn),但核心技術(shù)沒(méi)有大的突破。
與魯奇氣化技術(shù)相似的有常壓固定床和熔渣氣化BGL等;與GE氣化技術(shù)相似的有四噴嘴對(duì)置爐、清華爐等;與殼牌氣化技術(shù)相似的有GSP、航天爐、五環(huán)爐等;與熔渣流化床技術(shù)相似的有灰熔聚爐等;與非熔渣流化床技術(shù)相似的有TRIG爐以及正在發(fā)展的褐煤提質(zhì)爐等。煤氣化技術(shù)是一個(gè)復(fù)雜的技術(shù)組合體,涉及到煤炭科學(xué)和煤炭化學(xué),材料科學(xué)和材料應(yīng)用科學(xué),工程設(shè)計(jì)和裝備制造。而工廠的組織和管理是確保煤氣化裝置正常運(yùn)行的關(guān)鍵。煤氣化技術(shù)的發(fā)展應(yīng)在提高轉(zhuǎn)化率和煤種適應(yīng)性上下功夫。積極開(kāi)發(fā)和研究對(duì)高水分、高灰分、高硫分低熱值的低階煤的高效轉(zhuǎn)化利用。應(yīng)以碳轉(zhuǎn)化率、冷煤氣效率、單位一氧化碳加氫氣氣化島投資、氧耗、電耗、水耗、等綜合能耗指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)煤氣化技術(shù)的相對(duì)優(yōu)劣。另外煤氣化技術(shù)的安全性、清潔性、可操控性和檢修維護(hù)費(fèi)用的高低也很重要。選擇什么樣的煤氣化技術(shù)很關(guān)鍵。目前世界上還沒(méi)有萬(wàn)能的氣化爐或氣化技術(shù),各種煤氣化技術(shù)都有其優(yōu)缺點(diǎn),都有一定的適應(yīng)范圍。因此,在選擇煤氣化技術(shù)時(shí),要結(jié)合自身實(shí)際情況,也就是使用的煤種,中間和最終產(chǎn)品,地域的環(huán)境和水資源狀況等進(jìn)行綜合分析。尤其要對(duì)煤的性質(zhì)要有足夠的了解,選擇最適合自己的煤氣化技術(shù)。選擇本身就是個(gè)困難的過(guò)程,擇其利而避其害很不容易,一定要慎之再慎。這方面成功的例子不多,反倒是教訓(xùn)不少。尤其是在煤化工產(chǎn)業(yè)大力發(fā)展,裝置不斷大型化,產(chǎn)品更加多元化的時(shí)候,煤化工技術(shù)的選擇尤為重要。因此對(duì)煤氣化技術(shù)來(lái)說(shuō),沒(méi)有最好的,只有最適用的。
二、傳統(tǒng)煤氣化的出路
傳統(tǒng)煤化工產(chǎn)能過(guò)剩嚴(yán)重,結(jié)構(gòu)調(diào)整是未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。傳統(tǒng)煤化工包括煤煉焦產(chǎn)業(yè)鏈、煤經(jīng)合成氨制化肥產(chǎn)業(yè)鏈以及煤經(jīng)電石制PVC產(chǎn)業(yè)鏈。由于技術(shù)門(mén)檻較低,國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)煤化工行業(yè)產(chǎn)能過(guò)剩較為嚴(yán)重,綜合經(jīng)濟(jì)效益不好。只有個(gè)別企業(yè)和石油化工關(guān)聯(lián)度較高,產(chǎn)品新型、多樣的發(fā)展生存的較好,但仍然面臨產(chǎn)能過(guò)剩,競(jìng)爭(zhēng)加劇的格局。
10多年以來(lái),焦?fàn)t煤氣的加工一度是煤化工的亮點(diǎn),但最近也因焦炭市場(chǎng)疲軟導(dǎo)致氣源不足,面臨裝置開(kāi)工不足的困境。最近針對(duì)低階煤的開(kāi)發(fā)利用,國(guó)內(nèi)外科研院所和相關(guān)企業(yè)做了很多工作,有不少爐型和技術(shù)正在示范和建設(shè)。最近幾年,以合成氨、甲醇、聚氯乙烯等為代表的傳統(tǒng)煤化工產(chǎn)品重復(fù)建設(shè)也很?chē)?yán)重。這說(shuō)明絕大部分傳統(tǒng)煤化工還沒(méi)有擺脫只靠上項(xiàng)目求發(fā)展的思路。不過(guò)也有一些傳統(tǒng)煤化工企業(yè)這幾年的精力主要放在了技術(shù)創(chuàng)新和技術(shù)集成上。通過(guò)努力,合成氨裝置的能力提高了,綜合能耗下降了,裝置的自動(dòng)化水平和本質(zhì)安全度大幅提高,廢水實(shí)現(xiàn)了綜合利用,廢氣實(shí)現(xiàn)了達(dá)標(biāo)排放。這些企業(yè)的實(shí)踐告訴我們,只要做到控制產(chǎn)能、淘汰落后工藝、合理利用資源、減少環(huán)境污染,傳統(tǒng)煤化工產(chǎn)業(yè)同樣大有前途。
三、新型煤化工的核心
1、嚴(yán)格的指標(biāo)體系
新型煤化工是屬于技術(shù)密集型和投資密集型的產(chǎn)業(yè),應(yīng)采取最有利于提高經(jīng)濟(jì)效益的建設(shè)及運(yùn)行方式。新型煤化工的發(fā)展要堅(jiān)持一體化、基地化、集約化、大型化、新型化,真正轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式。
進(jìn)入“十二五”以來(lái)新型煤化工發(fā)展迅速,目前國(guó)家有關(guān)部門(mén)共收到全國(guó)各地上報(bào)的煤化工項(xiàng)目104個(gè),如果申請(qǐng)項(xiàng)目全部在“十二五”期間開(kāi)工建設(shè),投資規(guī)模將高達(dá)2萬(wàn)億元。將形成更大范圍的資源浪費(fèi)和產(chǎn)能過(guò)剩。目前,新型產(chǎn)品煤化工多集中在煤制油,煤制烯烴,煤制天然氣,煤制乙二醇等項(xiàng)目上,還是傳統(tǒng)的老觀念,只注重了產(chǎn)品的市場(chǎng)需求而忽略了資源和能源的高效清潔轉(zhuǎn)化和利用。我們不應(yīng)該簡(jiǎn)單地以產(chǎn)品來(lái)劃分新型煤化工與傳統(tǒng)煤化工。新型煤化工的概念不能僅僅只是新的煤氣化技術(shù);也不僅僅只是煤制油、煤制烯烴、煤制天然氣、煤制乙二醇這幾種煤化工產(chǎn)品;我們更不應(yīng)簡(jiǎn)單地以裝置規(guī)模為準(zhǔn)入門(mén)檻,而應(yīng)有嚴(yán)格的指標(biāo)體系。
這一指標(biāo)體系應(yīng)包括以下要素:資源的清潔高效轉(zhuǎn)化和利用,優(yōu)先使用劣質(zhì)資源就地加工轉(zhuǎn)化,選用先進(jìn)、適用、可靠的煤氣化技術(shù),環(huán)境友好,產(chǎn)生的污染物少,且容易處理和回收利用,裝置規(guī)模、技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理。
煤化工技術(shù)的核心是煤氣化,所以應(yīng)優(yōu)先就氣化島構(gòu)建指標(biāo)體系。氣化島不論采用的是什么煤氣化技術(shù),應(yīng)相對(duì)比較其單位一氧化碳加氫氣綜合能耗和單位一氧化碳加氫氣投資這一指標(biāo),當(dāng)然,污染物排放達(dá)標(biāo)和資源的綜合利用也應(yīng)是高水平的。
2、原料的選擇
氣化島比較完成后,應(yīng)根據(jù)其最終產(chǎn)品和工藝路線比較其最終的資源、能量轉(zhuǎn)化效率和二氧化碳排放量。發(fā)展的最終產(chǎn)品是為替代能源和石化產(chǎn)品的煤化工路線,不應(yīng)該以犧牲優(yōu)質(zhì)煤炭為代價(jià)。
原料的選擇以低階煤為主,能量轉(zhuǎn)化效率高,最終消費(fèi)品二氧化碳排放少。應(yīng)優(yōu)先進(jìn)行示范裝置的建設(shè),不應(yīng)大規(guī)模冒進(jìn)。只有在煤炭的清潔高效轉(zhuǎn)化和利用技術(shù)上有所突破,才算得上是真正的新型煤化工。
結(jié)束語(yǔ)
我國(guó)是世界上最大的發(fā)展中國(guó)家,但是我國(guó)的石油資源相對(duì)比較匱乏。為了滿(mǎn)足國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要,我國(guó)的石油大都是依托從其他國(guó)家進(jìn)口,因此,深入了解新型煤化工的核心,加大煤化工技術(shù)的開(kāi)發(fā)與研究,充分利用好我國(guó)豐富的煤炭資源,這些對(duì)于我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有很大的現(xiàn)實(shí)意義。同時(shí),注意煤化工所帶來(lái)的諸如資源或者環(huán)境等方面的負(fù)面效應(yīng),在煤化工業(yè)的發(fā)展中,盡量降低其所帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn),虛心學(xué)習(xí)發(fā)達(dá)國(guó)家的先進(jìn)技術(shù),取長(zhǎng)補(bǔ)短,合理定位,并從我國(guó)實(shí)際國(guó)情出發(fā),使得煤化工業(yè)真正為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)的長(zhǎng)治久安注入更強(qiáng)的動(dòng)力。我們有理由相信,煤化工在我國(guó)將擁有廣闊的前景。
參考文獻(xiàn)
[1]雍永祜. 中國(guó)煤化工發(fā)展的思考[J]. 煤化工,2007,05:1-8.
[2]王基銘. 中國(guó)煤化工發(fā)展現(xiàn)狀及對(duì)石油化工的影響[J]. 當(dāng)代石油石化,2010,06:1-6+49.
引言
化工行業(yè)發(fā)展的歷史久遠(yuǎn),種類(lèi)繁多,生產(chǎn)的工藝技術(shù)含量也愈加高,但是化工行業(yè)生產(chǎn)材料本身的性質(zhì),使得生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生許多污染物質(zhì),為保護(hù)環(huán)境增加了困難[1]。煤化工是以煤炭為原料進(jìn)行化學(xué)工藝處理,在這一化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一些氣態(tài)的、液態(tài)的、固態(tài)的產(chǎn)品以及副產(chǎn)品,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行深加工,會(huì)進(jìn)一步轉(zhuǎn)換成化工產(chǎn)品和能源。煤化工產(chǎn)品在我們的日常生活中非常普遍,例如液化氣、洗衣粉、衣服布料等都是煤化工的產(chǎn)物。
一、煤化工行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀
煤化工行業(yè)是我國(guó)煤炭產(chǎn)業(yè)鏈中的一個(gè)重要環(huán)節(jié),是能源供給的重要來(lái)源之一。近年來(lái),隨著我國(guó)對(duì)能源需求的增加,煤化工產(chǎn)業(yè)迎來(lái)了巨大的發(fā)展機(jī)遇。生態(tài)環(huán)境保護(hù)是當(dāng)今世界的一個(gè)共同主題,而解決好煤化工行業(yè)的環(huán)境保護(hù)問(wèn)題是煤化工行業(yè)的重要課題,強(qiáng)化節(jié)能減排,創(chuàng)建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型企業(yè)則是煤化工行業(yè)的發(fā)展方向,也是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一大趨向。只有勇于探索,不斷進(jìn)行行業(yè)技術(shù)革新,才能實(shí)現(xiàn)煤化工行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
(一)傳統(tǒng)煤化工的發(fā)展現(xiàn)狀
傳統(tǒng)的煤化工產(chǎn)業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的一項(xiàng)支柱產(chǎn)業(yè),我國(guó)的合成氨、焦炭等化工產(chǎn)品的的產(chǎn)量是全球最高的,廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展和科學(xué)技術(shù)日新月異的變化,傳統(tǒng)煤化工產(chǎn)業(yè)受到了巨大的影響,特別是我國(guó)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的加強(qiáng)使日益落后的傳統(tǒng)煤化工產(chǎn)業(yè)面臨著巨大的挑戰(zhàn)。
(二)新型煤化工的發(fā)展現(xiàn)狀
新型煤化工主要包括煤制烯烴、煤制油、煤制天然氣、煤制乙二醇等,我國(guó)新型煤化工的發(fā)展目前仍然處于起步階段,其主要包括的技術(shù)有空分技術(shù)、氣化技術(shù)、合成技術(shù)等[2]。雖然新型煤化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展時(shí)間還不長(zhǎng),但是基于傳統(tǒng)煤化工產(chǎn)業(yè)的資源和經(jīng)驗(yàn)的支持,在我國(guó)“十一五”期間得到了較大的發(fā)展,取得了煤化工領(lǐng)域的世界性突破,在全球首次實(shí)現(xiàn)了煤基路線烯烴的生產(chǎn)。
二、煤化工產(chǎn)生的環(huán)境問(wèn)題及對(duì)策
(一)煤化工產(chǎn)生的環(huán)境問(wèn)題
煤炭中含有無(wú)機(jī)物和有機(jī)物,在煤化工的氣化、焦化、液化的過(guò)程中,會(huì)產(chǎn)生廢氣、廢水、廢渣等很多廢棄物,這些廢棄物會(huì)污染空氣、土壤以及水資源。煤化工的流程比較復(fù)雜,在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)不可避免地產(chǎn)生一些環(huán)境污染的問(wèn)題。例如,在焦化時(shí),裝運(yùn)煤炭的過(guò)程會(huì)產(chǎn)生粉塵污染,這些在戶(hù)外產(chǎn)生的粉塵很難實(shí)現(xiàn)收集利用,它們飄散在空氣中,會(huì)損害到附近作業(yè)人員的身體。在煉化過(guò)程中,會(huì)產(chǎn)生有毒氣體和廢水,雖然經(jīng)過(guò)了澄清和分離之后再排放,但是仍然含有有害的殘留物,很難徹底清除。氣化是將固體燃料和液體燃料在氣化劑的作用下合成能源的一個(gè)過(guò)程,在氣化的過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生不同程度的污染。相對(duì)來(lái)說(shuō),液化的過(guò)程產(chǎn)生的廢氣物較少[3]。
(二)對(duì)策
在生產(chǎn)過(guò)程中,如何保護(hù)環(huán)境,歸根結(jié)底需要減少污染物的排放,同時(shí)加強(qiáng)對(duì)污染的治理。因此,除了在煤化工的污染物排放上下功夫外,還要在各個(gè)環(huán)節(jié)上加強(qiáng)預(yù)防和治理,最好能從循環(huán)利用的角度出發(fā),加強(qiáng)回收利用,努力變廢為寶,重要不僅能減少環(huán)境污染,還能節(jié)約能源,增加效益。
創(chuàng)建環(huán)境友好型產(chǎn)業(yè)可分五個(gè)階段:源頭預(yù)防階段、過(guò)程控制階段、污染治理階段、循環(huán)利用階段、環(huán)境管理階段。源頭預(yù)防是指保證煤化工生產(chǎn)達(dá)到一定的清潔標(biāo)準(zhǔn),從源頭上就開(kāi)始防治污染。過(guò)程控制則是在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)產(chǎn)品、半產(chǎn)品、副產(chǎn)品以及廢棄物進(jìn)行監(jiān)測(cè),在保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí),使排放的廢棄物符合排放標(biāo)準(zhǔn)。污染治理階段仍然是一個(gè)很關(guān)鍵的環(huán)節(jié),要求煤化工排放的廢物符合國(guó)家規(guī)定的指標(biāo),為后面的循環(huán)利用環(huán)節(jié)奠定基礎(chǔ)。循環(huán)利用階段是至關(guān)重要的一環(huán),在這個(gè)階段主要是將物質(zhì)流、水流和能流整合,經(jīng)過(guò)處理并合理利用,使整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的有機(jī)循環(huán),這樣既做到了節(jié)約成本,又實(shí)現(xiàn)了環(huán)境保護(hù)的雙重目的[4]。環(huán)境管理階段除了管理排放物、產(chǎn)品和流程外,還要培養(yǎng)和管理工作人員的環(huán)保意識(shí),加大節(jié)能減排、低碳生態(tài)的宣傳。
三、煤化工生產(chǎn)工藝節(jié)能減排技術(shù)分析
(一)煤炭高效潔凈利用的化工技術(shù)
加強(qiáng)研究煤炭加工、燃燒、轉(zhuǎn)換和污染控制等化工技術(shù),加大對(duì)煤氣化、液化、氣化聯(lián)產(chǎn)技術(shù)等潔凈煤利用的核心技術(shù)研發(fā),推動(dòng)多種煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)開(kāi)發(fā),通過(guò)對(duì)化工和熱工過(guò)程的集成優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)煤基多聯(lián)產(chǎn),同時(shí),獲得脂肪烴、芳香烴等多種高附加值的化工產(chǎn)品和氣體燃料、液體燃料、電等多種潔凈的二次能源,既達(dá)到低污染排放,又使化工產(chǎn)品或清潔燃料的生產(chǎn)過(guò)程耗能更低,使煤炭資源達(dá)到梯級(jí)綜合性利用,為潔凈煤產(chǎn)業(yè)提供技術(shù)支持。
(二)煤焦油深度加工及產(chǎn)品多元化技術(shù)
對(duì)于煤焦油加工工藝落后、環(huán)境污染嚴(yán)重、加工深度不夠等一系列現(xiàn)實(shí)問(wèn)題,要進(jìn)一步加強(qiáng)分離技術(shù)研究,加快新技術(shù)的轉(zhuǎn)化應(yīng)用,延長(zhǎng)煤焦油加工產(chǎn)業(yè)鏈條,向精細(xì)化工、醫(yī)藥等方面的高附加值深加工產(chǎn)品方面發(fā)展。研究采用冷熱流體換熱、低溫減壓蒸餾、多級(jí)循環(huán)水、熱量回收利用等新技術(shù),降低煤焦油加工中的能源消耗量。加強(qiáng)研發(fā)焦油加工過(guò)程中產(chǎn)生的廢棄物的處理技術(shù)。
(三)煤層氣、焦?fàn)t煤氣潔凈轉(zhuǎn)化及優(yōu)化利用
加強(qiáng)研發(fā)煤層氣化工技術(shù),推進(jìn)煤層氣非催化轉(zhuǎn)化制甲醇技術(shù),完善煤層氣轉(zhuǎn)化制合成氣技術(shù)。開(kāi)發(fā)煤層氣生產(chǎn)合成氨及其相關(guān)產(chǎn)品、合成油及甲烷氯化物等有機(jī)化學(xué)品、合成甲醇及其下游產(chǎn)品,以及煤層氣深加工技術(shù)的研發(fā)。通過(guò)對(duì)脫硫、脫氰、除塵等焦?fàn)t煤氣潔凈利用技術(shù)革新,推進(jìn)焦?fàn)t煤氣制備天然氣工藝創(chuàng)新,集凈化、合成、分離為一體的工藝,以及焦?fàn)t煤氣高溫?zé)崃呀庵茪渑c部分氧化重整制氫技術(shù),焦?fàn)t煤氣用于生產(chǎn)化肥、甲醇及其衍生物化學(xué)品技術(shù)。
(四)現(xiàn)代化工過(guò)程強(qiáng)化新技術(shù)及其節(jié)能環(huán)保新技術(shù)
以改造生產(chǎn)設(shè)備、降低能耗、減少污染、資源回收為目標(biāo),結(jié)合煤化工的特點(diǎn),加強(qiáng)研究化工過(guò)程強(qiáng)化技術(shù),一是開(kāi)發(fā)新型反應(yīng)器、熱交換器以及新型塔板等化工裝備技術(shù)。二是強(qiáng)化生產(chǎn)工藝過(guò)程,如反應(yīng)和分離的耦合、分離過(guò)程的耦合,研究推廣煤化工過(guò)程的新技術(shù)、新工藝,從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保的目標(biāo)。
四、結(jié)語(yǔ)
綜上所述,煤化工是我國(guó)的一項(xiàng)支柱性產(chǎn)業(yè),與我們生活密不可分,煤炭化工行業(yè)在生產(chǎn)出大量的工業(yè)和生活產(chǎn)品的同時(shí),也造成了很大程度的污染,給我國(guó)脆弱的生態(tài)環(huán)境增加了很大的負(fù)擔(dān),為生態(tài)環(huán)境保護(hù)帶來(lái)了極大的壓力。因此,在煤化工產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的同時(shí),怎樣解決好環(huán)境污染問(wèn)題,從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)同時(shí)進(jìn)行,成為了當(dāng)前的重要課題。按照科學(xué)發(fā)展的要求,促進(jìn)煤化工行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)的雙贏,努力創(chuàng)建資源節(jié)約型和環(huán)境友好型的煤化工產(chǎn)業(yè)。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:余熱回收;螺桿膨脹機(jī);實(shí)例分析
