一噸煤能做什么?

用來(lái)燃燒發(fā)電，一個(gè)普通家庭能用一年;經(jīng)過(guò)化學(xué)加工，能變成高檔潤(rùn)滑油、尼龍纖維等，不僅綠色低碳，而且身價(jià)翻倍，實(shí)現(xiàn)從論噸賣到論斤賣、論克買。

煤炭大省山西，年產(chǎn)煤炭超13億噸，占中國(guó)近30%。每天，200萬(wàn)噸煤炭從這里輸送到全國(guó)各地。

作為能源革命綜合改革試點(diǎn)省，山西在保障煤炭供應(yīng)安全的同時(shí)，加快建設(shè)煤炭綠色開發(fā)利用基地。

一噸煤如何綠色轉(zhuǎn)型?近日，記者深入企業(yè)生產(chǎn)一線探訪。

人控變數(shù)控，智能化開采，工作效率更高

一大早，天將將亮。太原古交市，山西焦煤西山煤電馬蘭礦早班礦工準(zhǔn)備下井。

除了安全帽、頭燈、自救器老幾樣，綜采一隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)高帥還帶上了新裝備——5G防爆手機(jī)，“用它就能跟地面視頻通話了。”說(shuō)話間，高帥呼出團(tuán)團(tuán)白氣。

高帥和工友坐上井下人車，20分鐘后，到達(dá)10602智能化綜采工作面。

“地面準(zhǔn)備一鍵啟動(dòng)，井下人員是否到位?”

“人員已到位。”

中控室，工作人員輕點(diǎn)按鈕，300米深井下，采煤機(jī)滾刀飛轉(zhuǎn)，液壓支架來(lái)回伸縮，一噸又一噸的烏金順著煤壁傾瀉而下，經(jīng)過(guò)鏈板機(jī)、皮帶機(jī)被運(yùn)送至地面。

過(guò)去，完成這套流程需要5個(gè)人。支架工要在100多副支架間緊跟采煤機(jī)來(lái)回跑，不停收升護(hù)幫板、提拉支架，這樣的動(dòng)作，一個(gè)班次要重復(fù)上千次。

“智能化作業(yè)好處多啊，安全更有保障，也更省力了。”高帥井下工作13年，深有感觸。

像這樣的智能化綜采工作面，馬蘭礦已建成9個(gè)。“設(shè)備自動(dòng)化程度高了，生產(chǎn)效率隨之提高，生產(chǎn)班成員減少四成。”高帥介紹。

馬蘭礦，一座30多年的老礦井，卻是山西首批通過(guò)驗(yàn)收的中級(jí)智能化礦山，智能化場(chǎng)景無(wú)處不在。主斜井皮帶全長(zhǎng)1140米，過(guò)去人工巡檢盲區(qū)多，現(xiàn)在有智能巡檢機(jī)器人24小時(shí)無(wú)死角盯防。過(guò)去，通風(fēng)機(jī)房、井下變電所需要三班倒，現(xiàn)在已實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守。

減下來(lái)的人員去哪里了?

“煤礦用的智能化設(shè)備多了，需要的檢修工也多了。把他們充實(shí)到檢修班，做電工、鉗工。”馬蘭礦機(jī)電部副部長(zhǎng)張慧慧介紹，“現(xiàn)在煤礦需要更多技能人才，這兩年招了不少計(jì)算機(jī)專業(yè)研究生。”

智能化礦井產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)，安全生產(chǎn)如何管控?

走進(jìn)馬蘭礦智能控制中心，顯示屏占了三面墻，井下視頻實(shí)時(shí)回傳，海量數(shù)據(jù)時(shí)刻更新。

這個(gè)平臺(tái)就像“中樞神經(jīng)”一樣，集成融合了人、機(jī)、物、產(chǎn)、供、運(yùn)等各種信息。“以前數(shù)據(jù)分散，看數(shù)據(jù)得往機(jī)房跑，最遠(yuǎn)的在30公里外?，F(xiàn)在所有系統(tǒng)的數(shù)據(jù)都集中在一個(gè)平臺(tái)上，哪個(gè)環(huán)節(jié)有問(wèn)題一目了然。”張慧慧介紹。

馬蘭礦智能控制中心以前叫集中控制中心，兩字之差，折射煤炭開采方式大變革。山西累計(jì)建成200座智能化煤礦、30個(gè)綠色開采試點(diǎn)示范煤礦，煤炭先進(jìn)產(chǎn)能占比近82%。

