對(duì)黃河流域現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)綠色低碳發(fā)展的建議

■文/霍婧 趙衛(wèi)東（賽迪智庫(kù)）

經(jīng)過二十多年的發(fā)展，我國(guó)現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)已初步形成體系齊全、集聚發(fā)展的整體格局，主要分布于黃河流域，具備了較為成熟的煤制油、煤制氣、煤制化學(xué)品的現(xiàn)代煤化工技術(shù)路線。在產(chǎn)業(yè)穩(wěn)步發(fā)展的同時(shí)，碳排放量大、水資源消耗過度、固體廢物堆積等資源環(huán)境問題也日益突出，并成為限制產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要因素。加快推動(dòng)現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型，既是破解產(chǎn)業(yè)環(huán)境困局的內(nèi)在要求，也是落實(shí)黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展國(guó)家戰(zhàn)略、履行碳達(dá)峰碳中和責(zé)任的必然途徑。

一、黃河流域現(xiàn)代煤化工綠色低碳轉(zhuǎn)型形勢(shì)緊迫

近年來，我國(guó)現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)規(guī)模穩(wěn)步發(fā)展，綜合技術(shù)已達(dá)國(guó)際領(lǐng)先水平。從產(chǎn)能利用率看，除煤制乙二醇為72.5%外，其他均實(shí)現(xiàn)80%以上。2019年全國(guó)現(xiàn)代煤化工行業(yè)中煤制油、煤制烯烴、煤制甲醇、煤制乙二醇、煤制天然氣等產(chǎn)品產(chǎn)量分別約為746萬噸、908萬噸、6216萬噸、316萬噸、43億立方米?；趨^(qū)域資源稟賦優(yōu)勢(shì)，黃河流域的寧夏、內(nèi)蒙古、陜西、山西已成為我國(guó)現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)的主要集聚區(qū)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，所有的煤制油、85%的煤制烯烴、50%左右的甲醇制烯烴項(xiàng)目，均位于上述區(qū)域。

第一，現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)具有高碳屬性，碳達(dá)峰碳中和倒逼其低碳轉(zhuǎn)型。利用煤化工替代石油化工生產(chǎn)化工產(chǎn)品，需要對(duì)H/C原子比進(jìn)行調(diào)整，煤炭的H/C原子比為0.2～1.0，而石油的H/C原子比為1.6～2.0，因此煤氣化制甲醇和烯烴、煤液化以及煤間接液化過程中都會(huì)排出大量的二氧化碳。根據(jù)碳元素轉(zhuǎn)化率不同，噸產(chǎn)品產(chǎn)生的二氧化碳不盡相同，比如煤直接液化約5.8噸，煤間接液化約6.1噸，煤制天然氣約4.8噸，煤制烯烴約9噸，煤制乙二醇約6.8噸。據(jù)統(tǒng)計(jì)，至2019年底，我國(guó)現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)的原料煤轉(zhuǎn)化量約1.55億噸標(biāo)煤，約占煤炭消費(fèi)量的5.6%。按照1噸煤排放2～3噸以上二氧化碳估算，未來3億噸以上的二氧化碳排放問題將成為產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展最大的約束之一，從原理上講這個(gè)排放不可避免。隨著我國(guó)碳達(dá)峰碳中和“3060”目標(biāo)的提出，現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)扎實(shí)履行碳達(dá)峰碳中和各項(xiàng)工作，實(shí)現(xiàn)低碳轉(zhuǎn)型，將成為未來一段時(shí)期的重要任務(wù)。

第二，現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)用水量過度，黃河流域水資源無力承載。我國(guó)現(xiàn)代煤化工項(xiàng)目單位水耗和規(guī)模體量均較大，目前煤制油、煤制烯烴、煤制甲醇、煤制乙二醇、煤制天然氣單位產(chǎn)品取水量分別約為9.4立方米/噸、20立方米/噸、10立方米/噸、20.8立方米/噸、8.6立方米/千標(biāo)方。據(jù)估算，黃河流域現(xiàn)代煤化工用水總量約為5.3億立方米/年；未來5～10年，預(yù)計(jì)增至6.2億立方米/年。目前現(xiàn)代煤化工已成為黃河流域主要的工業(yè)高耗水行業(yè)。黃河流域具有資源型缺水特征，特別是黃河中上游現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)集聚的寧夏、內(nèi)蒙古、陜西、山西地區(qū)，水資源量?jī)H占全國(guó)水資源的3.85%，人均水資源不足黃河流域人均水資源量的一半，且該區(qū)域約40%屬于半干旱地區(qū)，現(xiàn)代煤化工項(xiàng)目節(jié)水勢(shì)在必行。