Key words: waste heat recovery;screw expander;example analysis
中圖分類(lèi)號(hào):TM617 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1006-4311(2013)11-0085-02
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作者簡(jiǎn)介:范剛(1993-),男,湖北孝感人,鄭州大學(xué)化工與能源學(xué)院2010級(jí)本科生,過(guò)程裝備與控制工程專(zhuān)業(yè);(1991-),女,河南開(kāi)封人,鄭州大學(xué)化工與能源學(xué)院2010級(jí)本科生,熱能與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè);王留陽(yáng)(1991-),女,河南南陽(yáng)人,鄭州大學(xué)化工與能源學(xué)院2010級(jí)本科生,制藥工程專(zhuān)業(yè)。
0 引言
針對(duì)一些低品位的能源,比如蒸汽,汽水混合物,如果直接排放掉的話,會(huì)造成能源的浪費(fèi),而這些工況不夠穩(wěn)定的低品位能源用汽輪機(jī)來(lái)發(fā)電的話還是比較浪費(fèi),所以就需要開(kāi)發(fā)一種新的方法,將這些低品位的能源來(lái)進(jìn)行回收利用。本文介紹了螺桿膨脹機(jī)回收化工、冶金、建材和電力等行業(yè)中所產(chǎn)生的余熱資源的回收利用,在生產(chǎn)安全的前提下,將這些余熱資源再次利用,不僅提升了能源的利用效率,還達(dá)到節(jié)能的目的。
1 現(xiàn)有余熱蒸汽回收發(fā)電技術(shù)的比較
現(xiàn)有主要的余熱發(fā)電系統(tǒng)根據(jù)利用方式一般分為兩種:?jiǎn)窝h(huán)系統(tǒng)、雙循環(huán)系統(tǒng)[1]。兩種系統(tǒng)比較如表1。由表1可知,目前的余熱發(fā)電利用技術(shù)均存在不同程度的缺陷。
2 基于螺桿膨脹機(jī)的新型高效余熱發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)
本蒸汽余熱梯級(jí)回收發(fā)電系統(tǒng)對(duì)蒸汽的回收主要分為兩個(gè)階段:
第一階段中,將余熱蒸汽直接通過(guò)螺桿膨脹機(jī),使其膨脹做功并帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電,利用過(guò)的蒸汽通過(guò)排氣口排出;第二階段中,第一階段中排出的乏汽與低沸點(diǎn)工質(zhì)換熱,使低沸點(diǎn)工質(zhì)吸熱沸騰為蒸汽,再將該蒸汽引入螺桿膨脹機(jī)進(jìn)行做功,并帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。
3 系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例計(jì)算
在煤氣化行業(yè)中,煤氣化后出口煤溫一般在600℃左右,之后采用間接水循環(huán)冷卻方式需要將其冷卻后儲(chǔ)存,這樣就使得一部分水在冷卻高溫煤的過(guò)程中獲得熱量,并轉(zhuǎn)變?yōu)榇罅考s100℃~200℃的蒸汽,使得很大一部分熱量在冷卻塔中流失,既造成了能源的浪費(fèi),水資源的浪費(fèi),同時(shí)又對(duì)環(huán)境造成了熱污染。
據(jù)調(diào)查,河南某煤化工有限公司現(xiàn)有一處放散蒸汽熱源,蒸汽壓力0.8MPa(全文均為絕對(duì)壓力),溫度170℃,流量為50t/h。基于如此大量中溫的余熱蒸汽源,本論文設(shè)想通過(guò)運(yùn)用本系統(tǒng)的基于螺桿膨脹機(jī)發(fā)電的低溫余熱梯級(jí)利用發(fā)電方式回收這部分熱量,發(fā)出的電可并入企業(yè)的電網(wǎng)直接利用。
3.1 系統(tǒng)方案
3.1.1 已知參數(shù) 本文主要是針對(duì)煤氣化余熱蒸汽源的余熱發(fā)電利用,發(fā)電系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)參數(shù)如下:①第一階段進(jìn)口蒸汽參數(shù):壓力:0.8Mpa,蒸汽溫度:170℃蒸汽流量:50t/h。②第二階段:蒸發(fā)器中蒸汽的進(jìn)口溫度為111℃,蒸汽流量30t/h。冷卻水溫度取當(dāng)?shù)丨h(huán)境年平均水溫:25℃。
3.1.2 技術(shù)方案 本文提出的發(fā)電系統(tǒng)分為兩個(gè)階段:第一階段中,蒸汽直接進(jìn)入螺桿膨脹機(jī)機(jī)組,并膨脹做功帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電,發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能,由電站廠房?jī)?nèi)的同期開(kāi)關(guān)并網(wǎng),通過(guò)電站側(cè)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)輸送至380V母線。第二階段中,階段一中排出的利用后的乏汽通過(guò)換熱器將低沸點(diǎn)有機(jī)工質(zhì)R141b加熱蒸發(fā),得到高溫高壓蒸汽,再由高溫高壓蒸汽來(lái)推動(dòng)螺桿膨脹機(jī)做功發(fā)電,從而利用未被階段一完全利用的蒸汽余熱發(fā)電。此階段發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能,亦由電站廠房?jī)?nèi)的同期開(kāi)關(guān)并網(wǎng),通過(guò)電站側(cè)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)輸送至380V母線。(圖1)
此方案對(duì)工廠的煤氣化工藝不會(huì)產(chǎn)生任何影響。此發(fā)電系統(tǒng)裝置結(jié)構(gòu)緊湊,在現(xiàn)有廠房的基礎(chǔ)上比較容易布置。同時(shí),可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)無(wú)人值守。
3.1.3 設(shè)備選型 本節(jié)主要參照查閱相關(guān)的設(shè)備選型手冊(cè),根據(jù)余熱利用發(fā)電系統(tǒng)的已知參數(shù)計(jì)算出系統(tǒng)設(shè)備的各項(xiàng)設(shè)計(jì)所需參數(shù),從而選擇適合本實(shí)例的相關(guān)設(shè)備。
①系統(tǒng)第一階段的發(fā)電系統(tǒng)。設(shè)計(jì)將50t/h的富余蒸汽直接進(jìn)入三套螺桿膨脹發(fā)電機(jī)組(并聯(lián)安裝)。經(jīng)初步計(jì)算,可裝機(jī)3套×900KW的螺桿膨脹發(fā)電機(jī)組,額定發(fā)電功率為3×830kw。
1)螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)(單臺(tái))
進(jìn)汽壓力:0.7MPa;進(jìn)汽溫度:167℃;
進(jìn)汽流量:16.7t/h;排汽壓力:0.12MPa;
排汽溫度:111℃;排氣干度:0.94;
額定功率:830KW;機(jī)型:SEPG500-900-2400-1.65-C。
2)方案主體設(shè)備清冊(cè)(表2)
②系統(tǒng)第二階段的發(fā)電系統(tǒng)。第二階段的螺桿膨脹機(jī)有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案中,主要設(shè)備有:預(yù)熱蒸發(fā)器、螺桿膨脹機(jī)、冷凝器、發(fā)電機(jī)、儲(chǔ)液罐、工質(zhì)循環(huán)泵、冷卻塔以及相關(guān)的泵、管道、閥門(mén)等。本文主要針對(duì)系統(tǒng)的主要設(shè)備加以選型,設(shè)備的選型結(jié)果見(jiàn)表(表3)。
3.2 系統(tǒng)的具體效益 系統(tǒng)每年按照工作8000h計(jì)算,在此項(xiàng)目中本系統(tǒng)的節(jié)能及經(jīng)濟(jì)效益分析如表4所示。
由上表可知,該系統(tǒng)運(yùn)行一年可為企業(yè)發(fā)電2043.2 萬(wàn)KW?h,年發(fā)電效益為1021.6萬(wàn)元/年,年節(jié)約煤量為7151.2噸,每年可減少排放15447噸。與目前將余熱蒸汽通過(guò)汽輪機(jī)直接發(fā)電的技術(shù)相比,本系統(tǒng)每年可多發(fā)22.2%的電能。
綜上所述,本系統(tǒng)提供的余熱發(fā)電解決方案,采用先進(jìn)的螺桿膨脹發(fā)電技術(shù)和完善的技術(shù)方案,在減少企業(yè)熱污染的同時(shí)提高了企業(yè)能源的利用效率。因此該解決方案是非常適宜的。本期技改工程在原有廠址內(nèi)建設(shè),因此可達(dá)到投資省、速度快和效益高的效果,該工程項(xiàng)目是可行的。
4 結(jié)論
螺桿膨脹動(dòng)力發(fā)電機(jī)余熱梯級(jí)回收發(fā)電系統(tǒng)可充分利用余熱余壓資源,將其轉(zhuǎn)換為動(dòng)力發(fā)電或直接帶動(dòng)工業(yè)中常用水泵或風(fēng)機(jī),有效節(jié)約了能源,減輕了污染。對(duì)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展、走能源節(jié)約型的發(fā)展道路意義重大。
參考文獻(xiàn):
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[中圖分類(lèi)號(hào)] TQ54 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號(hào)] 1000-405X(2013)-7-266-1
0引言
重工業(yè)是支撐國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè),其中化工行業(yè)發(fā)展的歷史久遠(yuǎn),種類(lèi)繁多,生產(chǎn)的工藝技術(shù)含量也愈加高,但是化工行業(yè)生產(chǎn)材料本身的性質(zhì),使得生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生許多污染物質(zhì),為保護(hù)環(huán)境增加了困難[1]。而煤化工行業(yè),則是以煤炭為原料的,經(jīng)過(guò)化學(xué)工業(yè)的處理,過(guò)程中產(chǎn)生的各類(lèi)物質(zhì)以及副產(chǎn)品的工業(yè),在化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中可能產(chǎn)生的氣態(tài)的、固態(tài)的以及液態(tài)的產(chǎn)品或半產(chǎn)品都是煤化工產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益來(lái)源,在此基礎(chǔ)上,再進(jìn)行深加工,進(jìn)一步轉(zhuǎn)換成化工產(chǎn)品以及能源等。煤化工產(chǎn)品在我們生活中的應(yīng)用很多,日常生活中的燃?xì)狻⒁夯瘹獾鹊群芏喽际敲夯さ漠a(chǎn)出物。
1煤化工行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀
煤化工行業(yè)是煤炭產(chǎn)業(yè)鏈中的一環(huán),是承接著煤炭和化工生產(chǎn)的中間環(huán)節(jié),也是我國(guó)現(xiàn)今市場(chǎng)中能源供給的重要來(lái)源。隨著對(duì)能源需求的不斷上升,對(duì)煤化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了巨大機(jī)遇的同時(shí),也提出了更多的要求。
1.1傳統(tǒng)煤化工的發(fā)展現(xiàn)狀
傳統(tǒng)煤化工產(chǎn)業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要支柱,一直以來(lái),我國(guó)在合成氨、焦炭等傳統(tǒng)化工產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)中都為世界產(chǎn)量最高,被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、鋼鐵鍛造和建筑建材以及輕工業(yè)等。但是金融危機(jī)以后,對(duì)傳統(tǒng)煤化工產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生了不小的影響,而環(huán)境保護(hù)意識(shí)的加強(qiáng)和新興技術(shù)的發(fā)展也使得產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)落后的傳統(tǒng)煤化工面臨巨大的挑戰(zhàn)。
1.2新型煤化工的發(fā)展現(xiàn)狀
我國(guó)新型煤化工的發(fā)展時(shí)間并不長(zhǎng),仍然處于起步階段,只建設(shè)了一些示范單位。新型煤化工的內(nèi)容主要包括煤制烯烴、煤制油、煤制天然氣和煤制乙二醇等,其主要包括的技術(shù)有空分技術(shù)、氣化技術(shù)、合成技術(shù)等[2]。新型煤化工產(chǎn)業(yè)雖然是個(gè)年輕的產(chǎn)業(yè),但是因?yàn)椤罢驹诰奕说募绨蛏稀保谖覈?guó)傳統(tǒng)煤化工產(chǎn)業(yè)的資源和經(jīng)驗(yàn)的支持,在“十一五”期間得到了長(zhǎng)足的發(fā)展,并取得了世界范圍的煤化工領(lǐng)域內(nèi)的突破,首次實(shí)現(xiàn)了煤基路線烯烴生產(chǎn),相信在日后的發(fā)展中,在得到更廣泛應(yīng)用的同時(shí)也會(huì)有更高層次的突破。
生態(tài)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)是當(dāng)今世界共同的時(shí)代主題,保證煤化工行業(yè)健康、無(wú)污染、可持續(xù)的發(fā)展是煤化工行業(yè)的發(fā)展方向,節(jié)能減排,創(chuàng)建資源節(jié)約型和環(huán)境友好型“兩型”企業(yè)是國(guó)際經(jīng)濟(jì)發(fā)展的方向,更是中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的政策要求。只有不斷進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新,勇于探索,才能實(shí)現(xiàn)煤化工企業(yè)的快速良好的發(fā)展。
2煤化工行業(yè)產(chǎn)生的環(huán)境問(wèn)題
煤炭是由有機(jī)物和無(wú)機(jī)物共同構(gòu)成的,在煤化工生產(chǎn)的焦化、氣化、液化過(guò)程中,都會(huì)產(chǎn)生大量的廢棄物,包括廢氣、廢水、廢渣等,排放的廢氣物對(duì)空氣、土壤以及水資源都有較大的污染。而煤化工工業(yè)的流程復(fù)雜,設(shè)備相對(duì)石化也并不甚完善,在回收環(huán)節(jié)時(shí)無(wú)法做到盡善盡美,不可避免地會(huì)產(chǎn)生環(huán)境問(wèn)題。
在焦化時(shí),裝煤和運(yùn)送環(huán)節(jié)產(chǎn)生粉塵,因?yàn)樵趹?hù)外作業(yè),較難實(shí)現(xiàn)收集和除塵,直接飄散在空氣中,對(duì)作業(yè)人員的身體帶來(lái)很大的損傷,而煉化過(guò)程中產(chǎn)生的有毒氣體和廢水,經(jīng)過(guò)澄清和分離后排放依舊有殘留,因?yàn)槌煞謴?fù)雜,工藝繁復(fù),投入資金多,很多煤化工企業(yè)的投入也不到位。
氣化主要是將固體的燃料和液態(tài)的燃料在氣化劑的作用下合成能源的過(guò)程,氣化后的煤渣和有害氣體的產(chǎn)生是不可避免的。相對(duì)來(lái)說(shuō),液化的過(guò)程產(chǎn)生的廢氣物較少[3]。這些生產(chǎn)過(guò)程中,產(chǎn)業(yè)鏈上出現(xiàn)的問(wèn)題是環(huán)境污染的重要來(lái)源,也是煤化工企業(yè)保護(hù)環(huán)境頭痛的環(huán)節(jié),至今尚未找到較好的解決問(wèn)題的方法。
3對(duì)策
保護(hù)環(huán)境歸根結(jié)底是治理污染,只有從源頭上切斷污染環(huán)境的“罪魁禍?zhǔn)住保皵夭莩狈侥芤粍谟酪荩澜^后患。因此,除卻在煤化工的廢物排放上下功夫之外,最主要的是在各個(gè)環(huán)節(jié)上,預(yù)防和治理相結(jié)合,從循環(huán)利用的觀念出發(fā),變廢為寶,一方面有效減緩了環(huán)境污染的問(wèn)題,另一方面也為煤化工行業(yè)增加效益。
循環(huán)利用,創(chuàng)建環(huán)境友好型產(chǎn)業(yè),分為五個(gè)階段,即源頭預(yù)防階段,過(guò)程控制階段,污染治理階段,循環(huán)利用階段,環(huán)境管理階段。
源頭預(yù)防即是保證煤化工生產(chǎn)時(shí)要達(dá)到一定的清潔標(biāo)準(zhǔn),從源頭開(kāi)始防治污染。而過(guò)程控制階段則是根據(jù)相關(guān)規(guī)定,在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)產(chǎn)品、半產(chǎn)品、副產(chǎn)品以及廢棄物進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),一方面保證了產(chǎn)品的質(zhì)量,另一方面也使得需要排放的廢氣物符合清潔和環(huán)境承受力的排放標(biāo)準(zhǔn)。污染治理階段是關(guān)鍵的一環(huán),在此過(guò)程中,要求煤化工產(chǎn)業(yè)排放的廢物在國(guó)家規(guī)定指標(biāo)之內(nèi),方便后期的環(huán)境管理環(huán)節(jié),也為后面的循環(huán)利用環(huán)節(jié)打下良好的基礎(chǔ)。而循環(huán)利用階段是所有環(huán)節(jié)中的重中之重,這一階段主要是將整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中的物質(zhì)流、水流、能流進(jìn)行整合,經(jīng)過(guò)處理后得到合理的利用,合理資源的配置,形成整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的循環(huán),做到即節(jié)約成本又能實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)[4]。最后的環(huán)境管理,除卻對(duì)排放物和產(chǎn)品以及流程的管理,還有對(duì)人員的環(huán)境保護(hù)意識(shí)的培養(yǎng)和管理,加大環(huán)境保護(hù)、節(jié)能減排、生態(tài)低碳意識(shí)的宣傳。
4結(jié)語(yǔ)
綜上所述,煤化工是我國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的產(chǎn)業(yè),也是我們生活中密不可分的工業(yè),但是不得不注意到的是,煤炭化工行業(yè)在生產(chǎn)出大量產(chǎn)品的前提下,也產(chǎn)生了很多污染物,對(duì)越來(lái)越脆弱的環(huán)境增加了負(fù)擔(dān),與生態(tài)環(huán)保的時(shí)代主題不相符合,所以,在大力發(fā)展煤化工產(chǎn)業(yè)的同時(shí),如何解決污染問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)兩全的發(fā)展模式,是當(dāng)務(wù)之急。按照科學(xué)發(fā)展的要求,適度地發(fā)展煤化工行業(yè),促進(jìn)煤化工行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)雙贏和社會(huì)的和諧穩(wěn)定,創(chuàng)建資源節(jié)約型和環(huán)境保護(hù)型的“兩型”煤化工產(chǎn)業(yè)。
參考文獻(xiàn)
[1]張國(guó)恩.發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì),努力實(shí)驗(yàn)煤炭企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[J].破產(chǎn)保護(hù)與利用,2009,100(5):4-6.
