麻 冬，蔡鑫磊

陜西燃?xì)饧瘓F(tuán)有限公司（陜西西安710016）

陜西省發(fā)展煤制天然氣的可行性分析

麻 冬，蔡鑫磊

陜西燃?xì)饧瘓F(tuán)有限公司（陜西西安710016）

雖然陜西省是天然氣產(chǎn)出大省，但依然面臨冬季天然氣用氣緊張，以及周邊地區(qū)天然氣緊缺的問題。充分利用陜西省豐富的煤炭資源，建設(shè)煤制天然氣項目，對促進(jìn)省內(nèi)煤炭產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，提高天然氣保障能力，具有重要意義。結(jié)合對陜西省開展煤制天然氣項目的資源承載能力、環(huán)境容量、單位能耗、管網(wǎng)輸送能力、區(qū)域市場容量等條件進(jìn)行的分析，從技術(shù)集成、原料供應(yīng)、調(diào)峰模式等方面提出了一些思考和建議。

煤炭產(chǎn)業(yè)；天然氣；環(huán)境容量；水資源

陜西省雖然是天然氣產(chǎn)出大省，但依然面臨冬季天然氣用氣緊張，以及周邊地區(qū)天然氣緊缺的問題。傳統(tǒng)天然氣產(chǎn)能增長緩慢，非常規(guī)天然氣產(chǎn)能未達(dá)預(yù)期，導(dǎo)致天然氣供需矛盾日趨緊張，開發(fā)新氣源對保障民生和穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)發(fā)展有重要意義。另一方面，陜西省又是全國重要的煤炭生產(chǎn)基地，在環(huán)保和經(jīng)濟(jì)下行壓力下，傳統(tǒng)煤炭消費需求持續(xù)下滑，煤炭市場疲軟不可避免。因此，為過剩的煤炭產(chǎn)能尋找其他高效轉(zhuǎn)化途徑，是煤炭產(chǎn)業(yè)發(fā)展的客觀選擇。煤制天然氣作為煤炭高效轉(zhuǎn)化的主要途徑之一，不僅能夠推動煤炭產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，提高煤炭附加值，而且對緩解天然氣供需矛盾，保障能源穩(wěn)定供應(yīng)，優(yōu)化能源消費結(jié)構(gòu)，提高能源轉(zhuǎn)換效率，進(jìn)而實現(xiàn)節(jié)能減排、改善環(huán)境的目的，都有至關(guān)重要的作用[1-2]。

1 實施煤制天然氣項目的必要性

1.1 落實國家能源發(fā)展戰(zhàn)略

我國能源發(fā)展戰(zhàn)略是“節(jié)約優(yōu)惠、多元發(fā)展、以煤為主、立足國內(nèi)，努力提高清潔低碳和非化石能源的比重”。實施煤制天然氣項目，正是利用我國煤炭資源優(yōu)勢，通過煤炭的高效轉(zhuǎn)化，生產(chǎn)清潔的天然氣產(chǎn)品，并借助輸氣管道送至終端市場，可以有效補充常規(guī)天然資源的不足，實現(xiàn)傳統(tǒng)能源向戰(zhàn)略能源的轉(zhuǎn)化。國家能源戰(zhàn)略中《能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃》明確提出了“加強(qiáng)能源儲備和調(diào)峰設(shè)施建設(shè)，全面提升能源應(yīng)急保障能力，以應(yīng)對石油天然氣供應(yīng)中斷的嚴(yán)峻問題”要求，充分體現(xiàn)國家對天然氣供應(yīng)安全的重視。目前我國的天然氣調(diào)峰儲備能力較弱，整體發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國際水平。實施煤制天然氣項目，可以進(jìn)一步優(yōu)化我國能源結(jié)構(gòu)配置，并有效提高我國天然氣能源自主保障能力，保障我國能源戰(zhàn)略安全[3-7]。

1.2 緩解天然氣供應(yīng)和節(jié)能減排雙重壓力

煤制天然氣是能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的示范性項目，在國家“十二五”能源戰(zhàn)略中被寄予厚望。從表1可以看出，目前國內(nèi)近幾年出現(xiàn)的新型煤化工項目中，煤制天然氣項目在能源轉(zhuǎn)化率、耗水、耗能及污染排放量等方面，均優(yōu)于煤制油和煤制烯烴，是能源