燃料變?cè)希?xì)化利用，煤炭從論噸賣到論克賣

走進(jìn)潞安化工煤基清潔能源公司(以下簡(jiǎn)稱“煤基清潔能源公司”)的產(chǎn)品展廳，記者眼前的桌子上放著兩瓶油品，一瓶是石油基油品，呈黃色，一瓶是煤基油品，無(wú)色透明。點(diǎn)燃燈芯，只見(jiàn)石油基油品燃燒后飄出縷縷黑煙，而煤基油品只見(jiàn)火苗不見(jiàn)煙。

這是為何?

“石油基油品硫、氮、磷等雜質(zhì)比較多。我們生產(chǎn)的煤基油品幾乎沒(méi)有這些雜質(zhì)。”潞安清潔能源實(shí)驗(yàn)室主任張國(guó)富解釋道。

透過(guò)展廳玻璃向外望去，只見(jiàn)塔器林立、管道縱橫，126米高的4套氣化爐一字排開。這是“潞安180萬(wàn)噸/年高硫煤清潔利用油化電熱一體化示范項(xiàng)目”(以下簡(jiǎn)稱“180項(xiàng)目”)，是國(guó)家“十二五”重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目，2017年底投產(chǎn)。氣化爐“吃”的是煤，產(chǎn)的是油、費(fèi)托蠟等精細(xì)化學(xué)品。

煤炭如何變成油?

“當(dāng)前，國(guó)內(nèi)有4家煤制油基地，采用兩種技術(shù)路線，一種是直接液化，煤在高溫高壓下直接液化成油。”張國(guó)富向記者介紹，“我們采用的是另一種技術(shù)——間接液化。煤炭不完全燃燒產(chǎn)生粗煤氣，凈化雜質(zhì)后只剩下一氧化碳和氫氣，經(jīng)過(guò)催化合成油品，純度高，產(chǎn)品均價(jià)每噸7000元左右。”

煤制油附加值高，成本也高。先不說(shuō)前期建設(shè)投入，單說(shuō)買煤，山西煤礦均為高灰熔點(diǎn)煤，不適用傳統(tǒng)煤氣化技術(shù)。一開始，“180項(xiàng)目”得去陜蒙地區(qū)買煤，或者外地煤摻燒本地煤。

這幾年，外地煤價(jià)格走高。“我們用煤量大，”張國(guó)富說(shuō)，“運(yùn)輸成本每年要有數(shù)億元，對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)是一筆不小的開支。”

企業(yè)“越燒越虧”，還有將近2000號(hào)員工要養(yǎng)活，這么下去扭虧脫困幾乎不可能。

研發(fā)一種助熔劑，讓氣化爐能燒本地煤，成為問(wèn)題關(guān)鍵。但也有不少人反對(duì)，一套氣化爐系統(tǒng)十幾億元，燒出問(wèn)題了誰(shuí)負(fù)責(zé)?

“試，有可能成功，不試，只有死路一條。”煤基清潔能源公司首席師張國(guó)華和團(tuán)隊(duì)頂著壓力，精選幾十種材料，歷經(jīng)上千次試驗(yàn)，克服一系列難題，終于研發(fā)出新一代助熔劑。

2021年底，4臺(tái)氣化爐全部單燒本地煤，原料加運(yùn)費(fèi)，一年省下數(shù)億元。同時(shí)，團(tuán)隊(duì)不斷優(yōu)化助熔劑配比，噸煤助熔劑成本降了近八成。

“180項(xiàng)目”持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)，開發(fā)出50余種煤基合成產(chǎn)品，今年產(chǎn)量預(yù)計(jì)達(dá)到100萬(wàn)噸。產(chǎn)業(yè)鏈也在延長(zhǎng)，已培育出6家下游企業(yè)。

其中，專精特新“小巨人”企業(yè)太行潤(rùn)滑科技股份有限公司以煤制基礎(chǔ)油為原料，生產(chǎn)高端潤(rùn)滑油產(chǎn)品。“高端制造、新能源、軍工裝備等領(lǐng)域都用上了我們的潤(rùn)滑油，不斷填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白。”公司總經(jīng)理助理、市場(chǎng)研發(fā)部部長(zhǎng)張曉軍頗有成就感。