1 煤化工概述
煤化工是指以煤為原料,經(jīng)過(guò)化學(xué)加工使煤轉(zhuǎn)化為氣體、液體和固體燃料以及化學(xué)品的過(guò)程,并生產(chǎn)出各種化工產(chǎn)品的工業(yè),簡(jiǎn)稱(chēng)煤化工,主要包括煤的氣化、液化、干餾以及煤焦油加工和乙炔化工等。
煤化工開(kāi)始于18世紀(jì)后半葉,19世紀(jì)形成完整的煤化工體系,第二次世界大戰(zhàn)后,由于石油化工發(fā)展迅速,石油和天然氣成為很多化學(xué)品的生產(chǎn)原料,煤化工的在化學(xué)工業(yè)中的地位被削弱了。20世紀(jì)70年代末以來(lái),由于中東石油危機(jī),世界經(jīng)濟(jì)大國(guó)開(kāi)始重視能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的調(diào)整,進(jìn)入21世紀(jì)后,國(guó)際社會(huì)對(duì)控制溫室氣體排放呼聲日漸高漲,使煤炭的高效和低碳化利用得到越來(lái)越多的關(guān)注,煤化工再度成為化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展重點(diǎn)。
現(xiàn)代煤化工也稱(chēng)新型煤化工是指以煤氣化為龍頭以一碳化工技術(shù)為基礎(chǔ),合成、制取各種化工產(chǎn)品和燃料油等,包括煤制油,煤制烯烴,煤制二甲醚,煤制甲烷氣,煤制乙二醇等,大多屬于現(xiàn)有石化產(chǎn)品的替代品,目前尚處于發(fā)展初期。
2 我國(guó)煤化工產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀
經(jīng)過(guò)幾十年的努力,我國(guó)煤化工產(chǎn)業(yè)取得了長(zhǎng)足發(fā)展,正逐漸從以焦炭、電石、合成氨為主的傳統(tǒng)煤化工向石油替代品為主的現(xiàn)代煤化工轉(zhuǎn)變。這有利于推動(dòng)石油替代戰(zhàn)略的實(shí)施,保證我國(guó)的能源安全,實(shí)現(xiàn)能源多樣化,促進(jìn)后石油時(shí)代化學(xué)工業(yè)可持續(xù)發(fā)展。
煤化工行業(yè)的發(fā)展對(duì)于緩解我國(guó)石油、天然氣等優(yōu)質(zhì)能源供求矛盾,促進(jìn)鋼鐵等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展發(fā)揮了重要的作用。但是,以煤為原料的煤化工行業(yè)在短短幾年內(nèi)迅速升溫,全國(guó)各地?cái)M上和新上的煤化工項(xiàng)目不斷增多,項(xiàng)目規(guī)模大小不一。我國(guó)煤化工過(guò)熱的突出表現(xiàn)就是“逢煤必化”。為謀求把資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì),幾乎所有煤產(chǎn)地甚至煤炭調(diào)入地區(qū)都要大力發(fā)展煤化工,煤化工“大干快上”的勢(shì)頭正在不斷謀劃。其中,晉蒙寧陜疆等資源型省區(qū)甚至紛紛出臺(tái)了煤化工扶持政策,以期成為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要依托。
國(guó)家發(fā)改委曾經(jīng)在2006年7月、9月,2008年10月三次緊急叫停煤化工項(xiàng)目,但國(guó)內(nèi)煤化工產(chǎn)能仍然增長(zhǎng)迅速。規(guī)劃將煤化工打造成支柱產(chǎn)業(yè)的省份接近20個(gè),其中不乏一些煤炭資源調(diào)入大省和一些已被國(guó)務(wù)院確立為“資源枯竭型轉(zhuǎn)型城市”的地區(qū)。2009年9月底國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)并轉(zhuǎn)發(fā)了十部委上報(bào)的 《關(guān)于抑制部分行業(yè)產(chǎn)能過(guò)剩和重復(fù)建設(shè)引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的若干意見(jiàn)》,明確提出今后3年原則上不再安排新的現(xiàn)代煤化工試點(diǎn)項(xiàng)目。然而,僅僅相隔十幾天,國(guó)內(nèi)煤化工投資規(guī)模就被刷新。10月19日,山西安澤縣總投資102.5億元,項(xiàng)目包括300萬(wàn)噸甲醇、200萬(wàn)噸二甲醚,目標(biāo)是成為全國(guó)最大的煤化工項(xiàng)目。11月3日神華集團(tuán)與美國(guó)陶氏化學(xué)公司合建的煤化工項(xiàng)目在陜西榆林奠基,項(xiàng)目一期計(jì)劃投資100億美元,將形成年產(chǎn)332萬(wàn)噸甲醇、122萬(wàn)噸甲醇制烯烴生產(chǎn)能力,目標(biāo)是成為世界單體最大的煤化工項(xiàng)目。另外,中電投集團(tuán)兩大煤制天然氣項(xiàng)目相繼開(kāi)工建設(shè),總投資額超過(guò)500億元。中煤能源集團(tuán)有限公司除鄂爾多斯300萬(wàn)噸二甲醚外,還計(jì)劃全力進(jìn)軍煤制烯烴、煤制天然氣等煤化工細(xì)分產(chǎn)業(yè)。此外還有神寧300萬(wàn)噸煤炭間接液化等若干特大型煤化工項(xiàng)目緊隨其后。
國(guó)內(nèi)新型煤化工產(chǎn)品的規(guī)劃產(chǎn)能更是已達(dá)天文數(shù)字。據(jù)悉,目前煤基二甲醚的在建以及規(guī)劃產(chǎn)能達(dá)到4000萬(wàn)噸/年,大約是2008年全年二甲醚表觀消費(fèi)量的20倍;雖然國(guó)內(nèi)尚無(wú)煤制烯烴的大規(guī)模商業(yè)化運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),但是國(guó)內(nèi)煤制烯烴的在建及規(guī)劃產(chǎn)能也已經(jīng)達(dá)到2000萬(wàn)噸/年。在國(guó)家緊急叫停煤制油之后,不少企業(yè)轉(zhuǎn)而發(fā)展風(fēng)險(xiǎn)更大的煤制天然氣,目前國(guó)家有關(guān)部門(mén)核準(zhǔn)的煤制天然氣項(xiàng)目不過(guò)4個(gè),產(chǎn)能110億立方米/年左右,但是跟風(fēng)而建的煤制天然氣項(xiàng)目達(dá)到14個(gè),產(chǎn)能接近550億立方米/年。于是,2010年6月18日,國(guó)家發(fā)展改革委下發(fā)《關(guān)于規(guī)范煤制天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展有關(guān)事項(xiàng)的通知》,將地方先前的煤制氣及配套項(xiàng)目的審批權(quán)上收。據(jù)了解,目前現(xiàn)代煤化工擬建投資加預(yù)算,已經(jīng)超過(guò)了1萬(wàn)億,且投資還在呈逐步增加的態(tài)勢(shì)。而煤化工作為資金密集型、技術(shù)密集型和資源密集型行業(yè),目前其經(jīng)濟(jì)性并沒(méi)有得到充分論證和認(rèn)可,國(guó)內(nèi)當(dāng)前正在運(yùn)營(yíng)的項(xiàng)目,較大部分處于試點(diǎn)階段。 轉(zhuǎn)貼于
雖然國(guó)家屢屢警示,但以央企陣營(yíng)為代表的各大企業(yè)近年來(lái)一直沒(méi)有放慢投資煤化工的腳步,而地方政府也充分“迎合”了央企“跑馬圈地”的訴求,“拿央企作為地方發(fā)展煤化工的擋箭牌”。為什么會(huì)出現(xiàn)如此瘋狂的投資沖動(dòng)和熱情呢?首先,地方政府唯GDP論的政績(jī)觀根深蒂固,煤化工產(chǎn)業(yè)投資強(qiáng)度大,拉動(dòng)GDP效應(yīng)明顯,央企的進(jìn)入能給當(dāng)?shù)氐腉DP增長(zhǎng)帶來(lái)好處;其次,相關(guān)企業(yè)風(fēng)險(xiǎn)控制觀念缺失,“以資源為王”觀念根深蒂固。再次,產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向缺乏有效引導(dǎo)。這些問(wèn)題的存在,對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)持續(xù)、健康、穩(wěn)步發(fā)展將產(chǎn)生負(fù)面影響。
3 我國(guó)煤化工產(chǎn)業(yè)該如何發(fā)展
我國(guó)是一個(gè)“缺油少氣富煤”的國(guó)家,能源結(jié)構(gòu)以煤為主,在國(guó)際原油價(jià)格持續(xù)走高,原油和煤炭之間的比價(jià)逐步被拉大的情形下,利用國(guó)內(nèi)相對(duì)豐富的煤炭資源,適度發(fā)展現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè),部分替代石化產(chǎn)品有其合理性和必然性。
煤化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展不僅關(guān)系我國(guó)化學(xué)工業(yè)發(fā)展道路,也涉及國(guó)家能源安全。要從國(guó)家整體利益出發(fā),站在全局的高度,以戰(zhàn)略的眼光來(lái)審視世界化學(xué)工業(yè)的發(fā)展潮流和我國(guó)的現(xiàn)實(shí),必須要以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo),按可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求,探索符合中國(guó)國(guó)情的煤化工發(fā)展道路。
對(duì)傳統(tǒng)煤化工產(chǎn)業(yè),大力推進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,淘汰落后生產(chǎn)工藝,優(yōu)化原料路線,以節(jié)能、降耗、減排為目標(biāo),提高工藝技術(shù)水平;同時(shí),大力促進(jìn)企業(yè)組織結(jié)構(gòu)調(diào)整,通過(guò)上大壓小、產(chǎn)能置換等方式,優(yōu)化產(chǎn)業(yè)布局,利用技術(shù)進(jìn)步逐步解決產(chǎn)能過(guò)剩問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)和發(fā)展模式轉(zhuǎn)變,提高行業(yè)整體競(jìng)爭(zhēng)力。
現(xiàn)代煤化工是屬于技術(shù)密集型和投資密集型的產(chǎn)業(yè),應(yīng)采取最有利于提高經(jīng)濟(jì)效益的建設(shè)及運(yùn)行方式。現(xiàn)代煤化工的發(fā)展要堅(jiān)持一體化、基地化、大型化、現(xiàn)代化和集約化,真正轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式。在新形勢(shì)下我國(guó)煤化工能否可持續(xù)發(fā)展取決于環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)效益兩方面是否都能過(guò)關(guān)。現(xiàn)代煤化工要立足于可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,有序推進(jìn)現(xiàn)代煤化工先進(jìn)技術(shù)示范工程建設(shè),同時(shí)在具備煤資源、水資源、環(huán)境狀況以及交通運(yùn)輸?shù)葪l件的地區(qū),適當(dāng)合理布局以煤氣化為基礎(chǔ)的煤化工多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)示范工程,如煤基甲醇—燃?xì)饴?lián)合循環(huán)發(fā)電(煤基多聯(lián)產(chǎn)IGCC系統(tǒng))加二氧化碳捕集系統(tǒng)(CCS)等,試點(diǎn)能源-化工-環(huán)保一體化循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈,探索現(xiàn)代煤化工的發(fā)展模式。通過(guò)集成優(yōu)化,使能量流、物質(zhì)流、火用流梯級(jí)利用,而且煤基熱電化多聯(lián)產(chǎn)這一集資源、能源、環(huán)境一體化系統(tǒng),顯然優(yōu)于生產(chǎn)某種單一產(chǎn)品的煤化工發(fā)展思路,被專(zhuān)家認(rèn)為是“綜合解決我國(guó)能源問(wèn)題的重要方案”。如果將這一認(rèn)識(shí)拓寬至從煤的開(kāi)采洗選,通過(guò)焦化、氣化、液化等組成的化工產(chǎn)品鏈,與發(fā)電、供熱、污水處理、建材等集成優(yōu)化,就可以形成循環(huán)經(jīng)濟(jì)型的煤炭能源化工,將全面實(shí)現(xiàn)煤的清潔高效利用。也就是說(shuō),科學(xué)發(fā)展煤化工必須要以煤的清潔高效利用為前提,而不是不顧代價(jià)地去獲取終端產(chǎn)品與石油化工產(chǎn)品簡(jiǎn)單比價(jià)上的盈利性。在水環(huán)境和生態(tài)環(huán)境均十分脆弱的西部富煤地區(qū)發(fā)展煤化工,尤其應(yīng)遏制住攫取利潤(rùn)的原始沖動(dòng)。
中央政府各部門(mén)近期在多個(gè)場(chǎng)合表態(tài),“十二五”期間煤化工產(chǎn)業(yè)政策的閘門(mén)將關(guān)的更緊。2011年4月12日,發(fā)改委公布了《關(guān)于規(guī)范煤化工產(chǎn)業(yè)有序發(fā)展的通知》,對(duì)幾乎所有煤化工領(lǐng)域內(nèi)的細(xì)分行業(yè)都做出了嚴(yán)格的限制。規(guī)定在新的核準(zhǔn)目錄出臺(tái)之前,年產(chǎn)50萬(wàn)噸及以下煤經(jīng)甲醇制烯烴項(xiàng)目,年產(chǎn)100萬(wàn)噸及以下煤制甲醇項(xiàng)目,年產(chǎn)100萬(wàn)噸及以下煤制二甲醚項(xiàng)目,年產(chǎn)100萬(wàn)噸及以下煤制油項(xiàng)目,年產(chǎn)20億立方米及以下煤制天然氣項(xiàng)目,年產(chǎn)20萬(wàn)噸及以下煤制乙二醇項(xiàng)目都將被禁止。 這意味著一度炒得火熱的煤化工投資熱潮將得到遏制,大唐一位煤化工專(zhuān)家稱(chēng),發(fā)改委的此項(xiàng)政策更加量化,而不像以往那樣“模糊”。 發(fā)改委此次之所以明令叫停不符合要求的煤化工項(xiàng)目,是因?yàn)閲?guó)內(nèi)的煤化工項(xiàng)目投資過(guò)熱,導(dǎo)致出現(xiàn)了嚴(yán)重的產(chǎn)能過(guò)剩現(xiàn)象。業(yè)界認(rèn)為,此舉將進(jìn)一步提高煤化工行業(yè)門(mén)檻,對(duì)中小煤化工企業(yè)以及后來(lái)者將樹(shù)立更高的門(mén)檻和更嚴(yán)格的市場(chǎng)環(huán)境,而對(duì)已具備規(guī)模、資源與技術(shù)優(yōu)勢(shì)的煤化工企業(yè)則是利好。另外,煤炭供應(yīng)要優(yōu)先滿(mǎn)足群眾生活和發(fā)電需要,嚴(yán)禁擠占生活、生態(tài)和農(nóng)業(yè)用水發(fā)展煤化工,對(duì)取水量已達(dá)到或超過(guò)控制指標(biāo)的地區(qū),暫停審批煤化工項(xiàng)目新增取水;對(duì)不符合產(chǎn)業(yè)政策等規(guī)定的煤化工項(xiàng)目,一律不批準(zhǔn)用地,不得發(fā)放貸款,不得通過(guò)資本市場(chǎng)融資,嚴(yán)格防止財(cái)政性資金流向產(chǎn)能過(guò)剩的煤化工項(xiàng)目。 轉(zhuǎn)貼于
合成甲醇是煤化工技術(shù)在能源轉(zhuǎn)換背景下研究開(kāi)發(fā)的,其宗旨是以水煤氣為原料,擴(kuò)大炭資源的使用范圍,緩和石油危機(jī)。隨著天然氣資源的大量開(kāi)發(fā),加之天然氣轉(zhuǎn)換合成氣技術(shù)日益成熟,使以天然氣為原料經(jīng)合成氣合成的甲醇比以煤炭為原料經(jīng)合成氣合成的甲醇在市場(chǎng)上更具競(jìng)爭(zhēng)力。因此在合成甲醇的原料中,用得最多的是天然氣。70年代,大型甲醇廠均以天然氣為合成甲醇的原料。但是到80年代末,隨著生產(chǎn)規(guī)模的日益擴(kuò)大,以煤合成甲醇的成本大幅度降低,與天然氣合成甲醇相當(dāng),所以在近幾年來(lái)又有回到煤合成甲醇的趨勢(shì),預(yù)計(jì)未來(lái)甲醇合成工業(yè)仍以煤炭資源為主。
一、氯甲烷水解
在常壓、溫度為573~620K 的操作條件下,氯甲烷在堿性溶液中可以水解制取甲醇。
氯甲烷的轉(zhuǎn)化率為98%,甲醇得率為67%。該工藝雖然簡(jiǎn)單,同時(shí)又是令人所期望的常壓操作,甲醇產(chǎn)率和氯甲醇的轉(zhuǎn)化率也比較理想,但是迄今為止此法尚未得到工業(yè)應(yīng)用。其原因是氯甲烷是以氯化鈣的形式損失,成本太高。盡管如此,這還是實(shí)驗(yàn)室制備甲醇的一種常用方法。
二、甲烷氧化工藝
甲烷可以直接氧化合成甲醇, 在熱力學(xué)上是可行的, 分為催化選擇性氧化和非催化氧化兩種方法。
1.催化氧化法
目前催化氧化的工藝技術(shù)是基于天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化即部分氧化成甲醇后再部分氧化成合成氣。但是,由于活化甲烷分子比較困難,所以氧化甲烷的條件很苛刻。鑒于甲烷氧化為甲醇后又極容易再度氧化成二氧化碳和氫氣,所以從熱力學(xué)上考慮,目的產(chǎn)物甲醇是不穩(wěn)定的。因此,選擇甲烷氧化制甲醇的催化劑必須具備高的選擇性,同時(shí)又具有較好的穩(wěn)定性[1]。一般的催化劑隨溫度的升高,甲烷的轉(zhuǎn)化率升高,而甲醇的選擇性則降低。典型的較理想的催化劑的轉(zhuǎn)化率只有5%,甲醇的選擇性只有50%,其他產(chǎn)物主要是甲醛、甲酸,約占40%。