第三，現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)固廢堆存量大，黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展戰(zhàn)略倒逼其綠色轉(zhuǎn)型?，F(xiàn)代煤化工生產(chǎn)過程會(huì)產(chǎn)生大量一般固體廢物和危險(xiǎn)廢物，數(shù)量種類較多，包括煤氣化渣、煤焦油、焦油渣、煤瀝青、煤液化渣、廢水處理污泥等，相對(duì)于廢氣的治理，固體廢物的治理相對(duì)滯后。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019年現(xiàn)代煤化工四大基地之一的寧東基地固廢綜合利用率僅為31.7%，與國(guó)務(wù)院印發(fā)的《“十三五”生態(tài)環(huán)境保護(hù)規(guī)劃》中到2020年全國(guó)工業(yè)固體廢物綜合利用率提高到73%的目標(biāo)差距較大，國(guó)內(nèi)最大的煤制烯烴項(xiàng)目灰渣綜合利用率也只有10%。現(xiàn)代煤化工產(chǎn)生的固廢大部分堆放到堆灰場(chǎng)，長(zhǎng)期堆存對(duì)土壤和地下水存在潛在污染風(fēng)險(xiǎn)。2019年，黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展上升為國(guó)家戰(zhàn)略，2020年《黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展規(guī)劃綱要》已被審議通過，現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)在固廢排放處置方面將面臨更嚴(yán)峻的考驗(yàn)。

二、現(xiàn)代煤化工綠色低碳措施及工作難點(diǎn)

第一，部分企業(yè)已被納入重點(diǎn)碳排放單位名單，但減碳技術(shù)遠(yuǎn)不能滿足碳減排需求。2020年，生態(tài)環(huán)境部印發(fā)《納入2019—2020年全國(guó)碳排放權(quán)交易配額管理的重點(diǎn)排放單位名單》，多家現(xiàn)代煤化工企業(yè)位列其中，配額管理僅針對(duì)煤化工企業(yè)自備電廠發(fā)電排放環(huán)節(jié)。相比之下，現(xiàn)代煤化工生產(chǎn)過程的碳排放更甚，但生產(chǎn)過程碳排放暫未參與全國(guó)碳市場(chǎng)?，F(xiàn)代煤化工碳排放具有排放源較集中、排放濃度較高的特點(diǎn)，生產(chǎn)過程中排放的二氧化碳容易得到富集，目前個(gè)別龍頭企業(yè)已建成CCS示范項(xiàng)目或推動(dòng)二氧化碳資源化利用技術(shù)，但亟需開發(fā)低成本、產(chǎn)業(yè)化、規(guī)模化的減碳技術(shù)。

第二，執(zhí)行廢水“零排放”方案，但實(shí)際運(yùn)行過程難度極大。廢水處理與再利用是煤化工節(jié)水的重要組成部分，環(huán)境政策倡導(dǎo)的廢水“零排放”，能最大限度地處理和回用現(xiàn)代煤化工項(xiàng)目產(chǎn)生的各種廢水，它也是部分煤化工項(xiàng)目所在地環(huán)境承載力差而必須采取的方案。煤化工裝置排出的高濃污水污染物成分復(fù)雜，含有氮、氨、硫多種鹽和酚等難降解的有機(jī)化合物，濃鹽水處理是煤化工執(zhí)行廢水“零排放”的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。目前，廢水“零排放”在實(shí)際運(yùn)行過程中處理難度大，投資和運(yùn)行成本較高。比如，某現(xiàn)代煤化工項(xiàng)目廢水“零排放”投資占總投資的10%以上，由于增加了高濃鹽水處理等環(huán)節(jié)，煤化工項(xiàng)目排放的噸廢水處理成本遠(yuǎn)超一般污水處理成本，比如某項(xiàng)目的含鹽廢水處理成本高達(dá)50元/t以上。

第三，推進(jìn)固廢資源化利用，但大規(guī)模利用途徑和市場(chǎng)亟需拓寬?，F(xiàn)代煤化工項(xiàng)目在建設(shè)初期基本都考慮了將一般固廢通過制磚、水泥實(shí)現(xiàn)資源化利用，綜合利用處置途徑較為單一。另外，由于西部地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平有限，市場(chǎng)需求不足，致使綜合利用率偏低。現(xiàn)代煤化工固體廢物大都含有大量的多環(huán)芳烴等污染物，通過摻燒、作為化工原料等處理處置過程中的風(fēng)險(xiǎn)特征不明，風(fēng)險(xiǎn)控制節(jié)點(diǎn)不清楚，目前還無法實(shí)施科學(xué)有效的污染控制。

