我国发展煤制天然气项目的分析探讨.pdf

第 3 9卷 第 8期 2 0 1 1 年 8月 化学工程 C H E MI C A L E N G I N E E R I N G C H I N A V0 l _ 3 9 NO ． 8 Au g ． 2 01 1 我 国发展煤制天然气项 目的分析探讨 冯 亮杰 中国石化集 团宁波工程有 限公 司，浙江 宁波3 1 5 1 0 3 摘要 阐述了发展煤制天然气项E t 的重要意义。针对 目前煤制天然气项 目呈现的过度和无序发展现象 ， 分析了煤 制天然气项 目建设过程中涉及的国家产业政策、 国内价格现状 、 投资目的、 关键技术选择、 技术经济、 环境保护等应 重点关注的问题。分析认为， 在项 目前期存在投资估算严重不足、 过分提高副产品产量和售价、 提高天然气的入网 价格的现象。认为在条件具备的地方适度发展煤制天然气项目， 符合我国的国情 ， 但不应对其盲 目追捧， 要充分认 识煤制天然气项 目的风险性。 关键词 煤制天然气 ； 煤气化； 成本 ； 投资； 技术经济 中图分类号 T Q 5 4 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 5 - 9 9 5 4 2 0 1 1 0 8 - 0 0 8 6 - 0 4 An a l y s i s a n d d i s c u s s i o n o n d e v e l o p me n t o f c o a 1 ．． t o ．． n a t u r a l g a s p r o j e c t i n C h i n a F E NG L i a n g - j i e S i n o p e e N i n g b o E n g i n e e ri n g C o m p a n y L i mi t e d ， N i n g b o 3 1 5 1 0 3 ， Z h e j i a n g P r o v i n c e ， C h i n a Ab s t r a c t T h e i mp o r t a n t s i g n i fi c a n c e f o r d e v e l o p i n g c o a l t o - n a t u r a l g a s p r o j e c t i n C h i n a w a s e l a b o r a t e d ．A i m i n g a t t h e p r e s e n t e x c e s s i v e a n d d i s o r d e r l y p h e n o m e n o n a p p e a r e d i n t h e d e v e l o p m e n t o f c o al t o n a t u r al g a s p r o j e c t ，t h e i s s u e s i n v o l v e d i n t h e s t a t e i n d us t ria l p o l i c y，p r e s e n t s t a t u s o f do me s t i c p ric e，i n v e s t me n t p u r p o s e，s e l e c t i o n o f k e y t e c h n o l o g i e s，t e c h n i c a l e c o n o mi c s a n d e n v i r o n me n t al p r o t e c t i o n i n t h e c o u rse o f c o n s t r uc t i n g c o a l - t o - n a t u r al g a s p r o j e c t w e r e a n al y z e d ．T h e a n al y s i s s h o w s t h a t t h e r e e x i s t s t h e p h e n o m e n o n i n v o l v e d i n s h o r t o f i n v e s t me n t e s t i ma t e，i n c r e asi n g o u t p u t a nd p r i c e o f by - p r o d u c t ，i n c r e a s i n g t he p ric e o f n a t ur a l g a s i n t h e p rio r p e rio d o f c o al- t o n a t u r al g a s p r o j e c t ．