2.間接氧化法
甲烷無(wú)催化劑直接選擇氧化制甲醇的研究始于1980年,F(xiàn)rancis[4]Michael[5]等人作了大量的工作,他們?cè)?992年分別各自研究了沒(méi)有催化劑存在條件下,如何控制甲烷部分氧化成甲醇。他們認(rèn)為,該法能夠大量降低投資和能耗,但控制條件較為苛刻。原料中不宜存在某些烴類(lèi),否則將降低轉(zhuǎn)化率,氧含量宜在8%左右,過(guò)小則轉(zhuǎn)化率降低,過(guò)大則氧化過(guò)度,操作條件在644~755K,9Mpa,宜采用小直徑反應(yīng)器。所得甲醇收率(摩爾分?jǐn)?shù))為217%, Hunter 等人在溫度為723K、6MPa的壓力操作條件下,所得收率(摩爾分?jǐn)?shù)),可達(dá)8~9%。據(jù)報(bào)道經(jīng)濟(jì)可行的轉(zhuǎn)化率(摩爾分?jǐn)?shù))為10~15%。
三、生物催化氧化法
除了甲烷選擇控制催化制取甲醇外,國(guó)內(nèi)中科院蘭化所尉遲力[8]等對(duì)甲烷生物催化氧化制甲醇進(jìn)行了研究,據(jù)報(bào)道加氧酶的活性可為1kg酶1h生產(chǎn)2.02kg甲醇。他認(rèn)為,由于大部分甲醇被甲醇脫氫酶繼續(xù)氧化、代謝掉,尋找更好的抑制甲醇繼續(xù)氧化的抑制劑,提高酶穩(wěn)定性減少,酶活性的損失是甲烷生物催化氧化制甲醇的關(guān)鍵。
四、煤、氣、油綜合利用工藝
采用煤氣化、天然氣轉(zhuǎn)化、渣油裂解(DCC)裝置的副產(chǎn)氣(CH4和H2 )作為生產(chǎn)甲醇的原料,經(jīng)成分配比后生產(chǎn)甲醇,實(shí)現(xiàn)了原料的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),多種能源的綜合利用,達(dá)到了循環(huán)經(jīng)濟(jì)的目的。
五、CO2 加氫工藝
近年來(lái),CO2 加氫制取甲醇引起了各國(guó)科學(xué)家的興趣,成為甲醇合成的一個(gè)新的研究方向。環(huán)境問(wèn)題日益引起人們的警惕,據(jù)悉全世界大約每年向大氣排放35億t的CO2 (以每年消耗10億t標(biāo)準(zhǔn)煤計(jì)算),CO2 引起的溫室效應(yīng),已經(jīng)影響到全世界的氣候變化。歐共體、 日本等1990年在135個(gè)國(guó)家和地區(qū)參加的會(huì)議上承諾控制和減CO2 的排放量,美國(guó)答應(yīng)每年提供7500萬(wàn)美元用于CO2 綜合開(kāi)發(fā)和利用[9]。用CO2 制取甲醇便成為甲醇合成的新課題,尤其是近年來(lái)連續(xù)發(fā)現(xiàn)CO2 大氣田以及CO2 礦源,把這一課題又賦予新的意義。
由于二氧化碳的惰性以及熱力學(xué)上的不利因素,使用二氧化碳難以活化還原,一般催化劑都存在甲醇選擇性不高、 CO2 轉(zhuǎn)化率低的不足。開(kāi)發(fā)新型催化劑, 提高催化劑的活性和甲醇選擇性是目前O2 加氫制甲醇的研究重點(diǎn)。
不少學(xué)者對(duì)這一課題進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)研究,取得了可喜的成就,到目前為止已經(jīng)有了中試裝置。例如, 80年代初,HolderTopsUe公司利用煉油廠的廢氣中的H2 和CO2 直接合成甲醇,開(kāi)發(fā)了一種CO2 加氫催化劑,仍以Cu-Zn為主,已完成中試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在280e、120MPa的操作條件下,將H2 、CO2 通過(guò)催化劑絕熱反應(yīng)即可得到燃料用的或有機(jī)合成用的甲醇,還有醚、酯等少量副產(chǎn)物。東京瓦斯公司古田博貴等人用 CO2 和H2 在Cu-Zn-Al催化劑上合成甲醇,壓力3~9Mpa,溫度250~300e,空速5200~14000h-1,原料氣中H2與CO2 的摩爾比為3~416,CO2 轉(zhuǎn)化率為20%。
引言
大唐國(guó)際多倫煤化工項(xiàng)目是我國(guó)“十二五”規(guī)劃重大化工項(xiàng)目之一,它橫跨氣化、變換、低溫甲醇洗、甲醇?jí)嚎s合成四大工段,涵蓋三項(xiàng)世界之最,項(xiàng)目從2008年開(kāi)始建設(shè)。然而,進(jìn)行前述工序的前提就是將褐煤干燥。通過(guò)國(guó)外調(diào)研,發(fā)現(xiàn)德國(guó)ZEMAG(澤瑪克)的管式干燥機(jī)運(yùn)行安全可靠,干燥程度深,在褐煤氣化中廣泛應(yīng)用,遂決定采用管式干燥機(jī)。由于管式干燥機(jī)進(jìn)口費(fèi)用大(是國(guó)產(chǎn)費(fèi)用的3倍),我廠在大唐國(guó)際的應(yīng)邀下從2006年開(kāi)始研發(fā)設(shè)計(jì)管式干燥機(jī)。管式干燥機(jī)是一個(gè)傾斜的多管式回轉(zhuǎn)圓筒,筒體外徑5.3m,長(zhǎng)度8.0m,傾角12°,干燥管數(shù)量1548根,干燥管通過(guò)前后端管板固定,整體重量達(dá)225t。筒體中心由長(zhǎng)約10.3m的軸支撐在兩端的軸承座上,大齒圈安裝在干燥機(jī)前端,電機(jī)通過(guò)減速器帶動(dòng)小齒輪,小齒輪和大齒輪嚙合傳動(dòng),干燥機(jī)額定轉(zhuǎn)速8rad/min,下圖為管式干燥機(jī)結(jié)構(gòu)外形圖。根據(jù)輸煤車(chē)間設(shè)計(jì)布置,干燥機(jī)前端安裝在11m鋼梁平臺(tái),后端安裝在9m平臺(tái)[1]。
圖1 管式干燥機(jī)結(jié)構(gòu)外形圖
1-進(jìn)料口 2-進(jìn)汽管路 3-進(jìn)料端軸承箱 4-大齒圈 5-傳動(dòng)裝置 6-筒體
7-帶螺旋片的換熱管 8-載濕氣體出口 9-出汽管路 10-出料端軸承箱 11-出料口 12-軸
1.干燥機(jī)組裝方案的確定
由于干燥機(jī)單機(jī)重量大,整體直徑達(dá)5.3m,若在制造廠內(nèi)組裝后再運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)能節(jié)省不少現(xiàn)場(chǎng)安裝費(fèi)用,并且組裝工器具較為齊全,但是整體直徑加運(yùn)輸車(chē)體高度達(dá)6m,超過(guò)我國(guó)公路運(yùn)輸限高的要求。經(jīng)過(guò)開(kāi)會(huì)討論決定干燥機(jī)分中心軸、干燥管、管板、筒體(分三段)、進(jìn)出料裝置、進(jìn)出汽管路、傳動(dòng)裝置七部分廠內(nèi)加工好,運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)再組裝。[2]
1.1中心軸組裝方案選擇[3]
根據(jù)受力分析,干燥機(jī)載荷全部傳遞到干燥機(jī)中心軸前后端,中心軸組裝好壞直接關(guān)系到干燥機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)行。關(guān)于中心軸的組裝主要有兩種工法,第一種:將中心軸制造成一根整軸進(jìn)行熱處理和機(jī)加工,這樣能保證干燥機(jī)軸頸有較好的同軸度。根據(jù)國(guó)外干燥機(jī)制造調(diào)研,就是將中心軸做成一根整軸,它要求制造廠具備大型軸類(lèi)設(shè)備機(jī)加工能力。但是,此方案造成孔板同軸的環(huán)焊縫為立焊,增加了操作難度,消除焊接應(yīng)力難度較大。第二種,通過(guò)干燥機(jī)受力分析,得知干燥機(jī)荷載主要集中在中心軸前后端軸頸,這樣將中心軸分為三段制造,再現(xiàn)場(chǎng)組焊。前端軸頸、后端軸頸采用ZG35GrMo高合金鋼制造。此種方案中心軸同軸度的調(diào)整、空心軸內(nèi)外焊接消除應(yīng)力是關(guān)鍵控制工序。根據(jù)我廠目前加工能力不夠、現(xiàn)場(chǎng)組裝情況決定采用第二種方法將中心軸進(jìn)行組裝。
圖2 中心軸組裝劃分
1.2管板組裝方案選擇[3]
管板的制造和組裝也是干燥機(jī)安裝重大工序。在一個(gè)5.3m直徑,厚90mm的16MnR鋼板上如何加工出1548個(gè)孔成為關(guān)鍵問(wèn)題。最初方案擬采用三塊120°料進(jìn)行拼接。后根據(jù)受力分析,干燥機(jī)在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),轉(zhuǎn)矩通過(guò)管板傳遞到干燥管上,干燥管數(shù)量多,所以轉(zhuǎn)動(dòng)力矩也大,采用此方法,會(huì)引起管板強(qiáng)度下降。通過(guò)討論最終決定采用一塊長(zhǎng)方形板,寬大于1.4m(在中間開(kāi)出φ1400的圓),另外用兩塊鋼板補(bǔ)缺,拼成整圓。然后通過(guò)車(chē)床采用模具定位加工出1548個(gè)小孔,然后再闊孔到設(shè)計(jì)尺寸。這樣加工復(fù)雜,但保證了管板的整體性。
圖3 管板組裝方案對(duì)比
1.3干燥機(jī)組裝流程[4]
干燥機(jī)前端橫梁安裝中心軸組裝管板焊接、組裝對(duì)中、校準(zhǔn)同軸度焊接筒體穿管焊接出汽管路組裝水壓試驗(yàn)安裝前后端軸承箱、軸承座干燥機(jī)運(yùn)輸、吊裝干燥機(jī)后端橫梁安裝調(diào)標(biāo)高及傾斜度安裝驅(qū)動(dòng)裝置對(duì)中、校準(zhǔn)傳動(dòng)部件安裝干燥機(jī)進(jìn)、出料裝置安裝進(jìn)汽管路安裝保溫層
2.干燥機(jī)吊裝方案
干燥機(jī)吊裝屬于超過(guò)一定重量的分部分項(xiàng)工程,所以施工前進(jìn)行了吊裝專(zhuān)項(xiàng)方案的論證。根據(jù)在國(guó)外考察管式干燥機(jī)時(shí),看到在每臺(tái)干燥機(jī)下面有一小車(chē),后經(jīng)分析得知此小車(chē)是用來(lái)托起干燥機(jī),檢修干燥機(jī)軸承的。對(duì)此技術(shù)人員提出采用“拖排”就位干燥機(jī)的方案[5]。根據(jù)廠房設(shè)計(jì),干燥機(jī)安裝在廠房B列到D列之間,進(jìn)料端標(biāo)高11.0m,出料端標(biāo)高9.0m。吊裝步驟如下:
(1)支撐架基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)總的吊裝荷載設(shè)計(jì),不小于360t;運(yùn)輸滑道總荷載按310t考慮。
(2)根據(jù)設(shè)備尺寸及廠房結(jié)構(gòu)制作專(zhuān)用于干燥機(jī)吊裝的支撐架、行走架、吊裝扁擔(dān)、運(yùn)輸滑道等工具,準(zhǔn)備4臺(tái)100t液壓提升裝置及鋼絞線、貓爪等附屬工具,準(zhǔn)備1臺(tái)10t卷?yè)P(yáng)機(jī)和1對(duì)30t滑輪組。
(3)安裝液壓提升裝置及其支撐架、行走架、運(yùn)輸滑道,穿鋼絞線,采用鋼絲繩進(jìn)行連接吊裝扁擔(dān)與干燥機(jī)、運(yùn)輸滑道與支撐架。
(4)15臺(tái)干燥機(jī)組裝后運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng),采用1臺(tái)500t履帶吊將干燥機(jī)起吊至9.5m,然后用一臺(tái)30t汽車(chē)吊斜拉其進(jìn)入廠房?jī)?nèi),平穩(wěn)安放在支撐架上。
(5)采用卷?yè)P(yáng)機(jī)拖動(dòng)行走架至廠房?jī)?nèi)干燥機(jī)就位位置,采用4臺(tái)100t液壓提升裝置調(diào)整干燥機(jī)位置,安裝支撐梁后落下干燥機(jī)就位。
3.干燥機(jī)組裝
3.1中心軸、管板組裝
將分為三段的中心軸對(duì)準(zhǔn)后進(jìn)行焊接,然后整體加工到設(shè)計(jì)尺寸,這樣保證了軸的同軸度。然后將孔板裝在兩個(gè)胎具上和中心軸組裝在一起,用胎具保證孔板和中心軸的垂直度和同軸度,用螺栓和鋼管將胎具和中心軸鎖固,使中心軸和兩塊管板牢牢連接在一起。焊接環(huán)焊縫,再焊接筒體。
3.2 筒體臥式組對(duì)及找正工裝
(1)直線度測(cè)量[6]
筒體環(huán)縫采用臥式組對(duì),為方便筒體組對(duì),可制作外夾胎具,如圖4。將外胎具放在自制的平臺(tái)上,利用外胎具控制筒體的整體組對(duì)后直線度Δδ≤4mm。筒節(jié)0°、90°、180°、270°四個(gè)方向焊上定位塊,定位塊要經(jīng)過(guò)加工。用0.5 mm鋼絲繩進(jìn)行測(cè)量鋼絲繩放在90度直角槽中,靠M10的螺絲孔來(lái)拉緊鋼絲。
圖4 筒體直線度測(cè)量示意圖
(2)激光四點(diǎn)找正[6]
筒體組對(duì)質(zhì)量是整個(gè)設(shè)備能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵,它包括所有附件為同步加工,它們的同軸度應(yīng)具有一致性。采用四點(diǎn)激光透光找準(zhǔn)的方法來(lái)保證機(jī)身的同軸度,可在筒體4個(gè)脹圈中焊接固定環(huán),固定環(huán)的內(nèi)圓與筒體外圓同心。固定環(huán)的內(nèi)圓在加工筒節(jié)坡口時(shí)同時(shí)進(jìn)行,保證同心度不大于0.2 mm。在固定環(huán)的中間套上一個(gè)定位快,定位快的中心加工1 mm的穿透孔,利用激光直線傳播的特點(diǎn),保證四個(gè)定位快的中心孔在同一直線上。如此來(lái)保證筒體的直線度、同心度,找正示意圖如圖5。
圖5 激光四點(diǎn)找正示意圖
(3)干燥機(jī)穿管焊接[7、8]
根據(jù)在國(guó)外考察,管式干燥機(jī)干燥管同管板是采用脹接連接的,但我國(guó)目前脹接技術(shù)落后,難以保證連接強(qiáng)度(干燥管是在管板帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)的),只能采用焊接。由于干燥管數(shù)量較多,人工焊接耗時(shí)大,焊接質(zhì)量難以保證。經(jīng)過(guò)討論提出采用不填絲自動(dòng)鎢極氬弧焊工藝,電源采用直流正接,較高且持續(xù)時(shí)間較短的脈沖(峰值電流)和較小的基值電流(維弧電流),這樣穩(wěn)定了電弧也減少了焊縫夾鎢缺陷。
圖6 干燥管、管板焊接
4.干燥機(jī)水壓試驗(yàn)
管式干燥機(jī)屬于低壓容器,根據(jù)壓力容器設(shè)計(jì)規(guī)范,在使用前應(yīng)對(duì)其進(jìn)行水壓試驗(yàn)。由于工期緊張,現(xiàn)場(chǎng)組裝量大,干燥機(jī)安裝決定著下一工序。針對(duì)此局面有人建議:將干燥機(jī)組裝、吊裝就位后,再進(jìn)行水壓試驗(yàn)。由于此方法試驗(yàn)時(shí),干燥機(jī)以12°安裝在鋼架上,進(jìn)行水壓試驗(yàn)需向筒體內(nèi)注水約60t。這樣增加了干燥機(jī)軸承受力,干燥機(jī)彎曲撓度增加,影響干燥機(jī)同軸度[9],軸同軸承箱密封間隙增大,使其運(yùn)行時(shí)軸承箱漏油增大。最終決定將干燥機(jī)組裝后,在地面對(duì)其進(jìn)行水壓試驗(yàn),筒體兩端安放在與筒體相同弧度的凹槽內(nèi)。試壓過(guò)程如下:
(1)干燥機(jī)筒體中充滿(mǎn)水、筒體內(nèi)的氣體排凈,筒體外表面保持干燥,當(dāng)筒體壁溫與水溫接近時(shí),緩慢升壓至設(shè)計(jì)壓力0.5MPaG,確認(rèn)無(wú)漏后繼續(xù)升壓至試驗(yàn)壓力0.625MPaG,穩(wěn)壓30分鐘,然后降到0.5MPa,保壓足夠時(shí)間進(jìn)行檢查。檢查期間壓力應(yīng)保持不變,不得采用連續(xù)加壓來(lái)維持試驗(yàn)壓力不變。
(2)設(shè)定安全溢流閥壓力值為0.625MPa。
(3)檢查中若無(wú)破裂、變形及漏水現(xiàn)象,則視水壓試驗(yàn)合格。
(4)試壓過(guò)程中如出現(xiàn)漏點(diǎn),先做好標(biāo)記,視情況決定是否需要立即停止加壓,但不得帶壓處理和帶水處理,消缺后重新進(jìn)行試壓。
(5)在試壓過(guò)程中,記錄表1、表2的壓力值,讀數(shù)以壓力表2為準(zhǔn)。
圖7 水壓試驗(yàn)示意圖
1-帶閥門(mén)的排氣管 2-盲法蘭 3-絲堵 4-托架 5-水箱
6-打壓水泵 7-帶孔法蘭 8-裝有壓力表的絲堵 9-帶出氣閥的法蘭
5.結(jié)論
通過(guò)對(duì)大唐國(guó)際多倫煤化工管式干燥機(jī)組裝分析,得出了管式干燥機(jī)主要安裝注意事項(xiàng):
(1)干燥機(jī)荷載主要集中在中心軸前后端軸頸,將中心軸分為三段(前端軸頸、后端軸頸采用ZG35GrMo高合金鋼,中心采用16Mn)制造,再現(xiàn)場(chǎng)組焊;解決了不具備大長(zhǎng)軸加工能力的問(wèn)題。
(2)筒體采用臥式組對(duì),通過(guò)制作外夾胎具控制筒體的直線度Δδ≤4mm,采用四點(diǎn)激光透光找準(zhǔn)的方法來(lái)保證機(jī)身的同軸度
(3)干燥管同管板焊接采用不填絲自動(dòng)鎢極氬弧焊工藝,通過(guò)試焊對(duì)焊接參數(shù)進(jìn)行調(diào)整,保證了干燥機(jī)整體性強(qiáng)度。
(4)干燥機(jī)吊裝采用主吊和輔吊(斜拉作用),先吊至預(yù)定的拖排支撐架上,采用卷?yè)P(yáng)機(jī)拖動(dòng)行走架至廠房?jī)?nèi)干燥機(jī)就位位置。
開(kāi)題報(bào)告
題 目: 煤變石油的研究
姓 名:
學(xué) 號(hào):
專(zhuān)業(yè)班級(jí): 06級(jí)化學(xué)系本科班
