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        現(xiàn)代煤化工行業(yè)環(huán)境準入與發(fā)展建議

        2017-03-30 11:17:55梁睿李繼文呂巍郭森
        環(huán)境影響評價 2017年2期
        關鍵詞:煤化工

        梁睿,李繼文,呂巍,郭森

        (環(huán)境保護部環(huán)境工程評估中心,北京 100012)

        現(xiàn)代煤化工行業(yè)環(huán)境準入與發(fā)展建議

        梁睿,李繼文,呂巍,郭森

        (環(huán)境保護部環(huán)境工程評估中心,北京 100012)

        目前,我國現(xiàn)代煤化工行業(yè)存在資源消耗量大、生態(tài)環(huán)境影響突出,煤化工工藝“非正常工況高頻次”導致其污染治理難度大,規(guī)劃布局不當易引發(fā)環(huán)境污染風險,標準規(guī)范體系尚不完善等主要問題。為推動我國現(xiàn)代煤化工適度、有序發(fā)展,提出應切實發(fā)揮規(guī)劃環(huán)評作用,合理規(guī)劃布局,新建項目應承擔環(huán)保示范任務,對已建現(xiàn)代煤化工示范項目開展跟蹤評價,全面梳理和總結現(xiàn)有項目的經驗和教訓,嚴控新建現(xiàn)代煤化工項目選址和環(huán)保措施,同時加強煤化工環(huán)境保護基礎研究,盡快推進配套標準規(guī)范的制訂等對策建議。

        現(xiàn)代煤化工;環(huán)境準入;有序發(fā)展;規(guī)劃環(huán)評;環(huán)保示范

        現(xiàn)代煤化工是指以煤為原料,采用新型先進化學加工技術使煤轉化為氣體、液體或中間產品的過程,主要包括以煤氣化、液化為龍頭生產合成天然氣、合成油、化工產品等的能源化工產業(yè)。經過了“十一五”期間示范項目建設后,我國現(xiàn)代煤化工在氣化、費托合成、甲醇制烯烴等工藝方面取得了長足進步,其產能和產品方案對石油化工行業(yè)產生了一定影響[1]。目前行業(yè)總體還處于起步和示范階段,尤其是環(huán)境保護領域,在碎煤氣化廢水處理、高鹽廢水處理處置、固體廢物綜合利用、生態(tài)保護等方面仍存在限制性難題,亟待破解??梢灶A見,隨著煤化工主體工藝的進步、能效的不斷提高、煤炭清潔高效利用戰(zhàn)略的不斷推進,環(huán)境保護已成為我國煤化工行業(yè)發(fā)展的最主要制約因素之一。發(fā)展現(xiàn)代煤化工應堅持最嚴格的環(huán)保要求,推動行業(yè)有序發(fā)展。本文從分析國內外現(xiàn)代煤化工發(fā)展現(xiàn)狀入手,結合煤化工建設項目的環(huán)境污染和環(huán)境風險特征,闡述行業(yè)發(fā)展中存在的主要問題和原因,并提出有序發(fā)展現(xiàn)代煤化工的對策建議。

        1 國內外煤化工行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

        1.1 國外行業(yè)發(fā)展普遍持謹慎態(tài)度

        20世紀80年代至今,國外工業(yè)化運行的煤化工項目僅有南非薩索爾公司煤間接制油和美國大平原合成燃料廠煤制天然氣等少數(shù)幾個[2]。煤制油方面,目前只有南非薩索爾公司擁有成熟的間接液化專利技術商業(yè)運營經驗,生產規(guī)模達到800萬t/a,在高濃鹽水處理方面采用蒸發(fā)塘和蒸發(fā)結晶結合的方式;煤制天然氣方面,美國大平原合成燃料廠是唯一的運行實例,該項目于1984年建成投產,以當?shù)睾置簽樵?,采用魯奇MARK-Ⅳ氣化技術,生產規(guī)模為1.3×109Nm3/a,其循環(huán)水系統(tǒng)的濃鹽水送地下深井灌注,多效蒸發(fā)的濃縮液送入氣化爐燃燒。盡管美國煤化工發(fā)展條件優(yōu)越,但水資源、土地占用、生態(tài)補償、居民賠償?shù)纫蛩卦斐傻母叱杀局萍s了行業(yè)發(fā)展,因此美國只是將煤化工作為技術儲備,并未大規(guī)模發(fā)展,80%~90%的煤炭都用于發(fā)電。