T h e c o n c l u s i o n c o m e s o u t t h a t a n a p p r o p ri a t e d e v e l o p m e n t o f c o al t o n a t u r al g a s p r o j e c t a t p l a c e s wh e r e c o nd i t i o n s a r e r i p e c o n f o r ms t o t he a c t u a l Ch i n e s e n a t i o n al s i t u a t i o n，bu t a b l i n d p u r s u i t o f t h i s p h e n o m e n o n i s n o t w o r t h b e c a u s e t h e r i s k s i n c o a l - t o n a t u r al g a s p r o j e c t s h o u l d b e f u l l y u n d e r s t o o d ． Ke y wo r d s c o al t o - n a t u r al g a s ；c o a l - g a s i fi c a t i o n ；c o s t ；i n v e s t me n t ；t e c h n i c a l a n d e c o n o mi c 随着我国现代化进程的加快 ， 国内天然气的产 量 已不能满足经济建设的需要 ， 天然气进 口量将持 续增加。据预测， 我国2 0 1 5 --2 0 2 0年对天然气的需 求分别增长到 2 3 0 6亿 m 和 2 9 3 6亿 m 。同 时， 国际石油价格的不断升高及 中东地区政局动荡 ， 天然气大量进 口不仅花去 国家大量外 汇， 而且对我 国能源安全造成很大威胁。因此 ， 发展煤制代用天 然气具有了保障我国能源安全的重要性。在以上背 景下 ， 解决未来天然气的需求 ， 除加强天然气勘探开 发 ， 加大从 国外购买管道天然气和液化天然气外 ， 发 展煤制天然气也是一条现实可行的途径 。2 0 0 9年 5 月， 国家出台 石化产业调整和振兴规划 也将煤制 天然气列为煤化工的 5类示范工程之一。 1 国家对煤制天然气项目的产业政策 目前许多地区和企业规划了多个煤制天然气项 目， 成为煤化工投资 的热点。针对煤 制天然气呈 现 的过度和无序发展现象 ， 国家发展改革委于 2 0 1 0年 6月 2日发出了 关于规 范煤制天然气产业发展有 关事项的通知 ， 通知要求进行认真筛选和清理 ， 对 不具备资源、 技术 、 资金等条件 的项 目严禁 开工建 设 ， 符合上述发展思路 的项 目上报 国家发展改革委 审核 。 最近国家发展改革委又发出了 关于规范煤化 工产业有序发展 的通知， 禁止建设年产 2 0亿 m 及其 以下煤制天然气项 目， 年产 2 0亿 m 以上规模 的需报经国家发展改革委批准。 收稿 日期 2 0 1 1 - 0 2 - 2 8 作者简介 冯 亮杰 1 9 7 8 一 ， 男 ， 硕 士 ， 工程 师 ， 主要 从事煤 化工、 天然 气化工 等化工行 业的工 程设计 、 工程咨询 等方面 的工作 ， E - m a i l l j f e n g 1 9 7 8 1 6 3 ． u o m。 冯亮杰我国发展煤制天然气项目的分析探讨 8 7 2国内天然气价格现状 中国天然气的价格还是以国家调控为主 ， 从市场 化发展趋势来看 ， 天然气价格市场化是必然 的， 但也 是漫长的。 目前石油和石化产品大幅度涨价 ， 天然气 上涨空间较大 ， 随着天然气需求 的增长， 价格上升趋 势将逐步加大 ， 特别是在石油价格大幅上升后 ， 天然 气价格理应同步上升。但由于中国天然气各种价格 均由政府确定 ， 执行 的是 国家指导价下 的双轨制价 格， 还没有形成市场导向下合理 的天然气价格机 制， 仍然处于较低水平。中国天然气价格严重偏低 ， 供求 矛盾突 出。与国际气价相 比， 中国气价 明显存在差 距。国际上， 1 t 原油与 1 0 0 0 m 天然气的价格大致 相当。以每桶 6 0 计算， 1 t 原油折合成人民币约需 3 1 0 0元。按 目前北京天然气零售价 2 ． 0 5 Y v _ ／ m 计 算， 1 0 0 0 m 需 2 0 5 0元 ， 两者价差竞超过 1 0 0 0元 。 