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“以煤为基”守好能源安全底线
发稿时间:2024-03-18 来源:《瞭望》新闻周刊 点击:

  2016年7月19日下午,中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平在银川考察了宁东能源化工基地。习近平指出,在我国西部建设这样一个能源化工基地,特别是建设一个目前世界上单体规模最大的煤制油项目,具有战略意义。

  同年12月,习近平总书记对神华宁煤煤制油示范项目建成投产作出重要指示。习近平指出,这一重大项目建成投产,对我国增强能源自主保障能力、推动煤炭清洁高效利用、促进民族地区发展具有重大意义,是对能源安全高效清洁低碳发展方式的有益探索,是实施创新驱动发展战略的重要成果。

  通过400万吨/年煤炭间接液化项目,我国实现了煤基合成油工业从追赶者到领跑者的超越发展,使我国成为少数掌握全套煤制油工业技术的国家,奠定了我国煤制油工业发展的技术基础。

  煤制油成套技术更重要的价值是作为保障我国能源安全的重要“底牌”,“平时能活,急时保供”,在关键时刻为保障国家能源供给起到兜底作用。

  发展以煤制油、煤制气、煤基烯烃等为代表的现代煤化工产业,实现煤炭利用方式从“以燃料为主”向“以化工原料为主”的转变,使“一块煤”裂变成“一滴油”“一块布”“一根丝”,既是促进能源高效利用的重要途径,也是推动宁夏经济保持高于全国平均水平增长、缩小发展差距的重要抓手。

  百米高塔比肩林立、球形储罐星罗棋布、望不到头的管道纵横交错……走进宁夏宁东能源化工基地400万吨/年煤炭间接液化项目厂区,现代化大型能源企业的壮观景象扑面而来——这是世界上单体规模最大、投资最多的煤制油项目。

  能源是国民经济和社会发展的重要基础。富煤、缺油、少气的资源禀赋决定了我国以煤为主体的能源结构短期内难以改变。利用我国相对丰富的煤炭资源发展煤制油产业,对解决我国石油资源短缺、降低对外依存度、托底石油供给,提升国家能源安全保障能力具有重大战略意义。

  作为我国能源“金三角”的重要一极,宁夏宁东能源化工基地不仅在积极探寻宁夏摆脱资源依赖,加速向绿转型的新路径,也在不断探索符合我国国情的煤炭深加工产业发展模式,为巩固国家能源安全提供技术战略储备。

  2016年7月19日下午,中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平在银川考察了宁东能源化工基地。习近平指出,在我国西部建设这样一个能源化工基地,特别是建设一个目前世界上单体规模最大的煤制油项目,具有战略意义。

  同年12月,习近平总书记对神华宁煤煤制油示范项目建成投产作出重要指示。习近平指出,这一重大项目建成投产,对我国增强能源自主保障能力、推动煤炭清洁高效利用、促进民族地区发展具有重大意义,是对能源安全高效清洁低碳发展方式的有益探索,是实施创新驱动发展战略的重要成果。

  7年多来,400万吨/年煤炭间接液化项目实现了从建起来、开起来到稳起来、优起来的转变。投产以来累计生产油化品超过2000万吨,煤间接液化成套技术创新开发及产业化处于国际领先水平。

  以此为依托,一批企业在宁东能源化工基地加大布局,持续提升煤化工的工艺技术和装备水平,推动煤化工及其下游相关产业向高端化、多元化、低碳化发展。

  如今,宁夏已成为煤炭清洁高效利用领域的领跑者,建成了国内一流的现代煤化工产业示范区,成为全国最大的煤制油和煤基烯烃生产加工基地,构建了煤化工与煤炭开采、电力、石化化工、精细化工、新材料、清洁能源、节能环保等产业融合发展的新局面。

  国家能源集团宁夏煤业公司400万吨/年煤制油项目中控室

  “一块煤”裂变,托底能源饭碗

  煤制油是以煤炭为原料,通过化学加工过程生产油品和石油化工产品的一项技术,其中,煤间接液化技术是先将煤气化,再通过费托合成工艺将合成气转化为烃类燃料。相比直接液化煤制油,间接液化煤制油具有煤种适应性宽、合成条件较温和等特点。