        1.2 我國已投運煤化工項目概況

        >>隨著煤化工主體工藝的進步、能效的不斷提高、煤炭清潔高效利用戰(zhàn)略的不斷推進,環(huán)境保護已成為我國煤化工行業(yè)發(fā)展的最主要制約因素之一。

        據(jù)不完全統(tǒng)計,截至2016年,我國已投運的現(xiàn)代煤化工項目共30多個,總投資近3000億元,包括:4個煤制油項目,合計產能5.56×106t/a;3條煤制天然氣生產線,合計建成產能3.105×109Nm3/a;6個煤經甲醇制烯烴項目,烯烴產能合計3.46×106t/a(不含甲醇制烯烴產能);1個煤經甲醇制二甲醚項目,二甲醚建成產能4×105t/a。項目主要分布在內蒙古、陜西、寧夏、新疆、山西等煤炭資源相對豐富地區(qū)[3]。

        現(xiàn)代煤化工項目投資動輒數(shù)百億元,一些煤炭資源豐富的地區(qū)為拉動經濟發(fā)展,還在繼續(xù)規(guī)劃煤化工項目。在目前油價低迷、環(huán)保要求高的形勢下,煤化工投資沖動較2013—2014年略有降低。據(jù)不完全統(tǒng)計,目前報至國家能源局擬投資建設的現(xiàn)代煤化工項目已超過100項,而各地實際規(guī)劃建設的項目數(shù)量尚無法估計。截至目前,已獲得國家發(fā)改委或能源局路條的擬建項目共計31個(不含煤制乙二醇項目)。其中,煤制天然氣項目17個,煤制油項目4個,煤經甲醇制烯烴項目6個,其他項目4個。主要分布在新疆、內蒙古、山西等地區(qū)。2014年11月至今,僅有蘇新能源煤制氣等近10個項目通過環(huán)評審批,3個項目通過核準。

        此外,新疆、內蒙古等地有十余個現(xiàn)代煤化工項目存在未批先建等違法行為,被多次舉報,也已引起社會的廣泛關注,部分項目甚至因可能引發(fā)環(huán)境問題受到上千人聯(lián)名反對。

        2 已建煤化工項目存在的問題與原因

        2.1 資源消耗量大造成環(huán)境問題突出

        雖然現(xiàn)代煤化工企業(yè)采取了一定的節(jié)水和污染防治措施,但由于項目規(guī)模較大,導致用水總量和污染物排放總量巨大。

        目前已投運項目生產1 t油品水耗一般不少于7 t,生產1000 m3天然氣水耗不少于5.5 t,生產1 t烯烴則不少于12 t。一個典型4×109Nm3/a煤制天然氣工程年耗水量近2×107t。初步匡算,31個已獲路條項目每年約需消耗新鮮水5×108~6×108m3,而僅新疆一地的17個項目,每年就將消耗水資源3×108m3。缺水地區(qū)煤化工項目大量取水可能導致水體徑流量減少、環(huán)境容量降低,進而對區(qū)域生態(tài)造成一定不利影響?,F(xiàn)代煤化工還會產生大量灰渣等固體廢物。初步估算,31個已獲路條項目每年約產生5×107t一般工業(yè)固體廢物,其中絕大多數(shù)是氣化和鍋爐產生的灰渣,而煤化工項目布局較多的中西部地區(qū)往往經濟較為落后,灰渣綜合利用率極低,長期堆存將占用大量土地,破壞生態(tài)環(huán)境,造成次生環(huán)境影響[4]。部分項目使用高含氧化鋁、高含油或低放射性物質等特殊的煤種,而根據(jù)現(xiàn)有技術水平,一定程度上還難以實現(xiàn)煤種特殊物質的資源化利用。

        雖然采用的硫回收裝置通常具有較高的回收率,但現(xiàn)代煤化工的二氧化硫、氮氧化物排放量仍達到數(shù)百噸乃至上千噸,煤制油項目排放較多的揮發(fā)性有機物(VOCs),對于煤化工集中布局且大氣擴散條件不好的地區(qū),可能造成大氣環(huán)境污染物超標。

        煤化工項目的原料煤和燃料煤消耗量巨大,雖然部分碳元素可以進入產品,但不可避免地產生大量的二氧化碳[5],如項目布局不合理,則高強度的二氧化碳(含部分烴類物質)排放可能造成空分裝置運行不正常,并對企業(yè)內部及周邊人群健康造成不利影響。碳捕集與封存(CCS)技術已在極少數(shù)煤化工項目開展中試研究,雖然在高濃度二氧化碳應用方面具有一定優(yōu)勢,但目前仍不夠成熟,成本高、能耗高、封存階段泄漏均制約了技術的普遍推廣。

