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陕西北部,秦晋蒙三省区接壤之处,有着“西部煤都”之称的神木市坐落于此。
神木因煤而兴,每年煤炭产量占全国7%以上。在煤炭经济的加持下,神木GDP率先在陕西乃至西北突破千亿元。2023年,神木GDP突破2000亿大关,在百强县中名列第七,成为全国十强县中唯一的西部县市。
2020年9月,中国在第75届联合国大会上提出“碳达峰、碳中和”的目标。次年9月,习近平总书记在榆林考察时指出,“煤化工产业潜力巨大、大有前途,要提高煤炭作为化工原料的综合利用效能,促进煤化工产业高端化、多元化、低碳化发展。”为陕西煤化工产业高质量发展,能源产业转型升级指明了发展方向。
近年来,以能源经济为主的神木,在煤化工产业转型升级、探索高质量发展的道路上,再一次实现突破。在这里,每一块煤都会被“吃干榨净”。通过不断技术攻关,神木成功以煤替代石油,生产出一批批高端化工产品,成为国家能源安全的“硬支撑”。
同时,神木还规划了在采煤沉陷区“实施光伏+多绿共生”的生态修复模式,打造综合环境生态治理与风光开发互融“样板工程”,实现光伏“板上发电、板间种植、板下修复”的新业态。这不仅促进了新能源技术的发展,还带动了诸如光伏制造产业的全产业链发展,为当地创造大量就业机会,成为经济增长和社会发展的新引擎。
神木市积极引导产业低碳转型 生态日益良好。中新社记者 毛建军 图
煤炭资源得到清洁高效转化利用,新能源高质量发展的绿色底色持续厚植……昔日遍布飞沙和贫瘠沟壑的陕北黄土高原,正不断蜕变,加速向高端化、多元化、低碳化迈进,走上了新型工业化高质量发展之路。
一块煤炭的“变形记”
煤炭也能产油?
在神木富油能源科技有限公司(下称“富油科技”)的展示厅内,一瓶瓶洁净如水的透明液体格外醒目,实际上它们是黑色煤焦油通过高压加氢加工之后而制成的高端化产品,不仅是油墨、涂改液的重要材料,还能被应用于航天航空等领域。
富油科技拥有的煤焦油全馏分加氢多产中间馏分油成套工业技术(FTH)被中国石油和化学工业联合会科技成果鉴定委员会认定为“系世界首创、居领先水平”,具备60万吨以上年综合生产能力。富油科技所在的神木高新区是全国最大的煤焦油深加工基地,而煤炭分质清洁利用产业则是高新区七大主导产业之一。
煤焦油是煤炭干馏时生成的黑色粘稠状液体。“公司成立之初,我们发现神木府谷当地不少兰炭厂把煤焦油作为工业废料处理,如果买下这些‘废料’,通过加氢手段能不能把煤焦油加工成新的产品?”富油科技总经理李斌向澎湃新闻(www.thepaper.cn)回忆。
创新之路随即开启。第一代技术相对简单,通过加氢技术主要生产石脑油以及柴油之类的燃料油。2013年,富油科技又开发了第二代技术,围绕环烷烃作进一步的产品延伸。据李斌介绍,世界上环烷基稠油属于稀缺资源,储量极少,被誉为石油中的“稀土”。目前环烷烃含量在40%以上的稠油储量只占世界已探明稠油储量的2.2%。
通过一步步的技术攻关,如今已拓展到30余种精细化、高附加值煤基产品,广泛应用于工业、农业、军工、航空航天、医疗及生活用品等领域,极大地延伸了煤焦油加氢产业向高端化、多元化、低碳化发展的路线和方向,产业经济、社会和环境效益显著。