  我国资源禀赋富煤、缺油、少气,但新中国成立后,石油需求不断增长。数据显示,近年我国石油对外依存度高达七成。基于国家能源战略安全考量,加强对煤制油技术的研究与开发意义重大。

  2016年,国家发展改革委和国家能源局联合印发《煤炭工业发展“十三五”规划》,提出以国家能源战略技术储备和产能储备为重点,在水资源有保障、生态环境可承受的地区,开展煤制油等五类模式以及通用技术装备的升级示范,加强先进技术攻关和产业化,提升煤炭转化效率、经济效益和环保水平,发挥煤炭的原料功能。

  早在2005年,中国科学院山西煤化所就提出“高温浆态床费托合成”工艺,煤制油过程整体能量利用效率大幅提升。在此基础上,2016年,由国家能源集团宁夏煤业公司(以下简称“国能宁煤”)联合20余家单位协同攻关的400万吨/年煤炭间接液化成套技术创新开发及产业化项目建成投产。

  在项目推进中,国能宁煤等20余家企业在大型气化和费托合成关键技术、重大装备及特种材料制造、工程放大及系统集成技术等方面取得一大批创新成果,形成了可复制、可推广的煤间接液化成套技术,为我国能源安全保障提供了技术储备。

  ——攻克开发煤间接液化关键技术。

  采访中,项目负责人告诉《瞭望》新闻周刊记者,400万吨/年煤炭间接液化项目是国家“十二五”期间重点建设的煤炭深加工示范项目,攻克了煤制油过程中37项关键技术,开发了国内首套10万Nm3/h空分及压缩机组成套技术、研发了超厚临氢钢板和大口径耐磨蚀耐腐蚀的高温高压陶瓷球阀、贫液泵等装备及材料等。多项技术及其成套工艺在产能、产物选择性、系统能效等核心技术指标方面均处于国际领先水平。

  ——推动煤制油重大装备自主国产化。

  走进宁东能源化工基地400万吨/年煤炭间接液化项目的成果展示廊道,一款缩小版的“神宁炉”模型格外吸引记者的注意。

  这款日投煤量2000~3000吨单喷嘴干煤粉加压气化炉是这一项目完成的重大技术及装备突破之一。气化装置是煤制油项目的核心装置,此前,煤气化的核心装备长期掌握在国外企业手中。

  据煤制油中控室相关负责人介绍,通过对点火烧嘴结构、煤粉进料管线、文丘里洗涤系统流程等多项技术优化,“神宁炉”不仅煤种适应性广,可“吃细粮”精煤,也可“吃粗粮”劣质煤,而且装置规模大、气化效率高、开车时间短,让我国“煤气化”不再受“气”于人。

  “‘神宁炉’已对外推广8个项目共计46台套,国内一批企业都用上了‘神宁炉’。”国能宁煤科技发展部总经理郭中山说,煤制油项目成果在国内外多个领域应用,带动了国内一批装备制造企业的提升,改变了我国大型煤化工技术长期受制于国外的现状。

  ——实现煤间接液化装置工艺与系统配置及集成的工程放大。

  “煤间接液化是一个涉及多道工序的复杂系统工程,此前全球最大规模的煤制油项目也就是100万吨/年的水平,而国能宁煤的煤炭间接液化项目规模高达400万吨/年。”项目负责人介绍,400万吨/年煤炭间接液化项目由1000余个子系统组成的12套空分、28台气化和8台费托合成等156个系统所构成的复杂系统,是迄今为止世界上单体规模最大的煤制油化工项目。