三、幾點(diǎn)建議

第一，從綠色低碳角度優(yōu)化存量、嚴(yán)控增量。一是對(duì)已建重點(diǎn)項(xiàng)目進(jìn)行跟蹤評(píng)價(jià)，全面評(píng)估各種工藝的碳排放、水耗及廢棄物產(chǎn)生情況、污染防治措施治理效果，梳理和總結(jié)現(xiàn)有項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，并以此為基礎(chǔ)加快研究行業(yè)氣化工藝、節(jié)水、碳減排、固體廢物處置等領(lǐng)域的技術(shù)，加強(qiáng)不同技術(shù)間的耦合集成，提升現(xiàn)代煤化工技術(shù)水平和能源轉(zhuǎn)化效率。二是新建現(xiàn)代煤化工項(xiàng)目應(yīng)優(yōu)先在水資源相對(duì)豐富、環(huán)境容量較好的地區(qū)布局，新上項(xiàng)目必須綜合考慮水耗、碳排放、三廢排放等控制要求，并采用先進(jìn)的綠色低碳技術(shù)。

第二，大力開發(fā)碳減排與資源化利用技術(shù)和工藝，制定行業(yè)達(dá)峰行動(dòng)方案。一是研究二氧化碳捕集、利用與封存技術(shù)，利用煤基能源化工過程中副產(chǎn)二氧化碳高濃度優(yōu)勢(shì)，積極探索CCUS技術(shù)，前瞻性部署高效CCS以及二氧化碳驅(qū)油等CCUS技術(shù)的前沿性研發(fā)。積極擴(kuò)展二氧化碳資源化利用途徑與領(lǐng)域，將二氧化碳作為資源加以產(chǎn)業(yè)化利用，推動(dòng)資源化利用二氧化碳生產(chǎn)高附加值烯烴、甲醇等化工產(chǎn)品。二是通過現(xiàn)代煤化工和石油化工、可再生能源生產(chǎn)工藝融合減少碳排放。重點(diǎn)研究煤轉(zhuǎn)化、油煤氣耦合制燃料和大宗化學(xué)品的新路線，推動(dòng)煤化工和石油化工融合發(fā)展。利用現(xiàn)代煤化工基地的可再生能源優(yōu)勢(shì)，比如太陽(yáng)能資源、高溫核能等制取的低碳?xì)?，耦合煤化工，部分替代煤制灰氫，大幅減少二氧化碳排放。三是盡快制定煤化工行業(yè)達(dá)峰目標(biāo)和行動(dòng)方案，從政策層面倒逼和引導(dǎo)現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)低碳轉(zhuǎn)型；加強(qiáng)管控，針對(duì)行業(yè)出臺(tái)更詳細(xì)的碳盤查、碳核算指南，適時(shí)積極參與全國(guó)碳交易市場(chǎng)。

第三，加大對(duì)廢水處理技術(shù)和裝備的扶持力度，推動(dòng)節(jié)水試點(diǎn)建設(shè)。一是利用財(cái)政手段鼓勵(lì)企業(yè)研發(fā)、引進(jìn)和使用先進(jìn)適用的節(jié)水技術(shù)、工藝和設(shè)備，鼓勵(lì)企業(yè)和工業(yè)園區(qū)階梯式循環(huán)利用高鹽廢水或開展高鹽水深度處理，降低企業(yè)和工業(yè)園區(qū)的高鹽廢水治理成本。二是組織現(xiàn)代煤化工行業(yè)開展節(jié)水企業(yè)建設(shè)試點(diǎn)工作，試點(diǎn)應(yīng)涵蓋節(jié)水技術(shù)普及、節(jié)水管理、節(jié)水意識(shí)樹立等方面，創(chuàng)新節(jié)水管理模式，實(shí)現(xiàn)節(jié)水管理水平及效益提升，加強(qiáng)用水計(jì)量及信息化管理，提高節(jié)水智能化管理水平。三是推動(dòng)節(jié)水技術(shù)改造，推動(dòng)采用高效節(jié)水工藝技術(shù)，因地制宜積極推廣空冷、閉式循環(huán)水系統(tǒng)等節(jié)水技術(shù)的應(yīng)用。四是加強(qiáng)非常規(guī)水資源的開發(fā)利用。比如推進(jìn)再生水和苦咸水的利用，有效收集雨水等。