指導(dǎo)教師:
一、選題依據(jù)(包括選擇課題的背景、選題研究的理論及實(shí)踐意義)
前一段時(shí)間,煤變石油在國(guó)內(nèi)被炒得沸沸揚(yáng)揚(yáng),旋即歸于沉寂。沸沸揚(yáng)揚(yáng)反映了人們對(duì)其技術(shù)內(nèi)涵并不很熟悉,沉寂則反映出人們對(duì)其價(jià)值的不了解,擔(dān)心水變油的誤導(dǎo)事件在神州大地重演。然而,這回可的的確確是真的,這不僅因?yàn)槲覈?guó)已掌握了世界最先進(jìn)的煤炭液化技術(shù),而且———煤變石油真的離我們并不遙遠(yuǎn)。
石油是一種重要的戰(zhàn)略物質(zhì),有了它,船艦可以乘風(fēng)破浪,汽車(chē)可以翻山越嶺,飛機(jī)可以穿云透霧……然而,近年來(lái)國(guó)際石油價(jià)格飛漲,供需差距越來(lái)越大。以我國(guó)為例,石油年消費(fèi)量約為2.5億噸,生產(chǎn)能力僅約15億噸,預(yù)計(jì)2005年和2015年消費(fèi)量將超過(guò)2.6億噸和3.1億噸,尤其若干年后石油開(kāi)采枯竭的時(shí)候,這些動(dòng)力和交通工具又該靠什么來(lái)運(yùn)行呢?不必?fù)?dān)心,聰慧的科學(xué)家們?cè)缫褳槲覀冊(cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)煤變石油的方案。
許多勘探資料都表明,全世界煤的可開(kāi)采資源是巨大的,其能量值相當(dāng)于石油資源的10倍。煤和石油的形態(tài)、形成歷史、地質(zhì)條件雖然不同,但是它們的化學(xué)組成卻大同小異。煤中約含碳80%~85%,含氫4%~5%,平均分子量在2000以上。石油含碳85%,含氫13%,平均分子量在600以?xún)?nèi)。從組成上看,它們的主要差異是含氫量和分子量的不同,因此,只要人為地改變壓力和溫度,設(shè)法使煤中的氫含量不斷提高,就可以使煤的結(jié)構(gòu)發(fā)行變異,由大分子變成小分子。當(dāng)其碳?xì)浔冉档偷胶褪拖嘟鼤r(shí),則煤就可以液化成汽油、柴油、液化石油氣、噴氣燃料等石油產(chǎn)品了。同時(shí)還可以開(kāi)發(fā)出附加值很高的上百種產(chǎn)品,如乙烯、丙烯、蠟、醇、酮、化肥等,綜合經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。
國(guó)際上經(jīng)典的煤變石油工藝是把褐煤或年輕煙煤粉與過(guò)量的重油調(diào)成糊狀(稱(chēng)為煤糊),加入一種能防止硫?qū)Υ呋瘎┲卸镜奶厥獯呋瘎诟邏焊锛訅旱?0266~70931千帕并加熱到380~500攝氏度的溫度,在隔絕空氣的條件下通入氫氣,使氫氣不斷進(jìn)入煤大分子結(jié)構(gòu)的內(nèi)部,從而使煤的高聚合環(huán)狀結(jié)構(gòu)逐步分解破壞,生成一系列芳香烴類(lèi)的液體燃料和烷烴類(lèi)的氣體燃料。一般約有60%的煤能轉(zhuǎn)化成液化燃料,30%轉(zhuǎn)化成為氣體燃料。具體來(lái)說(shuō),煤變石油的工藝可分為“直接液化”和“間接液化”兩種,從世界范圍來(lái)看,無(wú)論哪一類(lèi)液化技術(shù),都有成熟的范例。
“直接液化”是對(duì)煤進(jìn)行高壓加氫直接轉(zhuǎn)化成液體產(chǎn)品。早在第二次世界大戰(zhàn)之前,納粹德國(guó)就注意到了煤和石油的相似性,從戰(zhàn)略需要出發(fā),于1927年下令建立了世界上第一個(gè)煤炭直接液化廠,年產(chǎn)量達(dá)10萬(wàn)噸,到1944年達(dá)到423萬(wàn)噸,用來(lái)開(kāi)動(dòng)飛機(jī)和坦克。一些當(dāng)時(shí)的生產(chǎn)技術(shù),今天還在澳大利亞、德國(guó)、巴基斯坦和南非等地應(yīng)用。
“間接液化”是煤先氣化,生產(chǎn)原料氣,經(jīng)凈化后再行改質(zhì)反應(yīng),調(diào)整氫氣與一氧化碳的比例。此項(xiàng)技術(shù)主要源于南非,技術(shù)已非常成熟,煤變石油成本已低于國(guó)際油價(jià),但技術(shù)一直嚴(yán)格保密。20世紀(jì)50年代,南非為了克服進(jìn)口石油困難,成立了南非薩索爾公司,主要生產(chǎn)汽油、柴油、乙烯、醇等120多種產(chǎn)品,總產(chǎn)量達(dá)到700多萬(wàn)噸。目前,這家公司的3個(gè)液化廠,年耗煤4590萬(wàn)噸,年產(chǎn)合成油品1000萬(wàn)噸。該公司累計(jì)投資70億美元,現(xiàn)在早已回收了全部設(shè)備投資。此外,俄羅斯、美國(guó)、日本等國(guó)也相繼陸續(xù)完成了日處理150~600噸煤的大型工業(yè)試驗(yàn),并進(jìn)行了工業(yè)化生產(chǎn)的設(shè)計(jì)。
我國(guó)的煤炭科學(xué)總院對(duì)煤變石油的研究已進(jìn)行了20多年,培養(yǎng)了一支專(zhuān)門(mén)從事直接液化技術(shù)研究的科研隊(duì)伍,建成了具有先進(jìn)水平的加氫液化、油品加工和分析檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室,對(duì)幾十種煤樣進(jìn)行了試驗(yàn)和評(píng)價(jià),篩選了國(guó)內(nèi)十幾種適宜液化的煤種,有良好的技術(shù)基礎(chǔ)。1997年,中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所進(jìn)行的煤基合成汽油年產(chǎn)2000噸的工業(yè)試驗(yàn)獲得階段性成果,并通過(guò)了中科院的技術(shù)鑒定,為萬(wàn)噸級(jí)的工業(yè)化生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。其技術(shù)上也取得了突破:在催化劑的作用下,可用4~5噸煤,經(jīng)過(guò)一系列工藝流程生產(chǎn)出1噸汽油或柴油。
自1997年至今,經(jīng)過(guò)中德、中美、中日政府間的科技合作,進(jìn)行了我國(guó)煤炭直接液化示范廠的可行性研究,結(jié)果表明,在陜西的神府煤田、內(nèi)蒙古的東勝煤田、云南的先鋒煤田,由于煤炭?jī)r(jià)格低廉,設(shè)備大部分可以國(guó)產(chǎn)化,從而可使煤液化油成本大大降低,一桶柴油產(chǎn)品的成本只有15~17美元,遠(yuǎn)低于歐佩克規(guī)定的每桶22~28美元的價(jià)格帶。另一方面,以我們已經(jīng)掌握的催化劑技術(shù),間接液化合成部分的成本可以降低為原來(lái)的六分之一。這就是說(shuō),在煤礦坑口建廠,不要中間環(huán)節(jié),如果合成油規(guī)模達(dá)到百萬(wàn)噸級(jí),按目前市場(chǎng)價(jià),噸油成本將控制在2000元左右,具有很強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。令人欣喜的是,國(guó)家發(fā)改委已批準(zhǔn)在陜西神府煤田和云南先鋒煤田興建兩個(gè)煤液化項(xiàng)目,總投資約200億元,年產(chǎn)油200萬(wàn)噸。國(guó)務(wù)院也已正式批準(zhǔn)神華集團(tuán)(位于神府煤田)關(guān)于煤炭液化的項(xiàng)目建議書(shū),允許其轉(zhuǎn)入可行性研究階段,并將投資追加到250億元。神華集團(tuán)也已與掌握煤炭液化關(guān)鍵技術(shù)的美國(guó)HTI公司簽訂了技術(shù)轉(zhuǎn)讓意向性協(xié)議,已開(kāi)始初步設(shè)計(jì)工作。該項(xiàng)目建成后,年產(chǎn)油250萬(wàn)噸,每年可創(chuàng)稅收25億元,年實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)25億元,對(duì)降低石油危機(jī)風(fēng)險(xiǎn)有十分重大的意義。
三、研究?jī)?nèi)容與方法
我國(guó)總的能源特征是“富煤、少油、有氣”。2003年我國(guó)總能源消費(fèi)量達(dá)11.783億噸油當(dāng)量,其中,煤炭占67.86%,石油占23.35%,天然氣占2.5%,水電占5.43%,核能占0.83%。我國(guó)擁有較豐富的煤炭資源,2000~2003年探明儲(chǔ)量均為1145億噸,儲(chǔ)采比由2000~2001年116年下降至2002年82年、2003年69年。而石油探明儲(chǔ)量2003年為32億噸,儲(chǔ)采比為19.1年。在較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi),我國(guó)原油產(chǎn)量只能保持在1.6~1.7億噸/年的水平。煤炭因其儲(chǔ)量大和價(jià)格相對(duì)穩(wěn)定,成為中國(guó)動(dòng)力生產(chǎn)的首選燃料。在本世紀(jì)前50年內(nèi),煤炭在中國(guó)一次能源構(gòu)成中仍將占主導(dǎo)地位。預(yù)計(jì)煤炭占一次能源比例將由1999年67.8%、2000年63.8%、2003年67.8%達(dá)到2005年50%左右。我國(guó)每年燒掉的重油約3000萬(wàn)噸,石油資源的短缺仍使煤代油重新提上議事日程,以煤制油己成為我國(guó)能源戰(zhàn)略的一個(gè)重要趨勢(shì)。
煤炭間接液化技術(shù)
由煤炭氣化生產(chǎn)合成氣、再經(jīng)費(fèi)-托合成生產(chǎn)合成油稱(chēng)之為煤炭間接液化技術(shù)。“煤炭間接液化”法早在南非實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。南非也是個(gè)多煤缺油的國(guó)家,其煤炭?jī)?chǔ)藏量高達(dá)553.33億噸,儲(chǔ)采比為247年。煤炭占其一次能源比例為75.6%。南非1955年起就采用煤炭氣化技術(shù)和費(fèi)-托法合成技術(shù),生產(chǎn)汽油、煤油、柴油、合成蠟、氨、乙烯、丙烯、α-烯烴等石油和化工產(chǎn)品。南非費(fèi)-托合成技術(shù)現(xiàn)發(fā)展了現(xiàn)代化的Synthol漿液床反應(yīng)器。薩索爾(Sasol)公司現(xiàn)有二套“煤炭間接液化”裝置,年生產(chǎn)液體烴類(lèi)產(chǎn)品700多萬(wàn)噸(薩索爾堡32萬(wàn)噸/年、塞庫(kù)達(dá)675萬(wàn)噸/年),其中合成油品500萬(wàn)噸,每年耗煤4950萬(wàn)噸。累計(jì)的70億美元投資早已收回。現(xiàn)年產(chǎn)值達(dá)40億美元,年實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)近12億美元。
我國(guó)中科院山西煤化所從20世紀(jì)80年代開(kāi)始進(jìn)行鐵基、鈷基兩大類(lèi)催化劑費(fèi)-托合成油煤炭間接液化技術(shù)研究及工程開(kāi)發(fā),完成了2000噸/年規(guī)模的煤基合成油工業(yè)實(shí)驗(yàn),5噸煤炭可合成1噸成品油。據(jù)項(xiàng)目規(guī)劃,一個(gè)萬(wàn)噸級(jí)的“煤變油”裝置可望在未來(lái)3年內(nèi)崛起于我國(guó)煤炭大省山西。中科院還設(shè)想到2008年建成一個(gè)百萬(wàn)噸級(jí)的煤基合成油大型企業(yè),山西大同、朔州地區(qū)幾個(gè)大煤田之間將建成一個(gè)大的煤“煉油廠”。最近,總投資100億美元的朔州連順能源公司每年500萬(wàn)噸煤基合成油項(xiàng)目已進(jìn)入實(shí)質(zhì)性開(kāi)發(fā)階段,計(jì)劃2005年建成投產(chǎn)。產(chǎn)品將包括辛烷值不低于90號(hào)且不含硫氮的合成汽油及合成柴油等近500種化工延伸產(chǎn)品。
我國(guó)煤炭資源豐富,為保障國(guó)家能源安全,滿(mǎn)足國(guó)家能源戰(zhàn)略對(duì)間接液化技術(shù)的迫切需要,2001年國(guó)家科技部”863”計(jì)劃和中國(guó)科學(xué)院聯(lián)合啟動(dòng)了”煤制油”重大科技項(xiàng)目。兩年后,承擔(dān)這一項(xiàng)目的中科院山西煤化所已取得了一系列重要進(jìn)展。與我們常見(jiàn)的柴油判若兩物的源自煤炭的高品質(zhì)柴油,清澈透明,幾乎無(wú)味,柴油中硫、氮等污染物含量極低,十六烷值高達(dá)75以上,具有高動(dòng)力、無(wú)污染特點(diǎn)。這種高品質(zhì)柴油與汽油相比,百公里耗油減少30%,油品中硫含量小于0.5×10-6,比歐Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)高10倍,比歐Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)高20倍,屬優(yōu)異的環(huán)保型清潔燃料。
山西煤化所進(jìn)行”煤變油”的研究已有20年的歷史,千噸級(jí)中試平臺(tái)在2002年9月實(shí)現(xiàn)了第一次試運(yùn)轉(zhuǎn),并合成出第一批粗油品,到2003年底已累計(jì)獲得了數(shù)十噸合成粗油品。2003年底又從粗油品中生產(chǎn)出了無(wú)色透明的高品質(zhì)柴油。目前,山西煤化所中試基地正準(zhǔn)備第5次開(kāi)車(chē),計(jì)劃運(yùn)行6個(gè)月左右。目前世界上可以通過(guò)”煤制油”技術(shù)合成高品質(zhì)柴油的只有南非等少數(shù)國(guó)家。山西煤化所優(yōu)質(zhì)清潔柴油的問(wèn)世,標(biāo)志著我國(guó)已具備了開(kāi)發(fā)和提供先進(jìn)成套產(chǎn)業(yè)化自主技術(shù)的能力,并成為世界上少數(shù)幾個(gè)擁有可將煤變?yōu)楦咔鍧嵅裼腿准夹g(shù)的國(guó)家之一。據(jù)介紹,該所2005年將在煤礦生產(chǎn)地建一個(gè)10萬(wàn)噸/年的示范廠,預(yù)計(jì)投資12億~14億元,在成熟技術(shù)保證的前提下,初步形成"煤制油"產(chǎn)業(yè)化的雛形。
據(jù)預(yù)測(cè),到2020年,我國(guó)油品短缺約在2億噸左右,除1.2億噸需進(jìn)口外,”煤制油”技術(shù)可解決6000萬(wàn)~8000萬(wàn)噸以上,投資額在5000億元左右,年產(chǎn)值3000億~4000億元,其中間接液化合成油可生產(chǎn)2000萬(wàn)噸以上,投資約1600億元,年產(chǎn)值1000億元左右。從經(jīng)濟(jì)效益層面看,建設(shè)規(guī)模為50萬(wàn)噸/年的”煤制油”生產(chǎn)企業(yè),以原油價(jià)不低于25美元的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),內(nèi)部收益率可達(dá)8%~12%,柴油產(chǎn)品的價(jià)格可控制在2000元/噸以?xún)?nèi)。而此規(guī)模的項(xiàng)目投資需45億元左右。
目前,包括山西煤化所在內(nèi)的七家單位已組成聯(lián)盟體,在進(jìn)行”煤制油”實(shí)驗(yàn)對(duì)比中實(shí)行數(shù)據(jù)共享;不久將有1.2噸高清潔柴油運(yùn)往德國(guó)進(jìn)行場(chǎng)地跑車(chē)試驗(yàn);2005年由奔馳、大眾等廠商提供車(chē)輛,以高清潔柴油作燃料,進(jìn)行從上海到北京長(zhǎng)距離的行車(chē)試驗(yàn),將全面考察車(chē)與油料的匹配關(guān)系、燃動(dòng)性及環(huán)保性等。目前”煤制油”工業(yè)化示范廠的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)工作正在進(jìn)行之中,預(yù)計(jì)可在2010年之前投入規(guī)模生產(chǎn)。
我國(guó)與南非于2004年9月28日簽署合作諒解備忘錄。根據(jù)這項(xiàng)備忘錄,我國(guó)兩家大型煤炭企業(yè)神華集團(tuán)有限責(zé)任公司和寧夏煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司將分別在陜西和寧夏與南非索沃公司合作建設(shè)兩座煤炭間接液化工廠。兩個(gè)間接液化工廠的首期建設(shè)規(guī)模均為年產(chǎn)油品300萬(wàn)噸,總投資分別為300億元左右。通過(guò)引進(jìn)技術(shù)并與國(guó)外合資合作,煤炭間接液化項(xiàng)目能夠填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白,并對(duì)可靠地建設(shè)“煤制油”示范項(xiàng)目有重要意義。薩索爾公司是目前世界上唯一擁有煤炭液化工廠的企業(yè)。從1955年建成第一個(gè)煤炭間接液化工廠至今已有50年的歷史,共建設(shè)了3個(gè)煤炭間接液化廠,年處理煤炭4600萬(wàn)噸,年產(chǎn)各種油品和化工產(chǎn)品760多萬(wàn)噸,解決了南非國(guó)內(nèi)40%的油品需求。