  “这需要实现装置工艺、系统配置及集成的工程放大,是量变到质变的过程,并不能简单通过增加装置数量来解决。”该负责人表示。

  郭中山说,400万吨/年煤炭间接液化项目从理论、技术到材料、装备,形成了可复制、可推广的煤间接液化成套技术和工艺,并已应用于内蒙古伊泰和山西潞安两个年产100万吨的煤制油商业示范厂。在他看来,通过400万吨/年煤炭间接液化项目,我国实现了煤基合成油工业从追赶者到领跑者的超越发展,使我国成为少数掌握全套煤制油工业技术的国家,奠定了我国煤制油工业发展的技术基础。

  据了解,自2016年投产运行以来,400万吨/年煤炭间接液化项目年转化煤炭2400万吨,占宁夏煤炭年产量1/4,吨煤转化成油的价值提升7倍,推动了煤炭由单一燃料向燃料与原料并重转变。

  业内人士强调,煤制油成套技术更重要的价值是作为保障我国能源安全的重要“底牌”,“平时能活,急时保供”,在关键时刻为保障国家能源供给起到兜底作用。

  位于宁夏灵武市的国家能源集团宁夏电力公司宁东电厂3×5.98兆瓦漂浮分布式光伏发电项目

  “一棵树”繁茂,崛起产业高地

  2023年4月,“天龙二号”运载火箭首飞成功,成为世界上第一个以煤基航空煤油为燃料的液体运载火箭,其使用的煤基航天煤油是煤制油延长煤化工产业链的重要成果之一。

  郭中山介绍,除了产出高品质的柴油、汽油,国能宁煤通过优化工艺路线还可以使煤炭产出高端润滑油、食品蜡、航空航天燃料等多种煤化工产品。

  ——煤化工制品带动煤炭“由黑到白”。

  走进宁东能源化工基地的“科创宁东”展厅,新能源汽车的动力电池、各类香气馥郁的香水产品、用于高铁制造的隔音阻燃材料……一系列高附加值的精细化工产品陈列其中,让人目不暇接。

  “相比传统煤炭利用方式,现代煤化工产业能源利用效率更高、二氧化碳排放更少、产品附加值更高。”宁东能源化工基地党工委副书记、管委会主任张伟说,在宁东能源化工基地,国能宁煤、宝丰能源等多家企业将煤炭作为化工原料,自主或合作研发单碳切割、精细分离、精准合成等新技术,发展包括煤制油、煤基烯烃等在内的现代煤化工产业,产出包括甲醇、烯烃等初级产品,高端纺织及化纤制品、新材料、精细化工高端润滑油等十几种精细化工产品,促进现代煤化工产业向高端化、多元化、低碳化发展。

  “现代煤化工、精彩在宁东”。目前宁东能源化工基地已经成为我国四个现代煤化工产业示范区中规模最大、产值最高的园区,煤化工生产能力达到每年2800万吨以上,形成我国最大的煤制油和煤基烯烃生产基地。

  从卖炭向卖油、卖精细化工产品“华丽转变”,宁东能源化工基地坚持煤炭清洁高效利用,加大“煤头化尾”力度,加快推动煤化工产业向精细化、高端化、集群化方向发展,持续完善布局产业链,推进煤炭向清洁燃料、优质原料和高端材料转变,产业由价值链低端向中高端迈进、实现了质的跃升。

  ——现代煤化工产业带动宁夏产业升级。

  由于煤炭储量丰富,历史上的宁夏曾“靠煤吃煤”、粗放发展,随着产能过剩、盈利下滑,煤炭产业一度成了“烫手山芋”。

  近年来,宁夏以宁东能源化工基地、太阳山开发区、盐池工业园区现代煤化工一体化发展为重点,依托国能宁煤、宝丰能源、中石化长城能化等骨干企业,形成以现代煤化工、石油化工、电石及深加工、精细化工为主导的产业结构,涉及产品100多种,现代煤化工已发展成为宁夏化工行业的支柱产业,处于全国领先地位。

