麻 冬，蔡鑫磊

陕西燃气集团有限公司（陕西西安710016）

陕西省发展煤制天然气的可行性分析

麻 冬，蔡鑫磊

陕西燃气集团有限公司（陕西西安710016）

虽然陕西省是天然气产出大省，但依然面临冬季天然气用气紧张，以及周边地区天然气紧缺的问题。充分利用陕西省丰富的煤炭资源，建设煤制天然气项目，对促进省内煤炭产业转型，提高天然气保障能力，具有重要意义。结合对陕西省开展煤制天然气项目的资源承载能力、环境容量、单位能耗、管网输送能力、区域市场容量等条件进行的分析，从技术集成、原料供应、调峰模式等方面提出了一些思考和建议。

煤炭产业；天然气；环境容量；水资源

陕西省虽然是天然气产出大省，但依然面临冬季天然气用气紧张，以及周边地区天然气紧缺的问题。传统天然气产能增长缓慢，非常规天然气产能未达预期，导致天然气供需矛盾日趋紧张，开发新气源对保障民生和稳定经济发展有重要意义。另一方面，陕西省又是全国重要的煤炭生产基地，在环保和经济下行压力下，传统煤炭消费需求持续下滑，煤炭市场疲软不可避免。因此，为过剩的煤炭产能寻找其他高效转化途径，是煤炭产业发展的客观选择。煤制天然气作为煤炭高效转化的主要途径之一，不仅能够推动煤炭产业转型升级，提高煤炭附加值，而且对缓解天然气供需矛盾，保障能源稳定供应，优化能源消费结构，提高能源转换效率，进而实现节能减排、改善环境的目的，都有至关重要的作用[1-2]。

1 实施煤制天然气项目的必要性

1.1 落实国家能源发展战略

我国能源发展战略是“节约优惠、多元发展、以煤为主、立足国内，努力提高清洁低碳和非化石能源的比重”。实施煤制天然气项目，正是利用我国煤炭资源优势，通过煤炭的高效转化，生产清洁的天然气产品，并借助输气管道送至终端市场，可以有效补充常规天然资源的不足，实现传统能源向战略能源的转化。国家能源战略中《能源发展“十二五”规划》明确提出了“加强能源储备和调峰设施建设，全面提升能源应急保障能力，以应对石油天然气供应中断的严峻问题”要求，充分体现国家对天然气供应安全的重视。目前我国的天然气调峰储备能力较弱，整体发展远远低于国际水平。实施煤制天然气项目，可以进一步优化我国能源结构配置，并有效提高我国天然气能源自主保障能力，保障我国能源战略安全[3-7]。

1.2 缓解天然气供应和节能减排双重压力

煤制天然气是能源结构转变的示范性项目，在国家“十二五”能源战略中被寄予厚望。从表1可以看出，目前国内近几年出现的新型煤化工项目中，煤制天然气项目在能源转化率、耗水、耗能及污染排放量等方面，均优于煤制油和煤制烯烃，是能源

转化率唯一超过50%煤炭转化项目。在当前煤炭市场疲软，价格大幅下滑的形势下，研究推进煤制天然气项目，能够提高煤炭资源利用的附加值，延伸煤炭深加工产业链，促进煤炭资源清洁利用。

1.3 推进煤炭产业转型升级和区域经济社会协调发展

我国煤炭资源储量占全球储量的12.8%，已探明储量1 145×108t。2015年，我国煤炭产量已达37.5×108t，居世界第一位。受国内供给调整，冶金、发电等传统用煤行业大幅减产，导致煤炭产能过剩问题突出。2015年我国煤炭产能利用率仅为65%，煤炭价格相比历史高位跌幅50%以上。煤制天然气项目的实施可以将我国储量丰富、产能过剩的煤炭资源，转化成相对稀缺、供不应求的天然气资源的重要途径，对推进煤炭产业转型升级和区域经济社会协调发展意义重大。

2 煤制天然气项目的发展现状分析

2.1 国外煤制天然气发展现状

1978年，美国曾在北达科他州建造世界第一个合成天然气厂，总投资约21亿美元，1984年投产，采用固定床气化技术，日产天然气481×104m3，年产能为12×108m3。近年来由于美国页岩气开发、国际油气价格等因素长期亏损，直到2003年国际油价天然气价格上涨后，工厂实现盈利[8]。