中科院與神華集團(tuán)有關(guān)”鐵基漿態(tài)床合成燃料技術(shù)”簽約,標(biāo)志著該技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化指日可待。鐵基漿態(tài)床合成燃料技術(shù)是中科院山西煤化所承擔(dān)的”十五”中科院創(chuàng)新重大項(xiàng)目和國(guó)家”863”計(jì)劃項(xiàng)目,得到了國(guó)家和山西省及有關(guān)企業(yè)的支持。經(jīng)過(guò)兩年多的努力,已經(jīng)研發(fā)出高活性和高穩(wěn)定性鐵系催化劑、千噸級(jí)漿態(tài)床反應(yīng)工藝和裝置等具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)。截至2004年10月已完成了1500小時(shí)的中試運(yùn)轉(zhuǎn),正在為10萬(wàn)噸/年工業(yè)示范裝置的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)收集數(shù)據(jù),已基本形成具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的集成性創(chuàng)新成果。與神華集團(tuán)的合作,將促進(jìn)對(duì)我國(guó)煤基間接合成油技術(shù)的發(fā)展起到積極的作用。
殼牌(中國(guó))有限公司、神華集團(tuán)和寧夏煤業(yè)集團(tuán)于2004年11月簽署諒解備忘錄,共同開(kāi)發(fā)潔凈的煤制油產(chǎn)品。根據(jù)諒解備忘錄,在為期6到9個(gè)月的預(yù)可行性研究階段,三方將就殼牌煤制油(間接液化)技術(shù)在中國(guó)應(yīng)用的可行性進(jìn)行研究,內(nèi)容包括市場(chǎng)分析、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)評(píng)估、技術(shù)解決方案和相關(guān)規(guī)定審核以及項(xiàng)目地點(diǎn)的確定。據(jù)了解,神華集團(tuán)和寧夏煤業(yè)集團(tuán)將分別在陜西和寧夏各建設(shè)一座煤炭間接液化工廠。計(jì)劃中的兩個(gè)間接液化工廠的首期建設(shè)規(guī)模均為年產(chǎn)油品300萬(wàn)噸,初步估計(jì)總投資各為300億元左右。
云南開(kāi)遠(yuǎn)解化集團(tuán)有限公司將利用小龍?zhí)逗置嘿Y源的優(yōu)勢(shì),建設(shè)年產(chǎn)30萬(wàn)噸甲醇及10萬(wàn)噸二甲醚項(xiàng)目、年產(chǎn)50萬(wàn)噸或100萬(wàn)噸煤制合成油項(xiàng)目,以及利用褐煤間接液化技術(shù)生產(chǎn)汽油。該公司計(jì)劃于2006年建成甲醇及二甲醚項(xiàng)目,產(chǎn)品主要用于甲醇燃料和二甲醚民用液化氣。煤制合成油項(xiàng)目因投資大、技術(shù)含量高,解化集團(tuán)計(jì)劃分兩步實(shí)施:2005年建成一套年產(chǎn)1萬(wàn)噸煤制油工業(yè)化示范裝置;2008年建成年產(chǎn)50萬(wàn)噸或100萬(wàn)噸煤制合成油裝置。目前,年產(chǎn)2萬(wàn)噸煤制油工業(yè)化示范項(xiàng)目已完成概念性試驗(yàn)和項(xiàng)目可行性研究報(bào)告。該項(xiàng)目將投資7952萬(wàn)元,建成后將為企業(yè)大型煤合成油和云南省煤制油產(chǎn)業(yè)起到示范作用。
由煤炭氣化制取化學(xué)品的新工藝正在美國(guó)開(kāi)發(fā)之中,空氣產(chǎn)品液相轉(zhuǎn)化公司(空氣產(chǎn)品和化學(xué)品公司與依士曼化學(xué)公司的合伙公司)成功完成了由美國(guó)能源部資助2.13億美元、為期11年的攻關(guān)項(xiàng)目,驗(yàn)證了從煤制取甲醇的先進(jìn)方法,該裝置可使煤炭無(wú)排放污染的轉(zhuǎn)化成化工產(chǎn)品,生產(chǎn)氫氣和其他化學(xué)品,同時(shí)用于發(fā)電。1997年4月起,該液相甲醇工藝(稱(chēng)為L(zhǎng)P MEOH)開(kāi)始在伊士曼公司金斯波特地區(qū)由煤生產(chǎn)化學(xué)品的聯(lián)合裝置投入工業(yè)規(guī)模試運(yùn),裝置開(kāi)工率為97.5%,驗(yàn)證表明,最大的產(chǎn)品生產(chǎn)能力可超過(guò)300噸/天甲醇,比原設(shè)計(jì)高出10%。它與常規(guī)甲醇反應(yīng)器不同,常規(guī)反應(yīng)器采用固定床粒狀催化劑,在氣相下操作,而LP MEOH工藝使用漿液鼓泡塔式反應(yīng)器(SBCR),由空氣產(chǎn)品和化學(xué)品公司設(shè)計(jì)。當(dāng)合成氣進(jìn)入SBCR,它藉催化劑(粉末狀催化劑分散在惰性礦物油中)反應(yīng)生成甲醇,離開(kāi)反應(yīng)器的甲醇蒸氣冷凝和蒸餾,然后用作生產(chǎn)寬范圍產(chǎn)品的原料。LP MEOH工藝處理來(lái)自煤炭氣化器的合成氣,從合成氣回收25%~50%熱量,無(wú)需在上游去除CO2(常規(guī)技術(shù)需去除CO2)。生成的甲醇濃度大于97%,當(dāng)使用高含CO2原料時(shí),含水也僅為1%。相對(duì)比較,常規(guī)氣相工藝所需原料中CO和H2應(yīng)為化學(xué)當(dāng)量比,通常生成甲醇產(chǎn)品含水為4%~20%。當(dāng)新技術(shù)與氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置相組合,又因無(wú)需化學(xué)計(jì)量比例進(jìn)料,可節(jié)約費(fèi)用0.04~0.11美元/加侖。由煤炭生產(chǎn)的甲醇產(chǎn)品可直接用于汽車(chē)、燃?xì)廨啓C(jī)和柴油發(fā)電機(jī)作燃料,燃料經(jīng)濟(jì)性無(wú)損失或損失極少。如果甲醇用作磷酸燃料電池的氫源,則需凈化處理。
煤炭直接液化技術(shù)
早在20世紀(jì)30年代,第一代煤炭直接液化技術(shù)—直接加氫煤液化工藝在德國(guó)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。但當(dāng)時(shí)的煤液化反應(yīng)條件較為苛刻,反應(yīng)溫度470℃,反應(yīng)壓力70MPa。1973年的世界石油危機(jī),使煤直接液化工藝的研究開(kāi)發(fā)重新得到重視。相繼開(kāi)發(fā)了多種第二代煤直接液化工藝,如美國(guó)的氫-煤法(H-Coal)、溶劑精煉煤法(SRC-Ⅰ、SRC-Ⅱ)、供氫溶劑法(EDS)等,這些工藝已完成大型中試,技術(shù)上具備建廠條件,只是由于經(jīng)濟(jì)上建設(shè)投資大,煤液化油生產(chǎn)成本高,而尚未工業(yè)化。現(xiàn)在幾大工業(yè)國(guó)正在繼續(xù)研究開(kāi)發(fā)第三代煤直接液化工藝,具有反應(yīng)條件緩和、油收率高和油價(jià)相對(duì)較低的特點(diǎn)。目前世界上典型的幾種煤直接液化工藝有:德國(guó)IGOR公司和美國(guó)碳?xì)浠衔镅芯浚℉TI)公司的兩段催化液化工藝等。我國(guó)煤炭科學(xué)研究總院北京煤化所自1980年重新開(kāi)展煤直接液化技術(shù)研究,現(xiàn)已建成煤直接液化、油品改質(zhì)加工實(shí)驗(yàn)室。通過(guò)對(duì)我國(guó)上百個(gè)煤種進(jìn)行的煤直接液化試驗(yàn),篩選出15種適合于液化的煤,液化油收率達(dá)50%以上,并對(duì)4個(gè)煤種進(jìn)行了煤直接液化的工藝條件研究,開(kāi)發(fā)了煤直接液化催化劑。煤炭科學(xué)院與德國(guó)RUR和DMT公司也簽訂了云南先鋒煤液化廠可行性研究項(xiàng)目協(xié)議,并完成了云南煤液化廠可行性研究報(bào)告。擬建的云南先鋒煤液化廠年處理(液化)褐煤257萬(wàn)噸,氣化制氫(含發(fā)電17萬(wàn)KW)用原煤253萬(wàn)噸,合計(jì)用原煤510萬(wàn)噸。液化廠建成后,可年產(chǎn)汽油35.34萬(wàn)噸、柴油53.04萬(wàn)噸、液化石油氣6.75萬(wàn)噸、合成氨3.90萬(wàn)噸、硫磺2.53萬(wàn)噸、苯0.88萬(wàn)噸。
我國(guó)首家大型神華煤直接液化油項(xiàng)目可行性研究,進(jìn)入實(shí)地評(píng)估階段。推薦的三個(gè)廠址為鄂爾多斯市境內(nèi)的上灣、馬家塔、松定霍洛。該神華煤液化項(xiàng)目是2001年3月經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)的可行性研究項(xiàng)目,這一項(xiàng)目是國(guó)家對(duì)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要戰(zhàn)略措施,是將中國(guó)豐富的煤炭能源轉(zhuǎn)變?yōu)檩^緊缺的石油資源的一條新途徑。該項(xiàng)目引進(jìn)美國(guó)碳?xì)浼夹g(shù)公司煤液化核心技術(shù),將儲(chǔ)量豐富的神華優(yōu)質(zhì)煤炭按照國(guó)內(nèi)的常規(guī)工藝直接轉(zhuǎn)化為合格的汽油、柴油和石腦油。該項(xiàng)目可消化原煤1500萬(wàn)噸,形成新的產(chǎn)業(yè)鏈,效益比直接賣(mài)原煤可提高20倍。其副屬品將延伸至硫磺、尿素、聚乙烯、石蠟、煤氣等下游產(chǎn)品。這項(xiàng)工程的一大特點(diǎn)是裝置規(guī)模大型化,包括煤液化、天然氣制氫、煤制氫、空分等都是世界上同類(lèi)裝置中最大的。預(yù)計(jì)年銷(xiāo)售額將達(dá)到60億元,稅后凈利潤(rùn)15.7億元,11年可收回投資。
甘肅煤田地質(zhì)研究所煤炭轉(zhuǎn)化中心自主研發(fā)的配煤液化試驗(yàn)技術(shù)取得重大突破。由于配煤液化技術(shù)油產(chǎn)率高于單煤液化,據(jù)測(cè)算,采用該技術(shù)制得汽柴油的成本約1500元/噸,經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。此前的煤液化只使用一種煤進(jìn)行加工,甘肅煤炭轉(zhuǎn)化中心在世界上首次采用配煤的方式,將甘肅大有和天祝兩地微量成分有差別的煤炭以6:4配比,設(shè)定溫度為440℃、時(shí)間為60秒進(jìn)行反應(yīng),故稱(chēng)為“配煤液化”。試驗(yàn)證明,該技術(shù)可使煤轉(zhuǎn)化率達(dá)到95.89%,使油產(chǎn)率提高至69.66%,所使用的普通催化劑用量比單煤液化少,反應(yīng)條件相對(duì)緩和。
甘肅省中部地區(qū)高硫煤配煤直接液化技術(shù),已由甘肅煤田地質(zhì)研究所完成實(shí)驗(yàn)室研究,并通過(guò)專(zhuān)家鑒定,達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。同時(shí),騰達(dá)西北鐵合金公司與甘肅煤田地質(zhì)研究所也簽署投資協(xié)議,使”煤制油”產(chǎn)業(yè)化邁出了實(shí)質(zhì)性一步。為給甘肅省”煤制油”產(chǎn)品升級(jí)換代提供資源保障,該省同甘肅煤田地質(zhì)研究所就該省中部地區(qū)高硫煤進(jìn)行”煤制油”產(chǎn)業(yè)化前期研究開(kāi)發(fā)。經(jīng)專(zhuān)家測(cè)定,產(chǎn)油率一般可達(dá)到64.63%,如配煤產(chǎn)油率可達(dá)69.66%。該項(xiàng)目付諸實(shí)施后,將為甘肅省華亭、靖遠(yuǎn)、窯街等礦區(qū)煤炭轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)鏈的延伸積累寶貴的經(jīng)驗(yàn)。
神華集團(tuán)”煤制油”直接液化工業(yè)化裝置巳正式于2004年8月底在鄂爾多斯市開(kāi)工。這種把煤直接液化的”煤制油”工業(yè)化裝置在世界范圍內(nèi)是首次建造。神華煤直接液化項(xiàng)目總建設(shè)規(guī)模為年產(chǎn)油品500萬(wàn)噸,分二期建設(shè),其中一期工程建設(shè)規(guī)模為年產(chǎn)油品320萬(wàn)噸,由三條主生產(chǎn)線組成,包括煤液化、煤制氫、溶劑加氫、加氫改質(zhì)、催化劑制備等14套主要生產(chǎn)裝置。一期工程主廠區(qū)占地面積186公頃,廠外工程占地177公頃,總投資245億元,建成投產(chǎn)后,每年用煤量970萬(wàn)噸,可生產(chǎn)各種油品320萬(wàn)噸,其中汽油50萬(wàn)噸,柴油215萬(wàn)噸,液化氣31萬(wàn)噸,苯、混合二甲苯等24萬(wàn)噸。為了有效地規(guī)避和降低風(fēng)險(xiǎn),工程采取分步實(shí)施的方案,先建設(shè)一條生產(chǎn)線,裝置運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)后,再建設(shè)其它生產(chǎn)線。2007年7月建成第一條生產(chǎn)線,2010年左右建成后兩條生產(chǎn)線。神華集團(tuán)有限責(zé)任公司2003年煤炭產(chǎn)銷(xiāo)量超過(guò)1億噸,成為我國(guó)最大的煤炭生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)企業(yè)。據(jù)稱(chēng),如果石油價(jià)格高于每桶22美元,煤液化技術(shù)將具有競(jìng)爭(zhēng)力。
神華集團(tuán)將努力發(fā)展成為一個(gè)以煤炭為基礎(chǔ),以煤、電、油(化)為主要產(chǎn)品的大型能源企業(yè)集團(tuán)。到2010年,神華集團(tuán)煤炭生產(chǎn)將超過(guò)2億噸;自營(yíng)和控股發(fā)電裝機(jī)容量將達(dá)到2000萬(wàn)千瓦;煤炭液化形成油品及煤化工產(chǎn)品能力達(dá)1000萬(wàn)噸/年;甲醇制烯烴的生產(chǎn)能力達(dá)到1億噸/年。2020年,其煤炭生產(chǎn)將超過(guò)3億噸;電廠裝機(jī)容量達(dá)到4000萬(wàn)千瓦;煤炭液化形成油品和煤化工產(chǎn)品能力達(dá)3000萬(wàn)噸/年。
目前,煤炭直接液化世界上尚無(wú)工業(yè)化生產(chǎn)裝置,神華液化項(xiàng)目建成后,將是世界上第一套煤直接液化的商業(yè)化示范裝置。煤炭間接液化也僅南非一家企業(yè)擁有工業(yè)化生產(chǎn)裝置。美國(guó)正在建設(shè)規(guī)模為每天生產(chǎn)5000桶油品的煤炭間接液化示范工廠。
云南省也將大力發(fā)展煤化工產(chǎn)業(yè),并積極實(shí)施煤液化項(xiàng)目。云南先鋒煤炭直接液化項(xiàng)目預(yù)可行性研究報(bào)告已于2004年5月通過(guò)專(zhuān)家評(píng)估。項(xiàng)目實(shí)施后,”云南造”汽油、柴油除供應(yīng)云南本省外,還可打入省外和國(guó)際市場(chǎng),同時(shí)也將使云南成為繼內(nèi)蒙古后的第二大”煤變油”省份。云南省先鋒煤炭液化項(xiàng)目是我國(guó)利用國(guó)外基本成熟的煤炭直接液化技術(shù)建設(shè)的首批項(xiàng)目之一。云南煤炭變油技術(shù)將首先在先鋒礦區(qū)啟動(dòng),獲得成功經(jīng)驗(yàn)后在其他地方繼續(xù)推廣。即將興建的云南煤液化廠估算總投資103億元,項(xiàng)目建設(shè)期預(yù)計(jì)4年,建成后年銷(xiāo)售額34億元,年經(jīng)營(yíng)成本7.9億元,年利潤(rùn)13.8億元。云南省煤炭資源較為豐富,但是石油、天然氣嚴(yán)重缺乏。先鋒褐煤是最適合直接液化的煤種。在中國(guó)煤科總院試驗(yàn)的全國(guó)14種適宜直接液化的煤種中,先鋒褐煤的活性最好,惰性組分最低,轉(zhuǎn)化率最高。液化是一個(gè)有效利用云南大量褐煤資源的突破口,潔凈煤技術(shù)是發(fā)展的方向,符合國(guó)家的產(chǎn)業(yè)政策。”煤變油”將使云南省煤炭資源優(yōu)勢(shì)一躍成為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。一旦”煤變油”工程能在全省推廣,全省150億噸煤就能轉(zhuǎn)化為30億噸汽油或柴油,產(chǎn)值將超過(guò)10萬(wàn)億元。
結(jié)語(yǔ)
潔凈煤技術(shù)的開(kāi)發(fā)利用正處方興未艾之勢(shì),我國(guó)應(yīng)加大煤炭氣化技術(shù)、煤間接液化和煤直接液化技術(shù)的開(kāi)發(fā)和推行力度,并引進(jìn)吸收消化國(guó)外先進(jìn)技術(shù),將我國(guó)潔凈煤技術(shù)和應(yīng)用水平提到一個(gè)新的高度,為我國(guó)能源工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展作出新的貢獻(xiàn)。
發(fā)達(dá)國(guó)家為何不搞煤變油?
據(jù)了解,目前南非擁有一套年產(chǎn)800萬(wàn)噸油品的煤變油工廠,是世界上唯一大規(guī)模的煤變油商業(yè)工廠,并為該國(guó)提供了60%的運(yùn)輸油料。其實(shí)美、德、日等發(fā)達(dá)國(guó)家也都有成熟技術(shù),但它們?yōu)槭裁礇](méi)有投入工業(yè)化生產(chǎn)?
據(jù)介紹,早在上世紀(jì)30年代末,由于石油緊缺,德國(guó)就開(kāi)始研究煤制油技術(shù)。二戰(zhàn)前,德國(guó)已建成17個(gè)工廠,生產(chǎn)420多萬(wàn)噸汽柴油。到了40年代末、50年代初,隨著中東大油田的開(kāi)采,低成本的石油大量充斥市場(chǎng),每桶2—10美元。在這種情況下,再搞煤變油在經(jīng)濟(jì)上就很不合算。直到1973年,中東實(shí)行石油禁運(yùn),油價(jià)被炒高,達(dá)到每桶30多美元(相當(dāng)于現(xiàn)在價(jià)格80多美元),這時(shí),大規(guī)模的煤制油研發(fā)又掀起,美、日、德都紛紛投巨資研究,并建設(shè)了試驗(yàn)工廠。但是,在這些國(guó)家,煤變油始終沒(méi)有真正投入商業(yè)運(yùn)行。這是為什么呢?