        2.2 非正常工況頻次高導致治理難度增大

        根據(jù)已建成項目的經驗總結發(fā)現(xiàn),與成熟的石化項目相比,現(xiàn)代煤化工由于煤質波動大、運行管理水平低等原因,實際運行中煤氣化單臺爐運行時間一般難以超過120 d,難以長期達到設計生產工況,因此經常處于“非正常工況”,相應環(huán)保設施也難以持續(xù)達標運行。例如某典型煤制氣項目有數(shù)十臺碎煤加壓氣化爐,平均10~15 d就有1臺氣化爐需要停車檢修。據(jù)統(tǒng)計,已建成的項目一年中大約有數(shù)月時間處于開停車的非正常工況或者檢維修狀態(tài),近期上報環(huán)評的擬建項目這一時間也長達2~3個月。

        由于煤質未被充分研究、管理技術人員經驗不足,現(xiàn)代煤化工非正常工況時間、生成和排放的物質等不可控因素太大,導致廢水、廢氣中污染物源強超出預期范圍,后續(xù)污染治理難度極大,甚至穩(wěn)定達標排放都需要更多成本,更不用提實現(xiàn)廢水全部回用不外排。據(jù)了解,目前尚無現(xiàn)代煤化工企業(yè)真正做到長期穩(wěn)定的廢水不外排,而偷排、滲排等現(xiàn)象卻時有發(fā)生,造成環(huán)境污染。近年來,新疆、內蒙古的煤制氣等幾個項目違法偷排廢水遭到環(huán)保NGO組織的曝光或受到環(huán)保部門的處罰。環(huán)境保護部批復的現(xiàn)代煤化工項目已建成投運的有10個,僅5個項目通過竣工環(huán)保驗收,其中采用廢水不外排方案的僅1個項目。部分煤化工企業(yè)的高鹽廢水已通過蒸發(fā)結晶工序產生結晶雜鹽,但卻無法綜合利用,只能隨意堆存,由于雜鹽可溶性強,處置不當可隨降水滲出,造成二次污染。

        煤化工項目生產、儲運、廢水處理等過程會排放大量硫化氫、氨、VOCs、苯并芘(碎煤氣化過程產生)等多種特征污染物[6],項目未做好頻繁出現(xiàn)的開停車、檢維修等非正常工況環(huán)保應對,如氣化爐開車廢氣直排、存儲含VOCs非正常工況廢水的暫存池未加蓋密封并對廢氣進行收集處理,導致出現(xiàn)VOCs和惡臭污染擾民等環(huán)境問題,如云南某煤制油項目,近年來屢遭環(huán)保投訴。

        2.3 規(guī)劃布局不當易引發(fā)環(huán)境污染風險

        宏觀層面,國家、地方煤化工項目布局都未深入考慮環(huán)境承載力,部分地方為確保規(guī)劃實施,對規(guī)劃環(huán)評不夠重視或在環(huán)評分析不透徹、評價方法不當?shù)那闆r下就做出可行的結論,造成規(guī)劃環(huán)評僅僅是走過場,未能充分發(fā)揮其有效指導煤化工規(guī)劃布局的作用。新疆伊犁等部分地區(qū)甚至出現(xiàn)煤化工園區(qū)內只有一家企業(yè)的情況,規(guī)劃環(huán)評相當于項目環(huán)評,規(guī)劃環(huán)評僅充當項目環(huán)評的“要件”。內蒙古僅鄂爾多斯市就規(guī)劃了20多個煤化工基地,其中僅大路煤化工園區(qū)規(guī)劃的現(xiàn)代煤化工項目年耗煤總量就超過1.2×108t。鄂爾多斯市認識到如果這些項目近期全部實施將造成當?shù)丨h(huán)境質量惡化,已提出近期僅新建3個煤化工項目。除資源環(huán)境承載力問題突出外,西部各地產品嚴重同質化,缺乏市場競爭力,不利于現(xiàn)代煤化工行業(yè)的有序發(fā)展。