此外，美国博地能源公司和康菲石油公司等曾计划在美国南印第安纳州、肯塔基州、伊利诺伊州建设若干个煤制天然气工厂，但由于美国页岩气的大规模开发，天然气价格大幅下跌，影响了煤制天然气项目预期收益，最终都不得不放弃。

2.2 国内煤制天然气发展现状

截至2015年底，我国已建成投运的煤制天然气产能共计约40×108m3，包括大唐内蒙古克什克腾旗一期、新疆庆华一期、汇能鄂尔多斯一期、新疆广汇一期以及云南解化煤制天然气项目，处于项目前期阶段的总产能已达1 200×108m3/a。

3 发展煤制天然气项目的基础条件

3.1 煤炭资源为项目发展奠定良好基础

陕西省煤炭资源丰富，预测总储量3 845×108t，探明储量1 700×108t，居全国第3位，国家规划建设的14个大型煤炭基地中陕西有3个，分别是神东、陕北、黄陇。丰富的煤炭资源量，为发展煤制天然气奠定了良好的资源基础。

2013年开始，我国制造业发展趋缓，冶金、焦化、电力等行业步入寒冬，随之而来的就是国内煤炭产能严重过剩；另一方面，国家控制能源消费总量，严控各地区煤炭消费，以适应雾霾治理新需求。因此，在煤炭产能过剩、煤价大幅下滑的背景下，陕西省资源转型的诉求强烈，煤化工是延长煤炭产业链、增加附加值的必然选择，煤制天然气作为现代煤化工能源转化率最高的项目，成为煤炭产业转型的重要方向[9-10]。

3.2 水资源可以满足项目需要

除了引进外部水源，加大煤矿水利用也是煤制天然气项目水源的重要组成部分。正在建设的陕北煤炭疏干水综合利用工程，年利用水量可达1.5× 108m3。利用处理后的疏干水作为煤制天然气项目水资源的补充，不仅可以解决疏干水的污染问题，还可以大大降低原料成本，提高水资源保障能力，真正发挥节约水资源和保护生态环境的双重效果。因此，通过实施引水计划、疏干水循环利用、推广节水技术，陕西省内可以满足开展煤制天然气项目用水需求。

3.3 环境容量可以承载项目实施

煤制天然气项目本身具有较好的节能减排效益。与传统石化燃料相比，煤制天然气企业可以在工业化生产过程中，采取大量脱除、净化等处理措施，极大减少污染物的排放，甚至零排放。陕西省一些大型煤化工园区的规划基本上都通过了环境评价，均具备建设大型煤化工项目的环境容量，能满足煤制天然气项目生产运行过程中所需的SO2、CO2、COD等化学排放总量指标，环境容量可以承载项目实施。

3.4 输送通道设施完善

国家倡导在条件成熟的地区稳步开展煤制天然气项目，鼓励在具备天然气管网输送条件的地区优先发展。陕西省内天然气长输管道除过境管道外，自建有长输管道和支线管道，截至2015年底，已先后建成靖西一、二线等11条长输管线，年输气能力135×108m3，供气范围覆盖全省所有地市。到“十三五”末要实现新增输气干（支）线超过1 500km，管网总里程超过5 000km，达到年输气能力超过300× 108m3。遍及全省的天然气长输管道，使陕西发展煤制天然气具备了输出通道这个有利条件。

3.5 市场潜力巨大

为了建设“三个陕西”，落实省委、省政府提出实施“气化陕西”这一宏伟战略，以及“两个一百亿”的任务目标，即到2016年底，全省天然气消费量突破100×108m3；到2018年底，燃气集团销气量突破100×108m3，全省消费量超过160×108m3。天然气消

费在一次能源消费中所占比例超过10%。因此，陕西省未来几年的天然气市场发展潜力巨大，煤制天然气项目的实施恰逢其时。

4 存在问题

4.1 工程技术优化有待完善

煤制天然气项目是一个包括多种工艺的复杂系统工程，通过我国近几年在煤化工技术的巨大进步，都可以在国内找到成熟的应用方案，但系统集成、高端设备、生产管理等方面，与国外先进水平相比还有较大差距。从国内已投产的煤制天然气项目运行情况来看，问题基本都出在工程技术而不是工艺技术方面，特别是个别工序、子系统间出现衔接问题，导致了整个项目的生产效率降低，系统集成工艺包有待优化。因此，煤制天然气项目各子系统高效集成，是煤制天然气发展急需解决的问题。