  据统计,宁夏已形成煤制油产能400万吨,接近全国煤制油产能的一半;煤基烯烃产能420万吨,约占全国总产能的1/5。

  宁夏回族自治区发展和改革委员会相关负责人说,发展以煤制油、煤制气、煤基烯烃等为代表的现代煤化工产业,实现煤炭利用方式从“以燃料为主”向“以化工原料为主”的转变,使“一块煤”裂变成“一滴油”“一块布”“一根丝”,既是促进能源高效利用的重要途径,也是推动宁夏经济保持高于全国平均水平增长、缩小发展差距的重要抓手。

  “一张图”新绘,奋力争先领跑

  受访人士介绍,宁夏是煤矿大省区,同时也是风能、太阳能富集地。在能源转型机遇期,宁夏“两手抓、两手硬”,一边推动传统能源产业清洁高效利用,一边支持可再生能源规模化发展,加快规划建设新型能源体系,打造产业转型升级新的增长点,为经济高质量发展注入新动能。

  ——“向智前行”,降低传统能源产业碳排放。

  在降低传统能源产业碳排放方面,宁夏“向智前行”,以技术创新谋发展。

  “不同于一些水分、光照条件较好的地区可以通过植树造林等生态碳汇方式抵消碳排放,宁夏干旱少雨、风大沙多,更适宜采用技术手段降低二氧化碳排放。”宁夏回族自治区发展和改革委员会碳减排处负责人介绍。

  CCUS(二氧化碳捕集、利用与封存)是指将二氧化碳大型排放源所排放的二氧化碳进行捕集、压缩后输送并封存,或进行工业应用(如食品加工、离岸驱油及生产化学产品)以避免其排放到大气中的一种技术。

  2023年5月,宁夏300万吨/年CCUS示范项目在宁东基地全面开工建设。项目将400万吨/年煤炭间接液化项目排放的二氧化碳气体捕集后,由长庆油田进行驱油封存,项目整体建成投产后,相当于每年植树近2700万棵、停开经济型轿车近180万辆;30年设计期内,预计注入二氧化碳7450万吨,增油1700万吨以上。

  不仅是通过CCUS,宁夏依托丰富的太阳能和风电资源,以技术创新赋能绿色低碳转型,建成全球单厂规模最大、单台产能最大的太阳能电解水制氢项目,用“绿氢”替代煤作为原料,直供化工系统生产聚乙烯、聚丙烯等上百种高端化工产品。此外,4×5.98兆瓦光伏发电项目、30万千瓦光伏+2万标方/小时绿氢耦合煤制油化工示范一期项目也在加快建设之中。

  ——创新发展路径,推动新能源产业发展。

  在加快可再生能源发展方面,宁夏创新发展路径,研究制定源网荷储一体化项目建设政策,以绿电直供为突破口,探索构建新能源新型供给消纳体系。

  宁夏回族自治区发展和改革委员会能源发展处处长姚波介绍,源网荷储一体化项目按照“自主调峰、自我消纳、自发自用”原则,由同一投资主体建设电源、电网、负荷、储能,作为一个经营主体统一规划建设、统一接入并网、统一调度运营,提升自治区以新能源为主体的系统运行效率和电源开发综合效益。

  目前,宁夏已有11个园区被纳入“绿电园区”试点范围,2021~2022年新增负荷68.5万千瓦,为制造业增绿降本创造了条件。

  宁夏作为全国首个新能源综合示范区,持续推动清洁能源产业发展。截至2023年底,宁夏新能源装机突破3600万千瓦,达到3600.15万千瓦,装机占比超过总装机50%以上。宁夏新能源人均装机达到5千瓦,成为单位国土面积新能源装机开发强度最大的省区。

  姚波介绍,如今,宁夏作为我国新能源发展重要省区,成为全国首个新能源发电出力超过全网用电的省区,走在全国新能源高比例转型前列。

  “宁夏以建设国家首个新能源综合示范区为引领,全力推动国家大型煤炭基地、‘西电东送’火电基地、国家现代煤化工基地建设,大力实施创新驱动发展战略,加快构建现代化产业体系,为我国的能源保供提供坚强保障,积极发挥‘宁夏’作用。”宁夏回族自治区党委书记梁言顺说。

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