        具體項目層面,地方政府在項目布局過程中,為了追求GDP,要求“煤炭就地轉化”,在環(huán)境容量和環(huán)境風險方面重視不足,未在更大范圍內開展選址論證,造成一些項目在環(huán)保方面“先天不足”。例如,將不適于氣化的煤種用于煤化工,在不宜建煤化工項目的地方建設煤化工項目,一些地方煤化工項目扎堆建設。而建設單位前期確定項目選址和工藝選型時,考慮更多的往往是煤炭資源、水資源等生產資料,環(huán)保方面只強調污染防治措施,導致許多項目往往最后到了環(huán)評階段才發(fā)現(xiàn)項目選址有問題,工作難以推進,環(huán)評被迫成為“公關對象”和“橡皮圖章”,難以從根本上起到優(yōu)化選址、優(yōu)化工藝、預防污染的作用。

        2.4 標準規(guī)范不完善造成技術進步動力不足

        國家層面現(xiàn)代煤化工尚屬于示范升級階段,環(huán)?;A研究僅取得初步成果,標準規(guī)范體系尚不完善,執(zhí)行標準(如綜合排放標準)限值寬松,部分特征污染物缺失,難以滿足新形勢下環(huán)境管理的需求。針對現(xiàn)代煤化工行業(yè)的環(huán)??蒲型度氩蛔?,目前從事煤化工高濃鹽水結晶分鹽與結晶鹽資源化利用、大宗固體廢物綜合利用、高鹽廢水地下灌注、二氧化碳捕集與封存等工業(yè)化應用研究還鮮有突破,環(huán)境管理決策也存在依據(jù)不足的問題。煤化工項目環(huán)保的諸多不確定性,目前還無法給出準確的預測結論。

        3 推進煤化工有序發(fā)展的對策建議

        3.1 切實發(fā)揮規(guī)劃環(huán)評作用

        環(huán)境保護部已制定和發(fā)布了《現(xiàn)代煤化工建設項目環(huán)境準入條件(試行)》,國務院《關于煤炭行業(yè)化解過剩產能實現(xiàn)脫困發(fā)展的意見》提出,“按照《現(xiàn)代煤化工建設項目環(huán)境準入條件(試行)》,有序發(fā)展現(xiàn)代煤化工”。建議國家和各地在制定煤化工“十三五”規(guī)劃時統(tǒng)籌考慮資源分布、環(huán)境容量、環(huán)境承載力等因素,落實“生態(tài)保護紅線、環(huán)境質量底線、資源利用上線和環(huán)境準入負面清單”約束,切實發(fā)揮規(guī)劃環(huán)評作用,堅持改善區(qū)域環(huán)境質量和環(huán)?!霸嚪丁毕刃械脑瓌t,審慎、適度、有序地發(fā)展現(xiàn)代煤化工,待工藝和環(huán)保“試范”均成功后穩(wěn)步推進后續(xù)項目,杜絕一哄而上的情況再次發(fā)生。

        3.2 開展環(huán)?!霸嚪丁迸c工程示范

        開展現(xiàn)代煤化工升級示范,并將環(huán)保“試范”與工程示范有機結合,每項“試范”任務僅由少數(shù)具有“試范”意義的煤炭深加工項目承擔,且“試范”任務不能簡單復制造成同質化。目前環(huán)境保護部已批準的項目中,已有多個承擔高濃鹽水蒸發(fā)結晶分鹽“試范”任務,但由于無成功先例,這些項目都是“試”而不夠“范”?!霸嚪丁比蝿帐痉冻晒Φ年P鍵,離不開工藝裝置和前段污水處理系統(tǒng)穩(wěn)定運行,以及精細化的企業(yè)水系統(tǒng)管理。煤化工企業(yè)、高校、科研機構、油田開采企業(yè)應強強聯(lián)合,在新疆、陜西等地油田周邊建設的煤化工項目應同時承擔項目排放二氧化碳用于驅油和封存的環(huán)?!霸嚪丁比蝿?。通過環(huán)?!霸嚪丁表椖康慕ㄔO和運行不斷完善國內自主技術,加強不同技術間的耦合集成,提升現(xiàn)代煤化工技術水平和能源轉化效率,減少對生態(tài)環(huán)境的不利影響。在環(huán)?!霸嚪丁钡募夹g未取得實質性突破前,建議不要大規(guī)模推廣。