4.2 配套调峰方案需要科学论证

陕西地处北方天然气消费具有明显的季节性，夏季与冬季用气峰谷差最大已达1:5。煤制天然气项目生产装置需要长周期、满负荷运行才能保证经济效益，市场需求淡季时如何消化产能，对保证企业生产稳定和经济效益非常重要。鉴于陕西至今建成大型的储气库调峰设施较少，煤制天然气工厂选择合适的调峰方案，是项目实施面临的重要问题。

4.3 原料煤和天然气产品价格需要落实

陕西省目前煤炭价格处于低谷时期，投资煤制天然气具有较好的经济效益。但鉴于煤炭在中国一次能源消费结构中的主导地位，不排除未来几年价格上涨的可能。另一方面，未来几年由于国家对清洁能源需求的持续上升，天然气价格长期上涨的趋势。在其他生产因素不变的情况下，煤炭和天然气价格就成为影响煤制天然气生产成本的主要因素。

5 解决措施

5.1 加强技术可靠性论证，提前考虑各子系统之间的匹配

①在设计阶段，认真做好各子系统、建设运行环节的匹配，保证技术可靠、稳定、安全；②优先新开发的技术工艺，确保技术具有一定前瞻性；③加强产、学、研结合，充分利用陕西省内高校和科研机构众多的优势，支持关键技术和设备国产化，提高项目技术人员的整体技术水平。

5.2 将项目纳入“气化陕西”工程统筹，并自身配套调峰装置

①项目投产后，将项目纳入“气化陕西”工程统筹，利用现有管网系统中已建的各种调峰设施，统一调度，可以大大提高项目的生产稳定性和连续性；②根据当地市场需求情况，项目自建甲醇或液化天然气装置，对外销售天然气下游产品，一定程度上起到调峰的作用；③向政府争取调峰气价，从经济方面减少调峰对企业的影响。

5.3 煤炭开发与煤制气项目一体化，保证原料供应和价格稳定

由于煤制天然气项目担负着保障居民用气的职能，建议将煤制天然气项目与煤矿一体化建设。一方面可以减少原料煤炭的市场流通环节，保障煤制天然气项目的原料供应和价格稳定，解决煤炭短缺或价格突涨造成的原料供应问题；另一方面，煤炭原料稳定供应可以确保煤质相对稳定，最大限度的减少对生产工艺的影响。

6 结论

陕西省开展煤制天然气项目，从资源承载能力、能源消耗、环境容量、天然气输送管网、区域市场容量等都已具备条件。该项目的实施，对促进省内煤炭产业转型，提高天然气保障能力，优化全省能源结构，都将产生深远的影响。

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[2]汪家铭,蔡洁.煤制天然气技术发展概况与市场前景[J].天然气化工,2010,35(l):64-70.

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[5]李志强.加快煤制天然气产业,维护天然气供应安全[J].化学工业,2009,27(12):17-18.

[6]刘志光.煤制天然气的竞争力分析[J].中外能源,2010,15(5): 26-29.

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[8]杨宁,何铮,李瑞忠.世界天然气发展状况分析[J].当代石油石化,2010,25(5):15-18.

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[10]顾锦龙.我国煤制天然气发展需控制成本[J].中国石化,2009(9):35-36.

Although Shaanxi province is a major province of natural gas production,but it still faces the shortage of natural gas in winter and in its neighbouring regions.So it is of great significance to make full use of abundant coal resources in Shaanxi Province to build a coal gas project to promote the transformation of the province's coal industry and improve the supply ability of natural gas.The condi⁃tions for building a coal gas project in Shaanxi province,such as resource capacity,environmental capacity,unit energy consumption, pipeline network transmission capacity,regional market capacity,etc.,are analyzed,and some thoughts and suggestions are put forward from the aspects of technology integration,raw material supply,peak adjustment mode.

coal industry;natural gas;environmental capacity;water resource

立岗

2016-07-10

麻冬（1982-）,男，工程师，现主要从事化工领域的技术开发与工程管理工作。