在发达 国家 ， 天然气价格一般是和成 品油价格 相挂 钩， 当前中国石油与天然气价格比为 1 0 ． 2 4 单位热 量价格比 ， 而国际市场价格为 1 0 ． 6 ， 这意味着 中国 的气价至少需要提高 1 倍以上， 才能和国际价格接轨。 2 0 0 5年 1 2月 2 6日， 国家发改委宣布在全 国范 围内适 当提高天然气 出厂价格 ， 由此拉开 了中国天 然气价格机制改革的序幕。其 中规定 ， 天然气 出厂 基准价格根据原油等可替代能源价格变化情况每年 调整 1 次 ， 相邻 年度 的调整 幅度 最大 不超过 8 ％。 最近 国家将天然气价格普遍上调 0 ． 2 3 m ， 就是 天然气价格还需调整的信号。 3 投 资 煤制 天然 气项 目的 目的 国外天然气进 口价格高于国内价格 ， 由于关系 到城市居 民的切身利益 ， 国家对城市天然气一直采 取限制价格并 逐步涨价 的政策。正是 出于以上原 因 ， 投资商的目光也正在瞄准这一块利润 巨大 的蛋 糕 ， 投资煤制天然气项 目。 另外 ， 还有部分投资商只是将煤制天然气项 目 作为获得煤炭资源的通道。相 比其他煤化工项 目， 煤制天然气项 目具有流程短 、 投资低 、 有现成管道可 以依托的有利条件 ， 获取煤炭资 源是实施煤制天然 气项 目的最终 目的。 4 煤 制天 然气 核 心技 术的 选择 4 ． 1 煤 气 化技术 气化技术是煤制天然气项 目的基础技术 ， 作为 煤化工产业链 中的龙头装置 ， 具有投入大 、 可靠性要 求高的特点 ， 对整个产业链经济效益影响很大 ； 目前 的工业化气化技术很多 ， 根据企业 自身的特点确定 和优 选适 宜 的气 化 技 术 ， 以便 于 集 中技 术 力 量 进 行 该技术的优化和改进 ， 便于生产管理 、 检修维修管理 以及降低投资和操作费用等具有重要的意义 。 4 ． 1 ． 1 气化技术选择原则 在煤气化技术选择时， 应遵循以下原则 1 技术先进性 、 运行可靠性 应选用已充分验 证的成熟可靠 的技术 ， 保证产品质量、 性能和生产能 力的长周期、 稳定性 ； 工艺技术 的先进性决定项 目的 市场竞争力 ， 主要应体现 在产 品质量 性能 、 工 艺水 平、 安全环保和装备水平等方面。 2 原料适应性、 流程 与产品匹配性 应与原材 料、 辅助材料和燃料相适应 ， 与项 目的生产能力和原 料产品相匹配； 在确定产品的种类和数量后 ， 总体工 艺流程与其互相匹配 、 互相适应 ， 能量合理利用。 3 装置规模的匹配性 这是煤气化技术的显著 特点 ， 不同的装置规模需要匹配不同的煤气化技术。 4 环境友好性 这是 目前 国际社会较 为关注 的问题 ， 在新上项 目时需要重点关注， 保证项 目三废 达标排放 。 5 知识产权清 晰性 应注 意工艺技术 的来 源 和所有者权益 ， 确保知识产权安全。 6 投入产 出的合理性 这是衡量装置一 次投 资和生产运行成本 经济性 的重要指标 ， 对项 目采用 技术选择具有重要 的指导意义 。 4 ． 1 ． 2 适合煤制天然气项 目的气化技术 原料煤的适应性应放在首位 ， 选择煤气化技术时 应充分考虑可获得的煤炭种类 ， 如有条件可选择几座 煤质相近的煤矿作为煤制天然气装置的气化原料煤。 煤炭的煤质应是长期稳定的， 特定的气化技术虽然对 煤质可以有较宽的适应范围， 但煤质波动较大将对煤 气化的稳定运行产生较大的影响， 结果必然是导致系 统波动甚至停车 。煤制天然气的主要竞争力是采 用低价劣质煤， 例如含水含灰高、 低热值的褐煤 ， 但这 不适用于采用干粉或水煤浆的气流床气化 ， 而比较适 于碎煤加压固定床或流化床气化。对于碎煤加压气 化技术 ， 具有代表性的有 L u r g i 块 碎 煤加压气化技 术和 B G L块 碎 煤熔渣气化技术。 碎煤加压气化技术与气流床气化技术相 比， 其 优势在于投资较低 ， 并且有焦油 、 轻油 、 粗酚等 副产 品。但也必须认识到 ， 副产 品量对于项 目经济指标 影响极大 ， 过高估计 副产 品量将严重影响项 目经济 指标的真实性。此外 ， 煤制天然气项 目大多地处偏 远地区， 周边社会经济状况较差 ， 副产的焦油、 轻油 、 8 8 化学工程2 0 1 1 年第 3 9卷第 8期 粗酚、 液氨， 如要达到 国家同类产 品的质量标准 ， 需 设置相应的精加工处理装置。但副产品产量较小 ， 尚未达到一定的经济规模 ， 不建议增设精加工处理 装置 。