轉(zhuǎn)化率唯一超過50%煤炭轉(zhuǎn)化項目。在當(dāng)前煤炭市場疲軟，價格大幅下滑的形勢下，研究推進(jìn)煤制天然氣項目，能夠提高煤炭資源利用的附加值，延伸煤炭深加工產(chǎn)業(yè)鏈，促進(jìn)煤炭資源清潔利用。

1.3 推進(jìn)煤炭產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級和區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會協(xié)調(diào)發(fā)展

我國煤炭資源儲量占全球儲量的12.8%，已探明儲量1 145×108t。2015年，我國煤炭產(chǎn)量已達(dá)37.5×108t，居世界第一位。受國內(nèi)供給調(diào)整，冶金、發(fā)電等傳統(tǒng)用煤行業(yè)大幅減產(chǎn)，導(dǎo)致煤炭產(chǎn)能過剩問題突出。2015年我國煤炭產(chǎn)能利用率僅為65%，煤炭價格相比歷史高位跌幅50%以上。煤制天然氣項目的實施可以將我國儲量豐富、產(chǎn)能過剩的煤炭資源，轉(zhuǎn)化成相對稀缺、供不應(yīng)求的天然氣資源的重要途徑，對推進(jìn)煤炭產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級和區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會協(xié)調(diào)發(fā)展意義重大。

2 煤制天然氣項目的發(fā)展現(xiàn)狀分析

2.1 國外煤制天然氣發(fā)展現(xiàn)狀

1978年，美國曾在北達(dá)科他州建造世界第一個合成天然氣廠，總投資約21億美元，1984年投產(chǎn)，采用固定床氣化技術(shù)，日產(chǎn)天然氣481×104m3，年產(chǎn)能為12×108m3。近年來由于美國頁巖氣開發(fā)、國際油氣價格等因素長期虧損，直到2003年國際油價天然氣價格上漲后，工廠實現(xiàn)盈利[8]。

此外，美國博地能源公司和康菲石油公司等曾計劃在美國南印第安納州、肯塔基州、伊利諾伊州建設(shè)若干個煤制天然氣工廠，但由于美國頁巖氣的大規(guī)模開發(fā)，天然氣價格大幅下跌，影響了煤制天然氣項目預(yù)期收益，最終都不得不放棄。

2.2 國內(nèi)煤制天然氣發(fā)展現(xiàn)狀

截至2015年底，我國已建成投運的煤制天然氣產(chǎn)能共計約40×108m3，包括大唐內(nèi)蒙古克什克騰旗一期、新疆慶華一期、匯能鄂爾多斯一期、新疆廣匯一期以及云南解化煤制天然氣項目，處于項目前期階段的總產(chǎn)能已達(dá)1 200×108m3/a。

3 發(fā)展煤制天然氣項目的基礎(chǔ)條件

3.1 煤炭資源為項目發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)

陜西省煤炭資源豐富，預(yù)測總儲量3 845×108t，探明儲量1 700×108t，居全國第3位，國家規(guī)劃建設(shè)的14個大型煤炭基地中陜西有3個，分別是神東、陜北、黃隴。豐富的煤炭資源量，為發(fā)展煤制天然氣奠定了良好的資源基礎(chǔ)。

2013年開始，我國制造業(yè)發(fā)展趨緩，冶金、焦化、電力等行業(yè)步入寒冬，隨之而來的就是國內(nèi)煤炭產(chǎn)能嚴(yán)重過剩；另一方面，國家控制能源消費總量，嚴(yán)控各地區(qū)煤炭消費，以適應(yīng)霧霾治理新需求。因此，在煤炭產(chǎn)能過剩、煤價大幅下滑的背景下，陜西省資源轉(zhuǎn)型的訴求強(qiáng)烈，煤化工是延長煤炭產(chǎn)業(yè)鏈、增加附加值的必然選擇，煤制天然氣作為現(xiàn)代煤化工能源轉(zhuǎn)化率最高的項目，成為煤炭產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的重要方向[9-10]。

