對中國煤制天然氣產業的發展現狀進行研究論文

我國一次能源資的特點是“富煤、少氣”，天然氣供需矛盾突出、缺口逐年增大已是不可迴避的嚴峻現實，這對能源的安全供應、國民經濟的平穩執行以及全社會的可持續發展構成了嚴重威脅。 煤炭是我國一次能源的主體， 它不僅是主要的工業燃料，還是重要的化工原料，煤炭企業走煤基產業鏈的多元化發展路徑，實現煤炭的清潔利用，有以下幾種思路可供選擇：①瞄準能源大市場，着力開發生產煤制油和煤制天然氣等，以大市場帶動產業大發展;②生產高附加值產品;③進行煤炭的高效清潔發電及輸送。 發展煤化工、煤制氣是富煤地區、煤炭企業的重要方向。近年來，煤炭成爲引起大面積霧霾等大氣污染的主要因素，天然氣因清潔環保的特性成爲理想能源，然而，我國天然氣供應緊張，京津冀等地的“煤改氣”進一步加劇了緊張局面。

煤制天然氣在美國大平原成功執行 40 多年，技術上是可行的;近期中俄東線天然氣供應協議的簽訂進一步推進氣價改革，我國煤炭行情的低迷、天然氣價格的上漲使其經濟性看好。 特別是，將低階煤炭轉化成緊俏清潔的天然氣是將相對富餘資源轉爲稀缺資源的過程，能夠調整煤炭消費結構， 實現煤炭的清潔利用，豐富了天然氣來源的多元化。

1 煤制天然氣產業流程介紹

煤制天然氣產業鏈包括煤炭開採、運輸、轉化(煤制天然氣)、管網輸送 4個環節。 前兩個環節投資門檻較低，而煤制天然氣工廠及長輸天然氣管網的建設需要鉅額投資。 煤制天然氣工廠的工藝流程煤氣化生成合成氣、耐硫變換部分轉化 CO、脫碳調整氫碳比、甲烷化等單元，其中煤氣化及甲烷化技術是煤制天然氣項目的關鍵技術，其餘單元各項技術及裝備基本實現國產化，實踐證明其技術風險小。 煤氣化技術包括固定牀的魯奇爐碎煤加壓氣化技術、Mark Plus(MK+)氣化技術、BGL 煤氣化技術， 還有氣流牀的 Shell 粉煤氣化工藝、Texaco 水煤漿加壓氣化工藝、E-gas 水煤漿加壓氣化工藝、GSP 粉煤氣化工藝等， 國產化的煤氣化技術有東方爐、航天爐、清華爐等。

2 我國煤制天然氣行業現狀

國家對煤制天然氣行業的態度經歷了 2010~2012 年的政策約束期到 2013 年以後的相對寬鬆期，但國家態度依然是相對謹慎，要求科學、有序、規範發展。目前煤制天然氣行業的特徵主要有：①煤制天然氣投資巨大，參與主力以神華、中海油、華能、華電、大唐、國電、中電投等大型能源央企爲主。 ②新疆、內蒙古、山西成爲發展煤制天然氣的主戰場。 ③煤制天然氣問題顯著存在， 消耗大、CO2排放大、廢水難處理成爲制約煤制天然氣項目能否 “覈准”或獲得“路條”的瓶頸。 ④國家對煤制天然氣行業的.管理日益標準化。2014 年，《煤制天然氣單位產品能源消耗限額》(GB 30179-2013) 發佈， 對現有煤制天然氣企業能耗限額限定值指標和新建企業能耗限額准入值指標進行了強制性要求。目前國家覈准的首批示範項目有 4個，2013、2014 年陸續有十幾個項目獲得路條。 首批示範項目已投產，但還需時間來實現長期穩定執行。 國家能源局初步規劃到 2020 年，煤制天然氣要達到 500 億 m3以上，佔國產氣的 12.5%.

3 必要性分析

目前國內將煤炭轉化爲能源產品或精細化工產品的方式，主要有煤制油、煤制甲醇和二甲醚、煤制天然氣等。 煤制天然氣技術流程短、各項技術較成熟、風險較小，在技術上有着先天優勢。 煤制天然氣特點有：能量轉化效率最高;單位熱值耗水量煤制天然氣最低，這對於富煤缺水的西部地區更爲有利。 即便如此，煤制天然氣受追捧的根本原因在於清潔的天然氣具有強烈的市場需求，同時其經濟性也被看好，發展前景廣闊。