        3.3 跟蹤評價已建示范項目

        我國自2005年起開展現(xiàn)代煤化工示范,至今已有十多年的歷史,建成了一批煤化工示范項目,部分生產工藝一定程度上走在了國際前列。但這些示范項目在建設過程中積累的技術及管理經驗和教訓,全面總結仍不夠系統(tǒng)。比如一些示范項目在設計環(huán)節(jié)就出現(xiàn)的問題,仍被其他項目一個接一個地 “復制”,造成資源和資金的浪費。因此,建議創(chuàng)新管理模式,引入第三方評價機構,對已建示范項目進行跟蹤評價,全面梳理和總結現(xiàn)有項目的經驗和教訓,集中力量在降低物耗水耗、大幅降低非正常工況頻次、高濃鹽水處理處置、特種氣化灰渣綜合利用等方面開展技術攻關,讓示范項目真正起到“示范”的作用,讓后來者少走彎路。

        3.4 推進配套標準規(guī)范制訂

        針對現(xiàn)代煤化工尚處于示范階段等特點,建設項目需嚴格按照《現(xiàn)代煤化工建設項目環(huán)境準入條件(試行)》的要求,在規(guī)劃布局、項目選址、污染防治和環(huán)境影響等方面落實環(huán)境準入要求。下一步,在行業(yè)污染物排放標準發(fā)布之前,建議嚴格執(zhí)行準入條件,參考執(zhí)行《石油煉制工業(yè)污染物排放標準》和《石油化學工業(yè)污染物排放標準》等石油化工行業(yè)標準、技術規(guī)范及《煤制氣業(yè)衛(wèi)生防護距離》等要求,嚴格控制煤化工行業(yè)的污染物排放,并開展污染物過程控制研究與示范。同時,開展煤化工行業(yè)VOCs等特征污染物控制技術研究、高濃鹽水處理處置技術路線頂層設計和環(huán)評管理、排污許可證核發(fā)規(guī)范化研究,推進配套標準和技術規(guī)范的制訂,為各地環(huán)保部門決策提供依據(jù)支撐。

        [1] 黃格省, 李振宇, 王建明. 我國現(xiàn)代煤化工產業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及對石油化工產業(yè)的影響[J]. 化工進展, 2015, 34(2): 295- 302.

        [2] 童莉, 周學雙, 段飛舟, 等. 我國現(xiàn)代煤化工面臨的環(huán)境問題及對策建議[J]. 環(huán)境保護, 2014, 42(7): 45- 47.

        [3] 康淑云. 我國煤炭行業(yè)煤化工產業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及分析研究[J]. 煤炭經濟研究, 2015, 35(10): 32- 40.

        [4] 陸文濤, 李天威, 徐鶴, 等. 石油化工園區(qū)累積污染特征與環(huán)境管理措施研究[J]. 環(huán)境保護, 2015, 18(10): 55- 58.

        [5] 譚心舜, 程樂斯, 賈小平, 等. 德士古煤氣化工藝CO2排放分析[J]. 化工進展, 2015, 34(4): 947- 951.

        [6] 徐春艷, 韓洪軍, 姚杰, 等. 煤化工廢水處理關鍵問題解析及技術發(fā)展趨勢[J]. 中國給水排水, 2014, 30(22): 78- 80.

        Environmental Permit and Development Suggestions of Modern Coal Chemical Industry in China

        LIANG Rui, LI Ji-wen, LV Wei, GUO Sen

        (Appraisal Center for Environment & Engineering, Ministry of Environmental Protection, Beijing 100012, China)

        At present, China’s modern coal chemical industry is faced with problems such as high resources consumption, high frequency technical fault, difficult to control pollution, and improper layout planning causing environmental pollution risk. And the standard system for modern coal chemical industry is not perfect. To promote moderate and orderly development in China’s modern coal chemical industry, the EIA planning should play an important role, and planning and layout must be rational. In addition, follow-up assessment should be carried out for modern coal chemical industry projects, as well as comprehensively summarizing the experience and lessons of the existing projects. Newly constructed modern coal chemical projects must undertake the task of environmental protection demonstration. It was also put forward to strengthen basic research on the environmental protection of the coal chemical industry, and to promote the standards and norms for the industry immediately.

        modern coal chemical industry; environmental permit; orderly development; planning environmental impact assessment; environmental protection demonstration

        2016-06-20

        梁睿(1983—),男,工程師,碩士,主要研究方向為化工石化環(huán)境影響評價技術,E-mail:liangrui2015@126.com

        郭森(1981—),男,高級工程師,碩士,主要從事化工石化環(huán)境影響評價技術研究工作,E-mail:guosen@acee.org.cn

        10.14068/j.ceia.2017.02.002

        X32

        A

        2095-6444(2017)02-0005-04

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