煤炭应回归“化工之母”的主体地位
新闻分类:技术交流来源:发布日期:2025-08-01
煤炭作为燃料,困煤炭人久矣!
随着全球能源转型的加速演进,煤炭作为传统基础能源的角色正面临前所未有的挑战。煤炭似乎被贴上了“既不经济也不环保”的标签,其主体能源地位逐渐被非化石能源取代,转而承担保障、调节、储存及战略能源的功能。
然而,这是否意味着煤炭将彻底沦为能源体系的“配角”?答案显然并非如此。
煤炭应回归其作为“化工之母”的本质属性,通过转型升级释放其巨大的化工潜能,这不仅关乎煤炭产业的可持续发展,更是保障国家能源安全与推动绿色低碳转型的关键之举。
煤炭作为有机岩,其碳含量达60%~90%,同时富含氢、氧、硫等元素,这种C-H化合物结构使其具备天然化工原料属性 。相比之下,直接燃烧仅利用其热值(平均5000~6000大卡/kg),而通过气化、液化等工艺可实现元素重组,转化效率提升3倍~5倍。
将煤炭单纯作为燃料使用,本质上是对其价值的蔑视和“粗放式消耗”。从热力学角度看,煤炭直接燃烧的热值利用率仅30%~40%,大量能量以废热形式散失;而作为化工原料的综合利用率可达70%以上。以2024年数据为例,我国煤炭消费中动力煤占比约75%,其中电煤占动力煤总量的60%~70%,而化工用煤仅占7%~8%。这种“以煤发电”的模式不仅造成资源浪费,更带来严重的环境负担:每燃烧1吨标准煤产生约2.6吨二氧化碳,而煤化工通过碳捕集技术可将碳排放强度降低20%以上。
从战略安全看,我国石油对外依存度长期超过70%,而煤制烯烃、煤制油等技术可有效缓解对进口石油的依赖。例如,煤制烯烃每吨可替代3吨原油进口,宁煤400万吨/年煤制油项目年产油品相当于宁夏全年原油消费量的1.5倍,成为能源安全的“战略备份”。
煤炭是名副其实的“黑色宝库”,它的化工属性尚未充分释放。煤炭的化学组成(以烟煤为例)包含70%~90%的碳、5%~15%的氢、1%~4%的氧及少量硫、氮、磷等元素,这些组分在化工产业链中可被深度开发,形成“全组分利用”的现代煤化工体系。煤的分子骨架富含芳环和烷基侧链,是芳烃、烯烃、烷烃三大有机化工路线的天然前体。其主体成分碳、氢、氧通过气化、液化等技术,可转化为2000余种化工产品。
其一,碳元素:构建化工产品的“骨架”。 煤气化生成的合成气(CO+H₂)是化工合成的“通用原料”,可生产甲醇(进而制烯烃、醋酸、甲醛)、合成氨(化肥)、乙二醇等基础化学品。2023年我国煤制烯烃产能达1600万吨/年,占全国烯烃总产能的22%(中国石油和化学工业联合会),相当于替代了3200万吨石油消耗(按3吨石脑油制1吨烯烃折算)。
其二,氢元素:支撑清洁能源转型。 煤炭气化副产的氢气(每吨煤产氢800-1000立方米)是绿氢的重要补充。宁东能源化工基地通过“煤制氢+绿氢耦合”技术,已为周边光伏、储能产业提供低成本氢源,2023年氢气产量突破50万吨,支撑了3000辆氢燃料电池重卡的示范运行。
其三,硫、氮等元素:变“废”为“宝”。 煤炭中的硫分(平均1.5%-3%)可通过煤气化或燃烧脱硫回收,2023年全国煤基硫酸产能达1200万吨/年,占全国硫酸总产量的18%;煤中的氮元素可用于生产合成氨,进而制造氮肥,保障粮食安全。