3.1 天然氣需求旺盛全國持續出現大範圍霧霾天氣，天然氣作爲優質清潔能源，成爲治霾的重要手段。 各地紛紛推進“煤改氣”、“油改氣”計劃，天然氣需求迅猛增長。 天然氣汽車的迅猛發展進一步加大了對天然氣的需求。 天然氣作爲清潔能源，在我國一次能源中的消費比重逐步上升，從 2010 年的 3.5%提升到了 2013年的 5.9%， 但與發達國家 30%的比例差距仍然較大。 國務院 2014 年 4 月轉發《關於保障天然氣穩定供應長效機制的若干意見》指出，到 2020 年天然氣供應能力達到 4000 億 m3， 力 爭達到 4200 億 m3(2013 年爲 1692 億 m3)，其中要求滿足“煤改氣”工程的天然氣需求爲 1120 億 m3。 對天然氣如此巨大的需求是煤制天然氣得以生存的根本，未來將成爲“氣化中國”的生力軍。

3.2 經濟性淺析煤制天然氣項目比一般的製造業複雜，屬於技術資金密集型產業，前期工程資金投入量大，其中設備投資佔的比重較高，設備投產後因高昂的折舊費，一旦停產便會損失慘重，還包括人員中毒事故的直接損失、事故修復和環保處理待檢等環節成本，項目回報週期更長。 研究顯示，煤制天然氣項目的回報週期在 7.5 年左右。

4 面臨問題

發展煤制天然氣項目有着技術上成熟、在煤化工中能量轉化率佔優、 經濟性看好等一系列優勢，但作爲一個新興的系統工程，出現質疑、問題也在所難免。

4.1 能源二次轉化問題煤制天然氣將一次能源轉化爲二次能源，必定存在一定的能量損耗。 煤的清潔利用主要有清潔燃煤發電及煤制天然氣兩個路線。 目前清潔燃煤發電技術主要有兩種技術路線：一 種是 IGCC 爲 代表的技術，利用成熟的煤氣化技術，集成蒸汽燃氣聯合循環技術實現高效清潔發電， 但系統相對複雜，投資偏高;另一種是透過提高常規發電機組的蒸汽參數來提高效率， 即超臨界機組和超臨界機組，該技術在國外已實現大規模生產，我國在該項技術及關鍵裝備的國產化方面還存在一定瓶頸。 清潔燃煤發電技術的污染物排放量已經接近了天然氣發電污染物排放水平，是目前最清潔、能效最高的用煤方式，也是煤制天然氣乃至煤化工面臨質疑的關鍵所在

。4.2 技術風險煤制天然氣雖然技術上是成熟的，但作爲一個龐大的系統工程，無專門技術人才，操作工需要較長時間熟悉裝置操作，技術風險同樣存在。 以劣質褐煤作原料的大唐克旗煤制天然氣項目成功投產不足一月就停產的主要原因在於之前沒做好試燒試驗，煤中含有的鹼性物質使得氣化爐內壁腐蝕及內夾套減薄等。 大唐停止了克旗、阜新同樣流程生產線的投產，接下來將在煤質參數方面進行深入研究。

4.3 環境污染問題我國煤制天然氣產業高耗水， 主要分佈在新疆、內蒙等西部地區，可能會加劇當地缺水狀況。 煤氣化廢水含有大量酚類等有毒有害物質，高濃度難生物降解， 可能會影響當地生態環境及下游用水。國內外煤制天然氣廢水處理技術普遍存在出水效果不理想、系統穩定性差和處理成本高等問題。 尋求經濟性、水質處理好、工藝穩定性強、執行費用低的煤制天然氣廢水處理工藝已經成爲煤制天然氣產業發展的迫切需求。

5 建議

煤制天然氣能部分緩解中國的天然氣“氣荒”，也能推動煤炭清潔利用的步伐，是當前中國“能源轉型最現實的選擇”， 煤制天然氣產業的黃金時代即將來臨。 煤制天然氣作爲一個全新的工藝技術，設計是靈魂，材料裝備是條件，工藝操作是基本保障，是一個龐大的系統工程。 由於工藝技術複雜，難免存在一定的技術風險，環保風險、管輸風險、標準不一等也是制約煤制天然氣產業發展的重要因素。煤制天然氣產業的發展進程中除去應重視設計工作、加快專業人才培養及技術攻關之外，還應做好以下幾項工作：

(1)示範工程項目進行或完成後及時進行經驗總結，對出現的問題進行深刻的反思，採取相應的補救措施，爲國家後續項目的順利推進起到應有的示範作用。

(2)重視煤制天然氣管輸，應充分調研以做好管輸成本預算工作， 解決好目標用戶的開發問題，這是煤制天然氣項目得以盈利的保障。

(3)國家應統籌煤制天然氣項目及目標用戶的天然氣標準，儘快制定出臺明確的、上下統一的行業標準，指導該產業的有序健康發展。