值得一提的是,通过煤焦油全馏分加氢制环烷基特种油技术可产生煤基特种燃料,包括大比重喷气燃料、高闪点喷气燃料、特种柴油、煤基航天燃油等,具有燃烧性能好,洁净度高,对机件腐蚀性小等优势,尤其能适应超寒、高原地区和高空飞行对油品流动性的要求,是航空航天领域特种油品的重要选项。
富油科技展示的煤基特种燃料。澎湃新闻记者谈婧媛 图
2020年12月,焦油基航天煤油火箭发动机整机热试车成功,系首次应用于航天领域。2022年10月23日,煤基航天煤油在中国航天六院120吨级火箭发动机长程试验取得圆满成功,标志着新一代载人火箭二级发动机取得重大突破。“现在我们是航天六院165所的合格供应商,他们今年在我们公司采购的航天煤油将近有1000吨。”李斌表示。
事实上,我国是“贫油多煤”国家,煤的储量虽大,但石油资源相对匮乏,中国原油对外依存度超过7成。如今,神木成功将丰富的煤炭资源转化为高品质的工业油品,不仅减少了对进口石油的依赖,也为保障国家能源安全作出了贡献。
将废渣废料变废为宝
在神木,不仅乌黑的煤可以变成清亮的油,工业“废气”也能巧妙地“变废为宝”。
兰炭尾气是兰炭生产时通过煤低温干馏所产生的一种副产品。虽然对于焦化工厂来说是一种废气,但对于玻璃厂来说却是可利用的燃料。
陕西神木瑞诚玻璃有限公司是西北地区最大的专业浮法玻璃生产企业。记者了解到,该企业采用世界三大浮法工艺之一的“中国洛阳浮法”技术,年产优质浮法玻璃达800余万重量箱。
洛阳浮法工艺其主要核心要义是玻璃成型技术,现在市面上约95%以上的玻璃都采用了此种工艺,因其产量高、品质好、成本相对低廉。
陕北地区煤炭资源富集,煤炭产业多元且丰富,其中神木、府谷地区的兰炭产业约占全国兰炭产业的40%以上,如何将兰炭尾气科学且安全的全部转化为玻璃生产的燃料成为当地企业主要攻坚目标。
瑞诚玻璃相关负责人介绍称,生产浮法玻璃的主燃料——发生炉煤气,是将原煤通过煤气发生炉转化为煤气燃料再利用,只产生煤气没有其他副产品因此成本较高。相比之下,焦化炉产出的兰炭尾气本身就是一种副产品,有效利用之后,制造玻璃的燃料成本实现了新的突破。
“从2006年到2011年,我们一直以发生炉煤气为主,11年之后,通过技术改造,将发生炉煤气和兰炭尾气按一定比例进行共同掺烧。今年9月又实现了兰炭尾气的全替代。”瑞诚玻璃的一位负责人表示,通过长期的生产实践探索和技术改造,已实现了燃料从发生炉煤气纯用、发生炉煤气和兰炭尾气掺烧共用、到如今的纯用兰炭尾气的技术革新。
该负责人坦言,燃料的成本实际上是考验一个行业或者是一个产业的决定性因素。“在玻璃的生产制造中,燃料是很重要的一环,经过实验,利用兰炭尾气作为玻璃生产的主燃料一天能节省150多吨原煤,极大地降低了成本。”
利用煤低温干馏兰炭尾气熔化玻璃,实现了焦化与玻璃生产两个产业的有机结合,这不仅实现了能源的综合利用,也解决了尾气排空造成的能源浪费和对环境的污染,极大提高了企业的市场竞争力。
神木高新区企业生产的粉煤灰标砖,采用国际先进生产工艺技术,粉煤灰利用率高,具有保温、隔热、自重轻等优点,已成为目前国际上替代实心粘土砖的最佳产品。澎湃新闻记者谈婧媛 图
在神木高新区,像利用兰炭尾气冶炼浮法玻璃,形成低成本优势产业的例子比比皆是。比如利用电石渣制水泥和脱硫剂、利用粉煤灰制脱硫石膏板和免烧砖等等。此外,通过引进世界先进技术大力发展环保新材料产业,神木真正实现了废渣废料吃干榨净、变废为宝。
践行“双碳”目标