其四,煤矸石、煤泥:循环经济的“二次资源”。 全国每年产生煤矸石约7亿吨,其中60%以上可用于发电(热值约6-8MJ/kg)、制砖(掺量30%-50%)或生产陶粒;煤泥经干燥后可作为燃料或提取腐殖酸(农业肥料添加剂)。2023年煤矸石综合利用率已达72%(自然资源部数据),较2015年提升20个百分点。
回归“化工之母”的主体地位,重构煤炭的全产业链价值认知极为关键,需将“化工之母”的定位从行业共识上升为国家战略。国家层面,应确立煤炭作为基础化工原料的主体地位,打破传统燃料属性的单一认知框架。煤炭层面,需以系统思维审视其全产业链价值,从开采到深加工,每个环节都蕴含资源转化的可能性,实现从燃料到原料的重大转变。政策层面,必须将煤炭开发与全产业链布局同步规划,通过财税支持、技术标准、环保政策等构建协同体系,推动煤化工向高端化、绿色化演进。唯有如此,才能让煤炭摆脱“低端燃料”的刻板印象,真正成为支撑新材料、新能源产业发展的核心资源。
一些先行煤炭行业企业的探索已经成功。例如,国家能源集团在宁夏打造的“煤-化-材”一体化园区,通过22条产业链耦合,使煤炭资源转化率提升至82%,固废利用率超95%。陕煤集团更通过低阶煤分质利用技术,将煤炭分解为油相、气相、固相产物,定向转化为特种油品、高端碳材料,实现碳排放降低21%,产值提升20%以上。这些实践表明,煤炭的化工转化不仅能创造更高经济价值,还能通过物质循环利用大幅降低环境负荷。
巩固化工价值的主体地位,需构建多维度转型升级路径。 国家已明确将煤化工产业定位为高端化、多元化、低碳化发展的重点领域。《新一代煤电升级专项行动方案》提出,要推动煤电与新能源联营,鼓励煤化工项目优先并网,并通过REITs等金融工具支持技术改造。技术层面,第三代煤气化技术、CO₂封存示范项目、智能工厂建设等创新成果,正为煤化工绿色转型提供技术支撑。产业层面,龙头企业如中国平煤神马集团、中煤旭阳等,已成功构建煤基尼龙新材料、氢能源示范项目等黄金产业链,实现资源在产业链中的耦合共生。这些政策、技术、产业的协同发力,为煤炭化工转型奠定了坚实基础。
煤炭化工转型,需紧扣绿色低碳主旋律。 面对“双碳”目标约束,煤化工必须摒弃粗放式发展模式,向低碳循环方向演进。一方面,通过可再生能源制氢与煤化工合成耦合技术,可显著降低工艺过程碳排放;另一方面,CCUS技术的突破,为煤化工提供了低碳发展的兜底方案。例如,国家能源集团在新疆策划的近零排放化工园区,通过多能互补实现能源梯级利用,预计能效提升30%,碳排减少50%。这种“绿电+绿氢+CCUS”的复合模式,正是未来煤化工可持续发展的典范。
当然,煤炭转型为“化工之母”,也面临着投资大、产业壁垒、人才短缺、市场开拓等硬约束,唯其如此,方显“无限风光在险峰”。
煤炭的降级并非“末路”,而是“重生”的契机。在“双碳”目标与能源安全双重约束下,煤炭回归“化工之母”不是权宜之计,而是价值重构的必然选择。
把宝贵的碳氢资源从炉膛里“救”出来,剥离粗放燃烧的陈旧外衣,让煤炭重返“化工之母”的本真地位,即是顺应能源变革的明智之举,更是为这份关乎国计民生基础的地下宝藏谋划一个更为持久、清洁、高贵的未来。
当我们不再以“发热量”“硫分、灰分、水分”以及“高硫煤”“低硫、低磷、低灰”等标准作为煤炭评判的主要尺度时,煤炭内在蕴含的万千化学密码,必将为人类文明的持续发展点燃一盏不灭的理性明灯。(刘梦云)