3.2 水資源可以滿足項目需要

除了引進(jìn)外部水源，加大煤礦水利用也是煤制天然氣項目水源的重要組成部分。正在建設(shè)的陜北煤炭疏干水綜合利用工程，年利用水量可達(dá)1.5× 108m3。利用處理后的疏干水作為煤制天然氣項目水資源的補充，不僅可以解決疏干水的污染問題，還可以大大降低原料成本，提高水資源保障能力，真正發(fā)揮節(jié)約水資源和保護(hù)生態(tài)環(huán)境的雙重效果。因此，通過實施引水計劃、疏干水循環(huán)利用、推廣節(jié)水技術(shù)，陜西省內(nèi)可以滿足開展煤制天然氣項目用水需求。

3.3 環(huán)境容量可以承載項目實施

煤制天然氣項目本身具有較好的節(jié)能減排效益。與傳統(tǒng)石化燃料相比，煤制天然氣企業(yè)可以在工業(yè)化生產(chǎn)過程中，采取大量脫除、凈化等處理措施，極大減少污染物的排放，甚至零排放。陜西省一些大型煤化工園區(qū)的規(guī)劃基本上都通過了環(huán)境評價，均具備建設(shè)大型煤化工項目的環(huán)境容量，能滿足煤制天然氣項目生產(chǎn)運行過程中所需的SO2、CO2、COD等化學(xué)排放總量指標(biāo)，環(huán)境容量可以承載項目實施。

3.4 輸送通道設(shè)施完善

國家倡導(dǎo)在條件成熟的地區(qū)穩(wěn)步開展煤制天然氣項目，鼓勵在具備天然氣管網(wǎng)輸送條件的地區(qū)優(yōu)先發(fā)展。陜西省內(nèi)天然氣長輸管道除過境管道外，自建有長輸管道和支線管道，截至2015年底，已先后建成靖西一、二線等11條長輸管線，年輸氣能力135×108m3，供氣范圍覆蓋全省所有地市。到“十三五”末要實現(xiàn)新增輸氣干（支）線超過1 500km，管網(wǎng)總里程超過5 000km，達(dá)到年輸氣能力超過300× 108m3。遍及全省的天然氣長輸管道，使陜西發(fā)展煤制天然氣具備了輸出通道這個有利條件。

3.5 市場潛力巨大

為了建設(shè)“三個陜西”，落實省委、省政府提出實施“氣化陜西”這一宏偉戰(zhàn)略，以及“兩個一百億”的任務(wù)目標(biāo)，即到2016年底，全省天然氣消費量突破100×108m3；到2018年底，燃?xì)饧瘓F(tuán)銷氣量突破100×108m3，全省消費量超過160×108m3。天然氣消

費在一次能源消費中所占比例超過10%。因此，陜西省未來幾年的天然氣市場發(fā)展?jié)摿薮?，煤制天然氣項目的實施恰逢其時。

4 存在問題

4.1 工程技術(shù)優(yōu)化有待完善

煤制天然氣項目是一個包括多種工藝的復(fù)雜系統(tǒng)工程，通過我國近幾年在煤化工技術(shù)的巨大進(jìn)步，都可以在國內(nèi)找到成熟的應(yīng)用方案，但系統(tǒng)集成、高端設(shè)備、生產(chǎn)管理等方面，與國外先進(jìn)水平相比還有較大差距。從國內(nèi)已投產(chǎn)的煤制天然氣項目運行情況來看，問題基本都出在工程技術(shù)而不是工藝技術(shù)方面，特別是個別工序、子系統(tǒng)間出現(xiàn)銜接問題，導(dǎo)致了整個項目的生產(chǎn)效率降低，系統(tǒng)集成工藝包有待優(yōu)化。因此，煤制天然氣項目各子系統(tǒng)高效集成，是煤制天然氣發(fā)展急需解決的問題。

4.2 配套調(diào)峰方案需要科學(xué)論證

陜西地處北方天然氣消費具有明顯的季節(jié)性，夏季與冬季用氣峰谷差最大已達(dá)1:5。煤制天然氣項目生產(chǎn)裝置需要長周期、滿負(fù)荷運行才能保證經(jīng)濟(jì)效益，市場需求淡季時如何消化產(chǎn)能，對保證企業(yè)生產(chǎn)穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)效益非常重要。鑒于陜西至今建成大型的儲氣庫調(diào)峰設(shè)施較少，煤制天然氣工廠選擇合適的調(diào)峰方案，是項目實施面臨的重要問題。