今年8月29日,国家能源局副局长万劲松在《中国的能源转型》白皮书新闻发布会上公布了中国能源转型变革的瞩目成果。截至2023年底,非化石能源发电装机历史性超过火电。清洁能源发电量占总发电量将近40%,比2013年提高了约15个百分点。十年来,中国全社会用电增量中,有一半以上是新增清洁能源发电,中国能源的绿色含量不断提升。
在4年前的2020年9月,中国在联合国大会上明确提出,二氧化碳排放力争于2030年前“达峰”,在2060年前实现碳“中和”。随着国家“双碳”目标的确立,能源行业低碳转型释放出发展新动能。
澎湃新闻了解到,位于神木市大保当镇的神府基地百万千瓦光伏项目是国家第一批以“沙戈荒”为重点建设地区的大型风光基地项目,包括 1000 兆瓦光伏项目和 400 兆瓦风电项目。其中光伏项目已于今年6月实现整体并网发电,风电项目计划年底实现并网投产,投产后将实现生态环境效益、经济效益、社会效益共赢。
“沙戈荒”地区虽环境恶劣,但太阳能和风能资源丰富。通过建设大型风电光伏基地,可减少对化石燃料的依赖,从而减少温室气体排放,对抗气候变化。国能锦界能源公司发展规划部主任闫亚龙介绍称,神府基地1400兆瓦项目全部建成投产后年平均发电量约30亿千瓦时,每年可节约标准煤约90.17万吨,可减少二氧化碳排放量约237.81万吨。
目前,该项目正统筹推进高质量发展和高水平保护协同并进,对采煤沉陷区、荒漠区实施“光伏+”多绿共生的生态修复模式,全力打造“绿色低碳、生态环保、产业融合”的新能源示范工程。
闫亚龙告诉澎湃新闻,“借势光伏项目,不仅是板上经济,结合种植沙柳等绿色植物,巩固周边的生态,对生态保护具有重要的借鉴意义。未来还将与乡村振兴进行结合,带动地方居民收入的提高。”
从传统煤电到清洁能源的发掘利用,企业的发展方向也是根据国家制定的“双碳”目标进行调整,以“碳减排”为唯一的产业发展决策基础。现在利用风力、光伏等新能源进行发电逐步代替碳排量较大的传统火电,未来发展将以新能源为主力。
除了朝向新能源领域转型,如何进一步实现“碳减排”?二氧化碳有效利用也是另一重要途径。
CCUS意为“碳捕捉”,即Carbon Capture, Utilization and Storage,是将工业生产中的二氧化碳用各种手段捕捉然后储存或者利用的过程。
国能锦界公司15万吨/年燃烧后CO₂捕集-驱油/封存全流程示范项目。澎湃新闻记者谈婧媛 图
以神木国能锦界公司15万吨/年燃烧后CO₂捕集示范项目为例,锅炉内产生的烟气经过水洗、再生、压缩、冷凝等工艺,最终得到液态二氧化碳,经罐车运输进行后续利用。这套CO₂捕集和封存全流程示范工程的CO₂捕集率大于90%、CO₂浓度大于99%,性能指标国际领先,是实现“碳达峰”和“碳中和”目标的重要构成部分。
15万吨后的下一个目标是400万吨。澎湃新闻获悉,由国能锦界承担实施的“能源金三角地区 600MW等级煤电400万吨级全烟气CCUS 关键技术研究与工程示范”项目已列入国家发展改革委2024年第二批“两重”建设项目清单和国务院国资委中央企业战略性新兴产业“百大工程”专项行动项目清单。项目预计2026年投产,未来燃烧所产生的烟气将被100%收集,再转化成液态二氧化碳,最大限度实现二氧化碳的减排。
“随着国家‘双碳’目标的确立,能源行业的转型发展迫在眉睫。作为我国骨干能源企业之一,碳中和、碳减排是我们的使命和责任,也是积极响应国家的发展策略。”国能锦界相关负责人表示。