如直接作为产品销售 ， 必须充分考虑周边市 场的消化能力 ， 如无 固定的市场消化项 目产生 的副 产品， 只能在项 目内部作为燃料使用 ， 该工艺特有的 副产品将失去其利用价值⋯。 还必须注意的是 ， 碎煤加压气化工艺排放的废水 中含有酚、 氨和油， 目前尚无成熟的废水处理工艺 ， 很 难做到达标排放 ， 要做到完全回用 ， 则难度更大 J 。 总体而言， 在解决了碎煤加压气化工艺副产品 销路、 废水处理等问题的前提下 ， 以煤为原料生产天 然气采用碎煤加压气化技术是较为适宜的。 4 ． 2 高温甲烷化技术 目前国际上商业 化的 甲烷化技 术主要有英 国 D A V Y公 司 甲烷 化技 术 C R G 、 丹 麦 T O P S O E公 司的 T R E MP T M 和德 国 L U R G I 公 司 的 甲烷 化 技 术 ， 其中德 国 L U RG I的技 术 已经成 功实现 了工业 化生产 ， 美 国大平原 煤制天 然气 项 目使用 了该 技 术 J 。国内至今还没有掌握大型合成气 高温 甲烷 化工艺 ， 主要技术 要 向国外公 司购买 。 目前正 在 建设中的 S N G项 目均引进 了 T O P S O E甲烷化循环 工艺 T R E MP T M 技术和 D A V Y公 司的甲烷化技术 C R G 。我国 自2 0世纪 8 O年代 ， 包括 中国科学院 大连化学物理所和西北化工研究院等单位也开始了 煤气 甲烷化的研究 ， 但主要为水煤气部分 甲烷化生 产城镇煤气技术。 高温 甲烷化技术中催化剂是技术的关键 ， 其技 术性能决定 了装置的工艺性能。 目前 已经进入商业 市场的催化剂是英国 J M 的 C R G系列催化剂 、 德 国 B A S F的 G 1系列催化剂和丹麦 T O P S O E的 MC R ． 2 X 系列催化剂 ， 均为 N i 基催化剂。近年丹麦 T O P S O E 在催化剂研究 中取得了较 大进展 ，其开发的 MC R - 2 X催化剂在 T O P S O E中试装置和德国 U K W 的中试 装置 中均进行了独立测试 ， 取得 了良好的效果 。 5 煤 制天 然气 项 目的主 要技术 经济分 析 5 ． 1 假定基础数据 5 ． 1 ． 1 建设 内容和规模 采用 B G L块 碎 煤熔渣气化技术生产天然气 ， 规模为年产煤制天然气 4 0亿 m ， 工程 内容为生产 装置区内的气化装置 、 C O变换 、 酸性气体脱除、 天然 气合成装置 以及配套 的其他工程。不 包括厂外供 电、 供水、 铁路 、 通讯、 排水 、 渣场、 蒸发塘 、 天然气输 送管道的工程内容和投资。 5 ． 1 ． 2 项 目总投资估算 总投资估算约为 2 4 6 1 8 6 0万元 ， 其 中 建设投 资 2 2 9 7 8 1 3万元 ， 流动资金 2 1 8 4 8万元 ， 建设期利 息 1 4 2 2 o 0万元 。 5 ． 2 技术经济指标 技术经济指标见表 1 。 表 1 技术经济指标 T a b l e 1 Ma i n t e c h n i c a l a n d e c o n o mi c i n d i c e s 序号 项目 指标 备注 1 总投资／ 万元 2 4 6 1 8 6 0 建设投资 2 2 9 7 8 1 3 建设期利息 1 4 2 2 0 0 流动资金 2 1 8 4 8 2 年均销售收入／ 万元 a 7 6 9 6 3 4 3 年均销售利润／ 万元 a 2 7 6 0 0 8 4 年均净利润／ 万元 a 2 1 6 7 8 3 5 项目投资财务内部收益率 税后 ／ ％ 1 3 ． 0 1 6 项目投资财务净现值 税后 ／ 万元 3 8 6 7 2 3 7 项目 投资回收期 税后 ／ a 8 ． 7 0 含建设期3 a 8 项目 资本金内部收益率／ ％ 2 1 ． 4 9 9 总投资收益率／ ％ 1 3 ． 3 4 1 0 资本金净利润率／ ％ 2 9 ． 5 4 5 ． 3 成本估算 从表 1 、 表 2和表 3可以看出 在假定条件下 不 包括厂外系统的投资 项 目的经济效益较好 ， 年均净 利润达到 2 1 6 7 8 3万元 ， 项 目投资财务 内部 收益率 税后 达到 1 3 ． 0 1 ％； 对总成本影响最大的因素为制 造费用， 其次为原燃料煤的成本； 项 目销售收入中天 然 气 产 品 约 为 6 6 ． 0 5亿 元 ， 约 占 总销 售 收入 的 8 5 ． 8 1 ％ ， 副产品中焦油、 轻油、 粗酚、 液氨、 硫磺、 硫铵 的销售收入合计约为 1 0 ． 9 2亿元， 占总销售 收入 的 1 4 ． 1 9 ％， 可见副产品的产量、 销售价格对项 目影响很 大。