據(jù)專(zhuān)家測(cè)算,當(dāng)原油價(jià)格在28美元以上,煤變油在經(jīng)濟(jì)上就比較劃算;低于這個(gè)價(jià)格,煤制油就不劃算。因此,上世紀(jì)80年代中期至90年代中期,國(guó)際油價(jià)一直處在低位,煤變油自然不會(huì)受到重視。但是,各國(guó)技術(shù)已相當(dāng)成熟,可以說(shuō)倚馬可待,只要市場(chǎng)需要,就可進(jìn)行大規(guī)模工業(yè)化。直到最近兩年,國(guó)際油價(jià)一再攀升,煤制油重新被各國(guó)提上議事日程。美國(guó)去年起又開(kāi)始搞間接液化,法國(guó)、意大利也開(kāi)始進(jìn)行合作研發(fā)。但從項(xiàng)目啟動(dòng)到開(kāi)工建設(shè),至少需要5年準(zhǔn)備時(shí)間,而油價(jià)頻繁變動(dòng),時(shí)高時(shí)低,人們往往反應(yīng)滯后,使決策舉棋不定。
中國(guó)搞煤變油有優(yōu)勢(shì),但不會(huì)成為油品生產(chǎn)的主方向
專(zhuān)家認(rèn)為,在我國(guó)搞煤變油有著顯著的優(yōu)勢(shì)。我國(guó)富煤少油,近年來(lái)隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,進(jìn)口原油逐年攀升,從1993—2003年10年間,年均遞增15%以上,進(jìn)口依存度越來(lái)越高。10年間,我國(guó)進(jìn)口原油增長(zhǎng)9.18倍,每年花去大量外匯。由于油價(jià)上漲,2004年進(jìn)口原油比上年多支付550億元人民幣。因此,專(zhuān)家認(rèn)為,從我國(guó)能源安全的戰(zhàn)略角度考慮,也應(yīng)該努力想辦法,從多元化出發(fā),解決能源長(zhǎng)期可靠供應(yīng)問(wèn)題,而煤變油是可行途徑之一。
同時(shí),中國(guó)是產(chǎn)煤大國(guó),西部產(chǎn)煤成本(特別是坑口煤)相對(duì)較低。神華集團(tuán)副總經(jīng)理、神華煤制油公司董事長(zhǎng)張玉卓給記者算了一筆賬:噸煤開(kāi)采成本美國(guó)是20.5美元,神華神東礦區(qū)不到100元人民幣,很顯然,神華煤很有優(yōu)勢(shì)。
此外,中國(guó)投資成本和勞動(dòng)力成本相對(duì)較低。據(jù)估算,年產(chǎn)250萬(wàn)噸柴汽油的生產(chǎn)線,在美國(guó)需投資32億美元,而在中國(guó)僅需20億美元。
據(jù)測(cè)算,神華煤制油項(xiàng)目在國(guó)際原油價(jià)格22—30美元/桶時(shí),即有較強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力。而目前國(guó)際原油價(jià)格長(zhǎng)期在50美元/桶以上。
兗礦的煤炭開(kāi)采成本會(huì)高一些,它搞煤變油劃算嗎?據(jù)兗礦集團(tuán)副總經(jīng)理、煤化工公司總經(jīng)理張鳴林介紹,兗礦坑口煤炭開(kāi)采成本約為100元/噸,在國(guó)際油價(jià)不低于23美元/桶時(shí)具有競(jìng)爭(zhēng)力。
目前,神華在煤制油上已累計(jì)投資數(shù)十億元。張玉卓透露,神華還準(zhǔn)備與南非合作,以間接液化方式生產(chǎn)煤制油,產(chǎn)成品中,將以柴油為主,汽油為輔。今后五六年內(nèi),神華將在煤制油上投資數(shù)百億元,10年后,煤與油在神華將并駕齊驅(qū)。可以看出,神華在煤制油項(xiàng)目上雄心勃勃。
兗礦已累計(jì)投入1.3億元,它的工業(yè)化項(xiàng)目尚未啟動(dòng)。兗礦正在瞄準(zhǔn)汽油市場(chǎng),今年計(jì)劃再投入1億多元,進(jìn)行高溫合成工藝技術(shù)的中試研究,使產(chǎn)成品中汽油占70%,柴油占25%。
目前,煤變油產(chǎn)業(yè)化步伐正在加快。不過(guò),專(zhuān)家認(rèn)為,并非所有煤炭都適合轉(zhuǎn)化成柴汽油,特別是直接液化對(duì)煤種要求很高,我國(guó)只有少數(shù)幾個(gè)地區(qū)的煤炭適合,間接液化對(duì)煤種的適應(yīng)性要寬泛些。因此,煤制油在我國(guó)會(huì)得到一定發(fā)展,但不可能成為油品生產(chǎn)的主方向。
四、研究的主客觀條件
1 煤變油的必要性
迄今為止,人類(lèi)使用的燃料主要是礦物燃料(也叫化石燃料),包括石油、油頁(yè)巖、煤和天然氣,而用得最多的是石油和煤。自從19世紀(jì)中葉和20世紀(jì)初在美洲和中東發(fā)現(xiàn)大規(guī)模的石油礦藏以來(lái),人們廣泛使用石油為能源。隨著工業(yè)化程度的提高,石油的用量猛增,僅1968年至1978年這10年間,全世界開(kāi)采的石油就相當(dāng)于過(guò)去110年的開(kāi)采量。全世界已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的石油蘊(yùn)藏量大約為4萬(wàn)億桶,科學(xué)家估計(jì),地球上石油和天然氣資源將在100年內(nèi)枯竭。煤是地殼中儲(chǔ)量最豐富的礦物燃料,全世界煤的可開(kāi)采量估計(jì)要比石油多20~40倍,供應(yīng)年代遠(yuǎn)大于石油。但是,作為燃料,煤有兩大缺點(diǎn):一是不干凈,煤中所含的硫燃燒生成二氧化硫,造成對(duì)大氣和周?chē)h(huán)境的嚴(yán)重污染;二是從原子結(jié)構(gòu)上看,煤的氫一碳比(H/C)還不到石油的一半,限制了它的綜合利用。
近年來(lái),隨著石油資源日益減少,國(guó)際石油市場(chǎng)動(dòng)蕩不定,給各國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)不利影響。人們不會(huì)忘記1973年及1979~1980年兩次石油危機(jī)造成的全球性經(jīng)濟(jì)衰退。同時(shí),由于石油是規(guī)模巨大的石油化工的基礎(chǔ),除用于塑料、纖維、油漆、醫(yī)藥等工業(yè)外,還用于生產(chǎn)食用油脂、蛋白質(zhì)、糖類(lèi)及合成甘油等基本食品,石油資源的枯竭,必將影響到石化工業(yè)。因此,從經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益來(lái)看,煤經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)化(煤變油)再利用是值得提倡的發(fā)展方向。
2 煤變油的可能性
石油是一種氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)碳?xì)浠衔锏幕旌衔铮部赡苁怯晒糯膭?dòng)植物長(zhǎng)期被埋藏在地下而形成的,儲(chǔ)集在地下的多孔性巖石里。石油中碳?xì)浠衔?包括烷烴、吠樘?頭枷閭?占98%以上。
煤是一種碳質(zhì)巖石,是古代森林由于地殼的變動(dòng)被埋人地下,經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代的生物化學(xué)作用和地質(zhì)作用而形成的。按煤化作用程度的不同,可分為泥炭、褐煤、煙煤和無(wú)煙煤四大類(lèi)。它是多種高分子有機(jī)化合物和礦物質(zhì)的混合物,其中有機(jī)化合物以碳為主,氫、氧、氮、硫等次之。
由此可見(jiàn),煤和石油都是主要由碳和氫元素組成的,其主要區(qū)別在氫——碳原子比H/C不同。煤的H/C<0.8,而油H/C>1.8。此外,煤是化學(xué)結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜的復(fù)合體,其基本結(jié)構(gòu)是縮合芳烴為主體的帶有側(cè)鏈和官能團(tuán)的大分子。而油大多數(shù)是以脂肪族的直鏈烴為主,也有環(huán)烷烴類(lèi),比煤的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單得多。因此,人類(lèi)產(chǎn)生了由煤液化轉(zhuǎn)化為油的想法。
我國(guó)是一個(gè)產(chǎn)煤大國(guó),合理有效地開(kāi)發(fā)煤資源的綜合利用已經(jīng)擺在我國(guó)科學(xué)工作者的面前。另外從國(guó)家安全出發(fā),研究開(kāi)發(fā)煤資源的綜合利用,是一項(xiàng)可持續(xù)發(fā)展的國(guó)策,因而發(fā)展煤變油技術(shù)越發(fā)顯得重要。
3 煤變油的關(guān)鍵是煤液化技術(shù)
要將煤變成油,首先要將煤液化,然后進(jìn)行分解,因而煤變油的關(guān)鍵是煤的液化技術(shù)。
所謂煤的液化,就是將煤通過(guò)化學(xué)加工轉(zhuǎn)化為液體產(chǎn)品的過(guò)程,煤的液化可分為直接液化和間接液化兩個(gè)體系
3.1 直接液化
煤直接液化就是把煤直接轉(zhuǎn)化成液體產(chǎn)品,此項(xiàng)技術(shù)20世紀(jì)初首先在美國(guó)、德國(guó)、英國(guó)和日本實(shí)現(xiàn)。70年生石油危機(jī)后,再一次出現(xiàn)煤直接轉(zhuǎn)化液體燃料油的研究熱潮。到了80年代,煤直接液化的工藝日趨成熟,有的國(guó)家已完成了5000噸舊示范廠或2300噸/B生產(chǎn)廠的設(shè)計(jì)。煤直接液化工藝主要有:
①EDS法(Exxon供氫溶劑法) 是將煤漿在循環(huán)的供氫溶劑中與氫混合,溶劑首先通過(guò)催化器拾取氫原子,然后通過(guò)液化反應(yīng)器“貢獻(xiàn)”出氫,使煤分解。
②氫一煤法是采用沸騰床反應(yīng)器,直接加氫將煤轉(zhuǎn)化成液體燃料的工藝。
③SRC法是將高灰分、高硫分的煤轉(zhuǎn)化成接近無(wú)灰、低硫的液化工藝。先將溶劑與煤粉制成煤漿,再把煤漿與氫混合后送人反應(yīng)器。
④煤—油共煉將煤與渣油混合成油煤漿,再煉制成液體燃料。由于渣油中含有煤轉(zhuǎn)化過(guò)程所需的大部分或全部的氫,可減少或不用氫氣,從而降低成本
3.2 間接液化
煤的間接液化是先將煤氣化,生產(chǎn)出原料氣,經(jīng)凈化后再進(jìn)行改質(zhì)反應(yīng),調(diào)整氫碳比而成。它是德國(guó)化學(xué)家于1923年首先提出的。
煤間接液化的主要方法稱(chēng)為費(fèi)托(F--T)合成技術(shù)。該方法先把經(jīng)過(guò)適當(dāng)處理的煤送人反應(yīng)器,在一定溫度和壓力下通過(guò)氣化劑(空氣或氧氣+蒸汽),以一定的流動(dòng)方式轉(zhuǎn)化成CO—H2的合成氣(灰分形成殘?jiān)懦?。如用空氣作氣化劑,可制成低熱值(4.7~5.6兆焦/米3合成氣,用氧氣作氣化劑,可生產(chǎn)中熱值(11.2—13.O兆焦/米3)合成氣。再以合成氣為原料,在催化劑作用下合成碳、氫、氧化合物,例如醇、醛、酮、酯,以及碳?xì)浠衔餆N類(lèi)或液態(tài)的烴類(lèi)。從第二次世界大戰(zhàn)時(shí)起到1945年,德國(guó)建立了費(fèi)托合成裝置9套,催化劑由一氧化碳、釷、鎂組成,所得的產(chǎn)物組成為:汽油46%、柴油23%、油3%和石蠟28%。戰(zhàn)后,ARCE公司研制了成分為鐵、硅、鉀、銅的催化劑,所得產(chǎn)物組成為:汽油32%、柴油21%、石蠟烴47%。1955年在貧油的南非SASOL建立了相同工藝的費(fèi)托合成裝置,并實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化。SASOL公司是世界最大、也是唯一由煤間接氣化再用費(fèi)托合成技術(shù)生產(chǎn)汽油和各種化學(xué)品的公司,擁有員工26000多人,年銷(xiāo)售額達(dá)25億美元。因工藝所需已擁有法國(guó)法液空66900米3/時(shí)、氧氣純度為98.5%的空分設(shè)備12套,74000米3/B十空分設(shè)備1套,總制氧能力達(dá)87萬(wàn)米3/時(shí),號(hào)稱(chēng)世界上最大的制氧站。僅SASOL I裝置,每年氣化1200萬(wàn)噸煤,需要40萬(wàn)米3/時(shí)、純度為98%的氧氣。而后SASOLⅡ和SASOLⅢ系統(tǒng)先后建成。現(xiàn)在,該公司是世界上最大的商業(yè)性煤液化廠,已建成3個(gè)廠,采用魯奇氣化爐和F--T合成反應(yīng)器,年產(chǎn)合成液體燃料和化學(xué)品400萬(wàn)噸,年耗煤2700萬(wàn)噸以上。
值得一提的是,據(jù)美國(guó)聯(lián)碳公司研究,用煤生產(chǎn)1噸合成燃料,所需氧氣為0.3~1噸;產(chǎn)量為10萬(wàn)桶/天的合成燃料裝置,需10~20套并聯(lián)安裝的2000—2500噸/天制氧機(jī)。另?yè)?jù)1993年山西省去南非SASOL公司考察,了解到煤的氣化所用氧氣為:1000米3粗煤氣,要用純度99%的氧氣150米3。因而煤氣化及轉(zhuǎn)化所需的大型空分設(shè)備將是很有市場(chǎng)的。
4 煤變油在我國(guó)
利用豐富的煤資源,采用直接和間接煤液化技術(shù),人類(lèi)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了煤轉(zhuǎn)化為油的夢(mèng)想。我國(guó)對(duì)煤的液化及轉(zhuǎn)化也非常重視,1980年重新開(kāi)展煤直接液化研究,1983年和1990年兩次從日本和德國(guó)引進(jìn)的煤直接液化技術(shù)和設(shè)備,至今還在繼續(xù)使用和運(yùn)行,中國(guó)煤種液化特性評(píng)價(jià)和液化工藝的研究及對(duì)費(fèi)托合成的研究也一直在進(jìn)行。對(duì)此,國(guó)家從“六五”起都安排攻關(guān)項(xiàng)目。經(jīng)過(guò)科研工作者多年的艱苦努力,已有一部分成果接近工業(yè)化的前期,有的研究成果具有很強(qiáng)的創(chuàng)新性,處于國(guó)際領(lǐng)先地位。
目前我國(guó)在煤制取合成氣方面已取得較好的成果,并正向世界一流技術(shù)水平進(jìn)軍。另外在合成氣制含氧化學(xué)品的技術(shù)和工藝方面也取得了明顯的成果,有的已經(jīng)是產(chǎn)業(yè)化的規(guī)模,例如合成氣制二甲醚,合成氣制甲醇及下游產(chǎn)品的開(kāi)發(fā),合成氣制乙醇,聯(lián)產(chǎn)乙醛、乙酸等。特別是改進(jìn)催化劑制備工藝,制備出有高活性特殊功能、特殊選擇性的催化劑,使煤制得的合成氣得以合成出附加值更高的化工原料和化工產(chǎn)品。例如北京化工大學(xué)催化研究室在國(guó)家的支持下,經(jīng)過(guò)多年的努力,所研制的新型物種Fe3C納米粒子催化劑,用于合成氣定向控制轉(zhuǎn)化成丙烯的費(fèi)托催化反應(yīng)中,獲得突破性成果。
納米粒子是20世紀(jì)80年代問(wèn)世的一種新材料,由于它的粒徑小,比表面積大,表面原子占有率高,表面具有未飽和鍵、懸空鍵的特殊電子結(jié)構(gòu)和體相結(jié)構(gòu),使其在光學(xué)性質(zhì)、磁性、導(dǎo)熱以及化學(xué)活性等方面具有奇異的特性,引起當(dāng)代科學(xué)界的重視。北京化工大學(xué)采用激光熱解法,結(jié)合固相反應(yīng)制備的碳化鐵納米粒子催化劑,粒徑在2nm~3nm,比表面積200m2/g,反應(yīng)溫度260~320℃,壓力1.5MPa,合成氣空速為600h-1。在無(wú)原料氣循環(huán)的條件下,在連續(xù)加壓漿態(tài) 床反應(yīng)器中對(duì)催化劑催化性質(zhì)測(cè)試,結(jié)果表 明CO轉(zhuǎn)化率達(dá)98%以上。由于粒子的尺寸效應(yīng),丙烯的選擇性達(dá)82%。同時(shí),由于 催化系統(tǒng)的高度還原性,完全抑制C02的 生成,打破費(fèi)托合成SF產(chǎn)物分布的限制,使CO最大限度轉(zhuǎn)化為高附加值的丙烯,實(shí) 現(xiàn)了充分利用資源的月的。因?yàn)楸┦遣豢?缺少的基礎(chǔ)化工原料,目前大都以石油原料經(jīng)裂解或煉油兩種方式生產(chǎn)。該研究開(kāi)辟了 以煤為資源經(jīng)合成氣一步轉(zhuǎn)化為丙烯的工藝 路線,用以替代價(jià)格日益上漲和資源有限的石油,具有重要戰(zhàn)略意義,也是合理利用地 球資源較好的實(shí)例。經(jīng)成本核算,用此方法 合成的丙烯成本與用石油為原料生產(chǎn)丙烯價(jià)格相當(dāng)或略低,是很有應(yīng)用前景的生產(chǎn)新工 藝。該研究成果處于國(guó)際領(lǐng)先地位,引起了 國(guó)內(nèi)外同行的關(guān)注。
我國(guó)對(duì)煤制甲醇也做了大量工作。甲醇是用含有H2和CO的原料氣制作的,可用 作化工原料、溶劑和燃料。甲醇用作汽車(chē)燃 料,可在汽油中摻人5%、15%、25% (M--5、M--15、M口25)或用純甲醇(M-- 100)。甲醇和異丁烯合成甲基叔丁基醚 (MTBE),用作無(wú)鉛汽油辛烷值添加劑;或 直接合成低碳混合醇(甲醇70%,低碳醇 30%),用作汽油辛烷值添加劑。甲醇還可制取合成汽油。目前,我國(guó)甲醇年產(chǎn)能力超 過(guò)60萬(wàn)噸,其中約20%用作燃料。煤用間 接液化制成燃料甲醇已有了成熟技術(shù)。
五、研究進(jìn)度安排
1。寫(xiě)可行性報(bào)告
2。搜集相關(guān)資料
3。開(kāi)始試驗(yàn)研究
4。整理研究結(jié)果
5。寫(xiě)試驗(yàn)總結(jié)
六、主要參考文獻(xiàn)
眾所周知,作為燃料,煤相對(duì)于石油有兩大缺點(diǎn):一是不干凈,煤中所含的硫燃燒生成二氧化硫,造成對(duì)大氣和周?chē)h(huán)境的嚴(yán)重污染;二是從原子結(jié)構(gòu)上看,煤的氫一碳比(H/C)還不到石油的一半,限制了它的綜合利用。于是有許多科學(xué)家提出了許多轉(zhuǎn)化煤和石油的方法,以達(dá)到利益最大化,危害最小化。
煤和石油都是主要由碳和氫元素組成的,其主要區(qū)別在氫——碳原子比H/C不同。煤的H/C<0.8,而油H/C>1.8。此外,煤是化學(xué)結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜的復(fù)合體,其基本結(jié)構(gòu)是縮合芳烴為主體的帶有側(cè)鏈和官能團(tuán)的大分子。而油大多數(shù)是以脂肪族的直鏈烴為主,也有環(huán)烷烴類(lèi),比煤的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單得多。因此,人類(lèi)產(chǎn)生了由煤液化轉(zhuǎn)化為油的想法。
①EDS法(Exxon供氫溶劑法) 是將煤漿在循環(huán)的供氫溶劑中與氫混合,溶劑首先通過(guò)催化器拾取氫原子,然后通過(guò)液化反應(yīng)器“貢獻(xiàn)”出氫,使煤分解。
②氫一煤法是采用沸騰床反應(yīng)器,直接加氫將煤轉(zhuǎn)化成液體燃料的工藝。
③SRC法是將高灰分、高硫分的煤轉(zhuǎn)化成接近無(wú)灰、低硫的液化工藝。先將溶劑與煤粉制成煤漿,再把煤漿與氫混合后送人反應(yīng)器。
④煤—油共煉將煤與渣油混合成油煤漿,再煉制成液體燃料。由于渣油中含有煤轉(zhuǎn)化過(guò)程所需的大部分或全部的氫,可減少或不用氫氣,從而降低成本
⑤費(fèi)托(F--T)合成技術(shù)。該方法先把經(jīng)過(guò)適當(dāng)處理的煤送人反應(yīng)器,在一定溫度和壓力下通過(guò)氣化劑(空氣或氧氣+蒸汽),以一定的流動(dòng)方式轉(zhuǎn)化成CO—H2的合成氣(灰分形成殘?jiān)懦?。
北大著名經(jīng)濟(jì)學(xué)家張維迎指出:核心競(jìng)爭(zhēng)力即企業(yè)所具有的獨(dú)特資源和能力,這種獨(dú)特性具體表現(xiàn)為“偷不去,買(mǎi)不來(lái),拆不開(kāi),帶不走,溜不掉”。“偷不去”,即別人很難模仿你,如你擁有的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán),尤其是獨(dú)有的品牌和企業(yè)文化等;“買(mǎi)不來(lái)”,即你所擁有的資源不能從市場(chǎng)上買(mǎi)到,因?yàn)槟隳苜I(mǎi)到的東西別人也能買(mǎi)到;“拆不開(kāi)”,即企業(yè)的資源和能力具有互補(bǔ)性和整體性,合起來(lái)才值錢(qián),分開(kāi)就不值錢(qián),比如鞋子,左只和右只具有互補(bǔ)性,別人拿走一只是沒(méi)用的,所以你看好一只就行了;“帶不走”,是指資源的組織性,個(gè)人的技術(shù)和才能是可以帶走的,而整合企業(yè)的資源所形成的競(jìng)爭(zhēng)力,才是企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力;“溜不掉”,是指企業(yè)的持久競(jìng)爭(zhēng)力,今天拆不開(kāi)、偷不走的資源,明天就可能被拆開(kāi)、偷走,所以企業(yè)家真正的工作不是管理而是不斷創(chuàng)造新的競(jìng)爭(zhēng)力。