4.3 原料煤和天然氣產(chǎn)品價格需要落實

陜西省目前煤炭價格處于低谷時期，投資煤制天然氣具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。但鑒于煤炭在中國一次能源消費結(jié)構(gòu)中的主導(dǎo)地位，不排除未來幾年價格上漲的可能。另一方面，未來幾年由于國家對清潔能源需求的持續(xù)上升，天然氣價格長期上漲的趨勢。在其他生產(chǎn)因素不變的情況下，煤炭和天然氣價格就成為影響煤制天然氣生產(chǎn)成本的主要因素。

5 解決措施

5.1 加強(qiáng)技術(shù)可靠性論證，提前考慮各子系統(tǒng)之間的匹配

①在設(shè)計階段，認(rèn)真做好各子系統(tǒng)、建設(shè)運行環(huán)節(jié)的匹配，保證技術(shù)可靠、穩(wěn)定、安全；②優(yōu)先新開發(fā)的技術(shù)工藝，確保技術(shù)具有一定前瞻性；③加強(qiáng)產(chǎn)、學(xué)、研結(jié)合，充分利用陜西省內(nèi)高校和科研機(jī)構(gòu)眾多的優(yōu)勢，支持關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備國產(chǎn)化，提高項目技術(shù)人員的整體技術(shù)水平。

5.2 將項目納入“氣化陜西”工程統(tǒng)籌，并自身配套調(diào)峰裝置

①項目投產(chǎn)后，將項目納入“氣化陜西”工程統(tǒng)籌，利用現(xiàn)有管網(wǎng)系統(tǒng)中已建的各種調(diào)峰設(shè)施，統(tǒng)一調(diào)度，可以大大提高項目的生產(chǎn)穩(wěn)定性和連續(xù)性；②根據(jù)當(dāng)?shù)厥袌鲂枨笄闆r，項目自建甲醇或液化天然氣裝置，對外銷售天然氣下游產(chǎn)品，一定程度上起到調(diào)峰的作用；③向政府爭取調(diào)峰氣價，從經(jīng)濟(jì)方面減少調(diào)峰對企業(yè)的影響。

5.3 煤炭開發(fā)與煤制氣項目一體化，保證原料供應(yīng)和價格穩(wěn)定

由于煤制天然氣項目擔(dān)負(fù)著保障居民用氣的職能，建議將煤制天然氣項目與煤礦一體化建設(shè)。一方面可以減少原料煤炭的市場流通環(huán)節(jié)，保障煤制天然氣項目的原料供應(yīng)和價格穩(wěn)定，解決煤炭短缺或價格突漲造成的原料供應(yīng)問題；另一方面，煤炭原料穩(wěn)定供應(yīng)可以確保煤質(zhì)相對穩(wěn)定，最大限度的減少對生產(chǎn)工藝的影響。

6 結(jié)論

陜西省開展煤制天然氣項目，從資源承載能力、能源消耗、環(huán)境容量、天然氣輸送管網(wǎng)、區(qū)域市場容量等都已具備條件。該項目的實施，對促進(jìn)省內(nèi)煤炭產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，提高天然氣保障能力，優(yōu)化全省能源結(jié)構(gòu)，都將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

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Although Shaanxi province is a major province of natural gas production,but it still faces the shortage of natural gas in winter and in its neighbouring regions.So it is of great significance to make full use of abundant coal resources in Shaanxi Province to build a coal gas project to promote the transformation of the province's coal industry and improve the supply ability of natural gas.The condi?tions for building a coal gas project in Shaanxi province,such as resource capacity,environmental capacity,unit energy consumption, pipeline network transmission capacity,regional market capacity,etc.,are analyzed,and some thoughts and suggestions are put forward from the aspects of technology integration,raw material supply,peak adjustment mode.

coal industry;natural gas;environmental capacity;water resource

立崗

2016-07-10

麻冬（1982-）,男，工程師，現(xiàn)主要從事化工領(lǐng)域的技術(shù)開發(fā)與工程管理工作。