如果抵扣成本 ， 可以降低生产成本 0 ． 2 7元／ m ， 可使生产成本由 1 ． 0 4 m 降低到 0 ． 7 7 Y r_ ／ m 。 。 但是 ， 无论 何种 煤副产 品 的产量是 无法 准确 定量的 ， 需要通过试烧才能准确地确定 ， 前期阶段 估算的数 据与工 程设计 阶段 的数 据相差 较大 ， 与 运行数 据相差就 更大 。焦油 、 轻 油、 液氨 、 粗 酚均 是粗制 品， 销售 价格和实 际市场产 品价格 应有 一 定的差别 ， 完全套用市场 价格 ， 对销售收入有较大 的影 响 。 天然气成本及销售收入见表 2 ， 表 3 。 冯亮杰我国发展煤制天然气项 目的分析探讨 8 9 表 2天然气成本及销售 收入 Ta bl e 2 Co s t o f n a t ur a l g a s a nd pr oc e e ds o f s a l e 表 3天然气销售收入 Tab l e 3 Pr o c e e ds o f s a l e o f n a t u r a l g a s 6 环 境保 护 煤制天然气装置 主要 有废水 、 废渣 、 废气排放 ， 规模越大排放量越大。而三废的排放将对环境产生 污 染 。 目前要求废水做到零排放 完全 回用 ， 这对于 所有煤制天然气项 目来说非常 困难 ， 甚 至是不 可能 的。 目前零排放 的概念是废水 回用、 污水处 理后 回 用 、 高含盐水蒸干 ， 主要生产 区域采取严格的防渗措 施。煤制天然气生产是复杂的系统工程 ， 试车 、 事故 将会有一定量的废水排 出， 理论化 的零排放是不合 适和无法生产 的。要做到严格意义上的零排放是不 符合化工生产规律 的并且是纯理论的。因此 ， 为 了 保证煤制天然气的正常生产 ， 厂外应有较大 的废水 储存设施 例如蒸发塘 ， 且有完善的后处理手段 。 排放的废气主要有含尘气体 ， S O ， C O 。S O 排 放主要是锅炉排放 ， 可 以采取多种脱硫措施 降低排 放 ； C O 的排放没有可行的办法解决 ， 按 照年产天然 气 4 O亿 m 的煤制天然气项 目， 每年排放 C O 大约 2 5 0 0万 t 。国际上虽然提 出了深海 、 回注地 下等储 存方法 ， 但对于大型煤制天然气项 目没有任何实际 应用价值。 废渣也是煤制天然气项 目的主要排放物之一 ， 按照年产天然气 4 0亿 m。的煤制天然气项 目， 每年 原燃料煤用量约 1 2 0 0万 t ， 灰含量 1 0 ％的情况下 ， 每年排放灰渣约 1 2 0万 t 。煤制天然气项 目所在地 的社会经济相对 内地 比较落后 ， 灰渣很难得到综合 利用 ， 灰渣只能在渣场长期填埋 。根据填埋场有关 规定 ， 使用期 为 1 0 a以上 ， 大约需要 8 01 0 1 1“ 1 的 渣场 。另外 ， 填埋场 的渗滤液对环境产生很 大的污 染 ， 还必须考虑渣场的防渗措施。 因此 ， 环境保护压力是煤制天然气项 目面临的 一 个 重 要 问题 。 7结语 在条件具备 的地方适度发展煤制天然气 ， 作为 天然气资源的补充 ， 缓和国内天然气的供需矛盾 ， 提 高我 国的天然气 自给率 ， 增强抵御 国际能源市场风 险的能力 ， 符合我 国的国情 。 但是 ， 目前煤制天然气项 目呈现 出过度发展 和 无序发展 的现象 ， 在项 目前期阶段投资估算严重不 足， 如过分提高副产品产量和销售价格， 提高天然气 的入网价格 ， 高估煤制天然气项 目的利润空间 ， 结果 势必造成对投资者或企业决策者的误导。 因此 ， 在前期规划阶段要充分认识煤制天然气 项 目的风险性 ， 不应不顾条件盲 目追捧 。 参考文献 [ 1 ] 冯亮杰， 郑明峰， 尹晓晖． 煤制天然气项 目的技术经济 分析[ J ] ． 化学工程， 2 0 1 0 ， 3 8 1 0 1 5 3 1 5 7 ． [ 2 ] 2 0 1 0 --2 0 1 3年 中 国煤 化工 行业 发展 及 未来 走 向分 析 报告 [ M] ． 北 京 中 经 科 情 经 济 信 息 咨 询 有 限公 司 ， 2 0 08 9 1 0． [ 3 ] 刘 志光 ， 龚华俊 ， 余 黎明． 我 国煤制 天然气 发展 的探讨 [ J ] ． 煤化 工 ， 2 0 0 9 2 2 3 ． [ 4 ] 郑 明峰 ， 冯亮杰 ， 盛新． 煤化工 项 目在 前期 阶段应 重点 关注 的问题 [ J ] ． 现代化工 ， 2 0 1 1 ， 3 1 1 1 - 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