這段表述生動(dòng)形象地闡明了核心競(jìng)爭(zhēng)力的基本內(nèi)涵和外延特征。如果非要給核心競(jìng)爭(zhēng)力界定一個(gè)學(xué)院派的定義,那么,綜合目前國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界有關(guān)核心競(jìng)爭(zhēng)力概念的各種論述,筆者認(rèn)為,核心競(jìng)爭(zhēng)力是企業(yè)管理尤其是戰(zhàn)略管理研究的理論和實(shí)踐發(fā)展的新階段;是企業(yè)持續(xù)有效地優(yōu)化整合各種資源,以適應(yīng)日益復(fù)雜多變的內(nèi)部和外部環(huán)境的獨(dú)特能力;是企業(yè)所獨(dú)有的,以創(chuàng)造超額價(jià)值來(lái)保持市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的處于核心地位的關(guān)鍵能力和資源。
電力施工企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的構(gòu)成要素
不同行業(yè)、不同企業(yè)之間,其核心競(jìng)爭(zhēng)力的基本內(nèi)涵并沒(méi)有實(shí)質(zhì)性差異,但核心競(jìng)爭(zhēng)力外延的具體表現(xiàn)和構(gòu)成要素會(huì)存在明顯的個(gè)性差異。這是企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的獨(dú)有性或獨(dú)特性所決定的。因此,電力施工企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的構(gòu)成要素自然會(huì)有自身的行業(yè)和專(zhuān)業(yè)特征。
市場(chǎng)信譽(yù)。市場(chǎng)實(shí)踐證明,電力工程的投資和運(yùn)營(yíng)商選擇承包商的首要因素就是承包商的市場(chǎng)信譽(yù),因?yàn)榻ㄔO(shè)市場(chǎng)的信譽(yù)是承包商綜合實(shí)力的體現(xiàn),是承包商經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)洗禮所形成的行業(yè)和社會(huì)認(rèn)可度。選擇市場(chǎng)信譽(yù)高的承包商可以有效降低投資和運(yùn)營(yíng)商的風(fēng)險(xiǎn)成本。電力施丁企業(yè)的市場(chǎng)信譽(yù)主要決定于其技術(shù)實(shí)力的綜合管理水平;工程實(shí)體的質(zhì)量、工藝水平;安全健康、環(huán)境保護(hù)的職業(yè)意識(shí)和專(zhuān)業(yè)管理水平;全員、全過(guò)程、全方位的服務(wù)意識(shí)和服務(wù)質(zhì)量。
企業(yè)文化。企業(yè)文化已經(jīng)成為企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的基礎(chǔ),是核心競(jìng)爭(zhēng)力中無(wú)形的“潤(rùn)物細(xì)無(wú)聲”的“軟功”。企業(yè)文化的功能表現(xiàn)在:第一,凝聚力。企業(yè)文化是一種“黏合劑”,可以把全體員工緊緊地凝聚、團(tuán)結(jié)在一起;第二,導(dǎo)向力。是企業(yè)該做什么、怎么做的價(jià)值導(dǎo)向和行為導(dǎo)向;第三,約束力。是對(duì)企業(yè)員工不該做什么、不能做什么的具有免疫功能的“軟約束”;第四,激勵(lì)力。優(yōu)秀的企業(yè)文化是一種精神激勵(lì),能夠有效激發(fā)員工的潛在能量。企業(yè)要想獲得真正成功,贏得廣泛信譽(yù),就必須營(yíng)造獨(dú)特的企業(yè)文化。
技術(shù)創(chuàng)新能力。技術(shù)創(chuàng)新能力是企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的“核心”,它越來(lái)越成為企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中能否生存發(fā)展的決定性因素。電力工業(yè)是技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè),隨著信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、新材料技術(shù)、先進(jìn)制造技術(shù)等在電力工業(yè)領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用,電力工業(yè)正向信息化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、市場(chǎng)化方向發(fā)展。作為電力工作物質(zhì)基礎(chǔ)的創(chuàng)造者,電力施工企業(yè)必須滿(mǎn)足電力工業(yè)技術(shù)進(jìn)步、產(chǎn)業(yè)升級(jí)的要求,切實(shí)強(qiáng)化技術(shù)創(chuàng)新能力,以技術(shù)創(chuàng)新提高核心競(jìng)爭(zhēng)力,以技術(shù)創(chuàng)新開(kāi)辟新的空間,以技術(shù)創(chuàng)新促進(jìn)企業(yè)全面發(fā)展。
人才的凝聚力。人是一切的出發(fā)點(diǎn)和歸宿點(diǎn)。人力資源是比設(shè)備、資金更重要的第一戰(zhàn)略資源,是推動(dòng)企業(yè)發(fā)展的決定性因素。在福利待遇、工作環(huán)境等方面處于絕對(duì)劣勢(shì)的電力施工企業(yè),必須結(jié)合21世紀(jì)知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代對(duì)“人才”的更高要求,結(jié)合電力施工行業(yè)的特殊性對(duì)“人才”的特殊要求,針對(duì)性地制定“人才戰(zhàn)略”:樹(shù)立“以人為本”的觀念,從以物為中心轉(zhuǎn)到以人為中心,充分挖掘人才的潛能,最大限度地調(diào)動(dòng)和發(fā)揮員工的積極性與創(chuàng)造性,為員工實(shí)現(xiàn)個(gè)人價(jià)值最大化創(chuàng)造條件;營(yíng)造培育人才、吸引人才、凝聚人才的氛圍和機(jī)制,使人才資源充分發(fā)揮整體效能。
企業(yè)管理體制與機(jī)制。企業(yè)管理的體制與機(jī)制是企業(yè)管理的中心內(nèi)容,是始終保持核心競(jìng)爭(zhēng)力的基礎(chǔ)。人才資源是企業(yè)的第一資源,但人才本身并不是核心競(jìng)爭(zhēng)力,因?yàn)閯e人可能用比你更高的開(kāi)價(jià)將其挖走。只有形成一種能使人才自主、自發(fā)地盡其才、盡其用的人才管理機(jī)制,才能使人才發(fā)揮最大效能并為企業(yè)創(chuàng)造核心價(jià)值,從而真正形成核心競(jìng)爭(zhēng)力。同樣,先進(jìn)的技術(shù)也只有通過(guò)適宜的管理機(jī)制,才能以最高的效率轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力,從而將技術(shù)優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。因此,只有形成各種資源發(fā)揮最大效能并持續(xù)完善的管理體制與機(jī)制,才能為核心競(jìng)爭(zhēng)力提供一個(gè)激活、催化、進(jìn)發(fā)的通道和平臺(tái)。
電力施工企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的培育途徑
1.充分發(fā)揮人力資源的整體效能
建立學(xué)習(xí)型組織。電力施工企業(yè)應(yīng)按學(xué)習(xí)型組織的理念、方法和目標(biāo),通過(guò)持續(xù)不斷的強(qiáng)化培訓(xùn),造就一大批具有技術(shù)專(zhuān)長(zhǎng)又善經(jīng)營(yíng)管理的高層次、復(fù)合型、外向型人才。目前,電力施工企業(yè)的當(dāng)務(wù)之急是要加緊對(duì)決策層和管理層進(jìn)行WT0相關(guān)知識(shí),國(guó)際經(jīng)貿(mào)知識(shí)和慣例,工商管理、金融、法律、信息網(wǎng)絡(luò)等知識(shí)的系統(tǒng)培訓(xùn)和計(jì)算機(jī)、外語(yǔ)技能的強(qiáng)化培訓(xùn),全面提升決策層和管理層的綜合素質(zhì);并在全體員工中形成共同的愿景,樹(shù)立與時(shí)俱進(jìn)、終身學(xué)習(xí)的觀念,從而奠定企業(yè)堅(jiān)實(shí)的人才基礎(chǔ);培育企業(yè)人才的“再造”機(jī)制,使企業(yè)成為“人才”的生產(chǎn)線和大熔爐。
此外,要大力推進(jìn)“工人階級(jí)”的素質(zhì)結(jié)構(gòu)重塑工程。作為“產(chǎn)業(yè)工人”主要載體的國(guó)有企業(yè),尤其是“產(chǎn)業(yè)工人”比例較高的電力施工企業(yè),必須盡快重塑“產(chǎn)業(yè)工人”的素質(zhì)結(jié)構(gòu),即通過(guò)多種途徑,多種方式,多種渠道的持續(xù)有效的教育培訓(xùn)和終身自我學(xué)習(xí),使“藍(lán)領(lǐng)”變?yōu)椤鞍最I(lǐng)”,提高“白藍(lán)率”,使企業(yè)人力資源的知識(shí)總量和開(kāi)發(fā)度增加,組織的整體學(xué)習(xí)能力增強(qiáng),最終提高企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。
銳意改革,建立新型的人力資源管理體系。知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代,人的科學(xué)文化素質(zhì)普遍提高,生活目標(biāo)、生活方式日益?zhèn)€性化發(fā)展。企業(yè)員工將變?yōu)椤白晕覍?shí)現(xiàn)人”,即人們工作的價(jià)值在于實(shí)現(xiàn)“自我價(jià)值”。因此,“以人為本”的思想就必然成為新世紀(jì)管理哲學(xué)的指導(dǎo)思想。在野外作業(yè),工作環(huán)境和條件艱苦,報(bào)酬不高的電力施工
企業(yè)要想吸引人才,留住人才,在人力資源管理方面就更需要樹(shù)立新的觀念,建立新的管理體制和機(jī)制。
第一,大力營(yíng)造尊重知識(shí),尊重人才,尊重所有人的企業(yè)“軟環(huán)境”。人力資源管理的關(guān)系就是營(yíng)造平等、融洽、協(xié)調(diào)的企業(yè)“軟環(huán)境”。物質(zhì)條件較差的電力施工企業(yè),就更加需要以感情留住人,以事業(yè)留住人,以共同的價(jià)值實(shí)現(xiàn)留住人,以良好的“軟環(huán)境”彌補(bǔ)“硬環(huán)境”先天不足。
第二,積極探索新型人才資源管理體制和機(jī)制。電力施工企業(yè)與其他國(guó)有企業(yè)一樣,國(guó)有體制仍然是人力資源管理的制約瓶頸。從2l世紀(jì)知識(shí)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展方向看,平等競(jìng)爭(zhēng)與自由雇傭是必然的趨勢(shì)。企業(yè)與員工將在全球范圍內(nèi)統(tǒng)一的人力資源市場(chǎng)中雙向選擇,“人才流”的“流動(dòng)率”上升。但是,企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)又需要一定的連續(xù)性,客觀上需要“核心業(yè)務(wù)”人員的穩(wěn)定性。因此,應(yīng)大膽探索,進(jìn)一步引入競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制,對(duì)大量的“非核心”業(yè)務(wù)所需的勞動(dòng)力則實(shí)行短期或臨時(shí)合同雇傭。
第三,積極探索績(jī)效評(píng)估和價(jià)值分配的機(jī)制。價(jià)值分配應(yīng)從單一的“按勞分配”轉(zhuǎn)向“按資分配”和“按知分配”(用技術(shù)入股、技術(shù)產(chǎn)出的比例回報(bào))。操作層主要實(shí)行勞動(dòng)定額承包制,以按勞分配為主,再加上個(gè)人股權(quán)的“按資分配”。管理層和決策層則主要實(shí)行按資分配、“按知分配”和“年薪制”等。工作績(jī)效考核評(píng)估也要引入國(guó)際先進(jìn)的測(cè)評(píng)考核指標(biāo)體系,定性與定量相結(jié)合,靜態(tài)與動(dòng)態(tài)相結(jié)合,形成目標(biāo)管理的激勵(lì)與約束機(jī)制。
2.技術(shù)創(chuàng)新
加大R&D費(fèi)用(政府或企業(yè)研究和開(kāi)發(fā)費(fèi)用)投入。
發(fā)達(dá)國(guó)家企業(yè)的R&D費(fèi)用平均達(dá)5%~10%。而我國(guó)企業(yè)R&D費(fèi)用投入占銷(xiāo)售額的比例,全國(guó)企業(yè)平均只有0.5%左右。就電力施工企業(yè)而言,據(jù)統(tǒng)計(jì)全行業(yè)R&D費(fèi)用僅占施工總產(chǎn)值的0.4%左右,低于全國(guó)企業(yè)平均水平。從一個(gè)側(cè)面反映了電力施工企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新實(shí)力的不足。根據(jù)目前電力施工企業(yè)的經(jīng)營(yíng)狀況,當(dāng)前可提高到l%左右,“十一五”期間則逐步提高3%-5%,應(yīng)是可行的戰(zhàn)略選擇。
技術(shù)創(chuàng)新占領(lǐng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn)。
第一,火電施工企業(yè)應(yīng)重點(diǎn)對(duì)600MW以及上高參數(shù)、大容量、主效率火電機(jī)組的施工技術(shù)、施工工藝和配套施工技術(shù)裝備、工器具的研究,因?yàn)檫@是其核心業(yè)務(wù)市場(chǎng)。加緊對(duì)循環(huán)硫化床(DFBC),整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(ICCC)等潔凈發(fā)電技術(shù)的研究,應(yīng)先掌握潔凈煤發(fā)電技術(shù)、火電機(jī)組的施工安裝技術(shù)和調(diào)試技術(shù),占領(lǐng)行業(yè)技術(shù)發(fā)展制高點(diǎn)。
第二,送變施工企業(yè)應(yīng)重點(diǎn)研究全國(guó)聯(lián)網(wǎng)工程中大電網(wǎng)直流背靠背聯(lián)網(wǎng)技術(shù),直流輸電技術(shù),750KV及1000KV特高壓輸電技術(shù)實(shí)施中的新設(shè)備、新工藝、新材料等應(yīng)用技術(shù)。認(rèn)真研究電力自動(dòng)化,通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的最新發(fā)展,迅速掌握電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的實(shí)施過(guò)程中的“過(guò)程技術(shù)”,以迅速占領(lǐng)電網(wǎng)建設(shè)這一核心市場(chǎng)領(lǐng)域的技術(shù)制高點(diǎn)。
第三,針對(duì)電力工程施_丁的“過(guò)程技術(shù)”特點(diǎn),特別注重對(duì)施工工藝過(guò)程的改進(jìn),施工工器具的研發(fā)改進(jìn)等現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)的研究。要切實(shí)強(qiáng)化對(duì)質(zhì)量管理技術(shù)、安全管理技術(shù)和環(huán)保技術(shù)的深入研究,因?yàn)榘踩唾|(zhì)量管理水平已成為電力施工企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。
第四,根據(jù)電力工程施工技術(shù)“跟進(jìn)性”特點(diǎn),即電力行業(yè)技術(shù)的不斷進(jìn)步,反映在其技術(shù)裝備的不斷升級(jí)與改進(jìn)上,而電力施工企業(yè)則必須不斷采用新的施工工藝來(lái)“跟進(jìn)性”地滿(mǎn)足這種技術(shù)裝備的升級(jí)與改進(jìn)。
第五,電力施工企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新必須注重其實(shí)用性和及時(shí)性。即必須強(qiáng)化技術(shù)成果向生產(chǎn)力的轉(zhuǎn)化工作,將有限的研發(fā)資金用在能迅速轉(zhuǎn)化為現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)的項(xiàng)目上,強(qiáng)調(diào)技術(shù)創(chuàng)新的經(jīng)濟(jì)效益。
3.管理創(chuàng)新
電力施工企業(yè)的管理創(chuàng)新就是要根據(jù)新世紀(jì)管理變革的趨勢(shì),結(jié)合電力工業(yè)體制改革的要求和企業(yè)的現(xiàn)狀,圍繞建立現(xiàn)代企業(yè)制度的總體目標(biāo)進(jìn)行體制創(chuàng)新。順應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)和知識(shí)經(jīng)濟(jì)的要求,建立內(nèi)部高效能的機(jī)制和運(yùn)行機(jī)制。
第一,根據(jù)國(guó)發(fā)[2002]5號(hào)文精神,不斷深化我國(guó)電力體制改革,目前已經(jīng)到了電力設(shè)計(jì)、修造、施工等“輔”企業(yè)如何改革的最困難也是最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。因此,電力施工企業(yè)單一的公有制體制改革從外部政策支撐上看,現(xiàn)在已成熟。電力施工企業(yè)應(yīng)積極主動(dòng)地研究國(guó)家電力體制改革方案的實(shí)質(zhì)精神,主動(dòng)出擊,以謀求最佳的改革方案。
第二,整合企業(yè)內(nèi)的人才流、物流、資金流和信息流,形成“四流合一”的高效的內(nèi)部資源共享最大化機(jī)制。打破目前電力施工企業(yè)最普遍的職能處室管理組織機(jī)構(gòu)模式,削減管理中間環(huán)節(jié),逐步實(shí)現(xiàn)組織的“扁平化”和“網(wǎng)絡(luò)化”。與國(guó)際接軌,按FIDIC條款(國(guó)際工程師聯(lián)合會(huì)出版的“土木工程施工合同條件”)實(shí)行“項(xiàng)目法施工”,建立并規(guī)范以工程項(xiàng)目實(shí)施為主線的內(nèi)部激勵(lì)與約束機(jī)制。
第三,要適應(yīng)新的市場(chǎng)變化,強(qiáng)化質(zhì)量、安全管理和工程綜合管理的創(chuàng)新,這是電力施工企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的主要領(lǐng)域和競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手之間直接較量的關(guān)鍵環(huán)節(jié),是市場(chǎng)信譽(yù)的主要來(lái)源。
第四,建立企業(yè)信息中心,設(shè)立CIO(首席信息官),以加快網(wǎng)絡(luò)化、信息化建設(shè)為切入點(diǎn),推進(jìn)企業(yè)管理的現(xiàn)代化和國(guó)際化。強(qiáng)化對(duì)網(wǎng)絡(luò)化信息流的疏導(dǎo)、篩選和管理,構(gòu)筑可靠的企業(yè)信息安全防護(hù)墻,實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息共享的最大化和安全化的統(tǒng)一。
4.企業(yè)文化建設(shè)
電力施工企業(yè)普通缺乏深厚的內(nèi)在企業(yè)文化底蘊(yùn)和鮮明的外顯企業(yè)形象。由于電力施工企業(yè)的特點(diǎn),所以其企業(yè)文化建設(shè)具有一定的特殊性。那么如何營(yíng)造電力施工企業(yè)的“文化場(chǎng)”呢?
構(gòu)筑個(gè)性鮮明的CIS(企業(yè)形象識(shí)別系統(tǒng))。CIS是企業(yè)文化的外顯表現(xiàn),是企業(yè)文化的“硬件”部分。CIS是企業(yè)社會(huì)識(shí)別的第一印象。醒目完美、寓意深刻的企業(yè)標(biāo)志、商標(biāo)、企業(yè)標(biāo)志性建筑等,往往成為企業(yè)的代名詞。因此,電力施工企業(yè)應(yīng)對(duì)CIS進(jìn)行系統(tǒng)性的策劃,并借助各種現(xiàn)代化手段,如設(shè)立企業(yè)網(wǎng)站、多媒體宣傳展示等,對(duì)CIS進(jìn)行多種方式、多種渠道、更大范圍的宣傳擴(kuò)散,樹(shù)立企業(yè)個(gè)性鮮明的外顯形象。