論噸賣的煤炭、焦炭，變成了論斤賣、論克賣的精細(xì)化工材料。山西正著力打造10條煤化工重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)鏈，計(jì)劃到2030年，建成國(guó)內(nèi)重要的現(xiàn)代煤化工示范基地。

廢氣變資源，清潔化生產(chǎn)，氫能重卡運(yùn)煤1萬(wàn)公里減碳12噸

大雪過(guò)后，晉南沁水盆地氣溫驟降，晉城市沁水縣李莊村村民王小曲家里暖意融融。墻上壁掛爐顯示，出水溫度38攝氏度。“取暖做飯用上了煤層氣，不用掏煤灰了，村里環(huán)境也干凈了不少。”王小曲說(shuō)。

煤層氣俗稱“瓦斯”，是產(chǎn)自煤層、以甲烷為主要成分的非常規(guī)天然氣。山西煤層氣資源總量約占全國(guó)的三分之一。

山西藍(lán)焰煤層氣公司總工程師郭盛強(qiáng)介紹，公司上世紀(jì)90年代在沁水縣寺河礦區(qū)開展地面瓦斯抽采試驗(yàn)，目前已形成從鉆井、壓裂、排采到集輸?shù)南盗屑夹g(shù)工藝體系。

近年來(lái)，山西探索出一條“先采氣后采煤、采氣采煤一體化”的煤礦瓦斯治理利用模式，煤層氣規(guī)?；_發(fā)邁上新臺(tái)階。

“前10個(gè)月全省煤層氣總產(chǎn)量達(dá)到113.8億立方米，占全國(guó)同期產(chǎn)量八成以上，創(chuàng)歷史新高，已超過(guò)去年全年產(chǎn)量。”山西省能源局油氣處處長(zhǎng)康義介紹。

在呂梁孝義市北姚加氫綜合能源島，一臺(tái)臺(tái)氫能重卡正在排隊(duì)加氫，10分鐘便可注入35公斤氫氣。

“加滿能跑300公里，一天夠用了，行駛中只排水不排尾氣，污染少。”鵬飛集團(tuán)卡車司機(jī)吳治明說(shuō)。

這些氫氣從哪里來(lái)?

幾公里外的鵬灣氫港制氫工廠，焦?fàn)t煤氣通過(guò)凈化裝置、增壓設(shè)備、脫硫、脫碳轉(zhuǎn)化等裝置，轉(zhuǎn)化成氫氣。

“以前，煤炭煉焦產(chǎn)生的焦?fàn)t煤氣，一半以上點(diǎn)了‘天燈’，破壞環(huán)境又浪費(fèi)資源。”鵬飛集團(tuán)董事局主席兼總裁鄭鵬介紹。

氫能是公認(rèn)的清潔能源。山西是煤炭大省，工業(yè)副產(chǎn)焦?fàn)t煤氣豐富，加上物流重卡需求高，運(yùn)用場(chǎng)景有優(yōu)勢(shì)，2019年就開始布局氫能全產(chǎn)業(yè)鏈。主陣地呂梁市成立三位副市長(zhǎng)領(lǐng)銜的工作專班，設(shè)立每年1億元的專項(xiàng)資金，支持氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

鵬飛集團(tuán)是“鏈主”企業(yè)之一。“我們?cè)跉淠苎邪l(fā)上下功夫，省級(jí)氫能中試基地已獲批，協(xié)同推進(jìn)成果轉(zhuǎn)化。”鄭鵬介紹。

今年5月，20輛氫能重卡從孝義市出發(fā)，將煤炭送到天津港，再裝滿貨物返回。發(fā)運(yùn)里程1500余公里，沿途使用三個(gè)加氫站補(bǔ)能，現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)常態(tài)化運(yùn)行，每行駛1萬(wàn)公里減碳12噸。

天津港是山西優(yōu)質(zhì)煤焦走向全國(guó)、遠(yuǎn)洋國(guó)際的重要碼頭，7年前停止接收公路煤炭運(yùn)輸。如今，一支氫能重卡車隊(duì)，叩開天津港大門。

目前，山西高純氫年產(chǎn)能3.1萬(wàn)噸，建成加氫站22座，推廣氫能汽車1000余輛，初步形成“制-儲(chǔ)-運(yùn)-加-用”全產(chǎn)業(yè)鏈。