与氢共舞 探寻煤炭清洁利用新出路

碳达峰、碳中和愿景目标，正在加速驱动我国能源转型和能源消费结构调整。在能源加速转型和全球新旧能源交替的过程中，煤炭产业正积极寻找转型发展新路子。煤制氢，作为近年来煤炭行业在能源转型发展过程中的重要探索，同样面临新的问题与挑战。

面对变革 “既不悲观也不无视”

碳达峰、碳中和愿景目标的提出，将助力风能、太阳能等清洁能源迅猛发展，也让煤炭行业前所未有地站在风口浪尖，直面新变革、新挑战。中国煤炭工业协会副会长、中国煤炭学会理事长刘峰表示，对此我们“既不悲观也不无视”。

“不悲观”来自雄厚的底气。煤炭一直是我国的基础能源和主要能源。2020年，我国煤炭产量仍达到39亿吨，占全社会能源消费总量的56.8%。煤炭保证了我国经济和社会发展的长期能源需求，在未来一定时期内，它仍然是保证国家能源安全和消费需求的“压舱石”和“稳定器”。

有研究预计，到“十四五”末期，国内煤炭年消费需求仍将达到42亿吨左右，煤炭产量需要达到41亿吨左右。消费总量仍然有所增长、消费占比仍然超过50%。届时，全国煤矿数量将进一步压缩到4000处左右，建成千万吨级矿井（露天）65处、产能近10亿吨/年，培育3家至5家具有全球竞争力的世界一流煤炭企业。到“十四五”末期，我国煤炭供给质量和生产集中度将进一步提高，技术和装备水平将进一步提升，煤炭工业全面进入高质量发展新时代。

据介绍，在煤炭清洁高效转化层面，经过10多年的不断推进，我国现代煤化工技术和产业空前发展。

中国煤炭工业协会数据显示，目前我国大型现代煤化工企业发展到70多家，建成投运各种大型气化炉320多台（套），形成煤制油产能931万吨、煤制气产能51亿立方米、煤制烯烃产能1582万吨、煤制乙二醇489万吨、煤制合成氨产能6000多万吨、低阶长焰煤生产兰炭产能1亿吨以上，百万吨级煤制芳烃、百万吨级煤制乙醇、千万吨级低阶末煤干馏热解提质分级转化升级示范工程和一批现代煤化工新项目正在加快建设，整体煤炭转化能力已经超过3亿吨。

“不无视”来自日渐紧迫的新形势、新要求。当前，正值我国国民经济进入高质量发展新时代，大气污染防控和全球气候变化治理更加紧迫。刘峰表示，作为生产单一高碳化石能源的煤炭行业、煤炭企业，要深刻认识时代的变化，深刻认识人类发展长河中各种能源发展的阶段性、替代性，深刻认识新能源、可再生能源的巨大潜力，“煤炭行业需未雨绸缪，抓住转型发展的新机遇，满腔热忱地迎接低碳、无碳能源时代，积极参与和投身到新能源发展的潮流中”。

而在新能源发展的潮流中，有一股浪潮势头强劲，不容忽视——氢能。

从煤到氢 氢源有了可靠保障

氢（H），在元素周期表中位于第一位，广泛存在于自然界。在全球清洁能源转型的大背景下，氢能的无碳属性尤其突出，被视为是21世纪的“终极能源”。据世界氢能协会预计，到2050年全球环境20％的二氧化碳的减排要靠氢气来完成。

随着氢能应用技术发展逐渐成熟，以及全球应对气候变化压力的持续增大，氢能产业的发展在世界各国备受关注，日本、美国等发达国家相继将发展氢能产业提升到国家能源战略高度。

在我国，氢能产业近年来得到高度重视，一系列有利于氢能发展的相关产业政策相继出台。

“当前，中国氢能产业处于前期开发阶段。受新冠肺炎疫情影响，进入2020年以来，中国氢能产业的建设和发展进入了一个相对短暂的停滞时期。但是，随着国内疫情防控形势逐渐好转，氢能产业也将随着社会秩序逐渐恢复正常而重新启动。”清华东莞创新中心可持续发展与低碳政策研究室副主任孟翔宇表示。

氢能发展如火如荼，煤炭在其中发挥怎样的作用？

氢能是二次能源，和电一样，需要二次转换才能产生。自然界没有单质的氢气矿产，必须依靠大量其他能源去分解、还原才能获得单质的氢气，不会凭空产生。

煤炭是化石能源，其经过气化、一氧化碳耐硫变换、酸性气体脱除、氢气提纯等关键环节，可以得到不同纯度的氢气。

当然，氢的来源是多元的。中国工程院院士、中国科学院大连化学物理研究所研究员衣宝廉介绍，制氢主要包括以煤炭为主的化石燃料制氢，石油化工、焦化、甲醇等工业副产气制氢，可再生能源制氢3条路径。

不过，我国当前的氢源结构仍以煤为主。公开数据显示，在我国现有2500万吨氢气中，煤制氢所产氢气占62%、天然气制氢占19%，工业副产气制氢占18%，电解水制氢占1%左右。

究其原因，刘峰表示，煤炭是我国唯一的优势矿产，资源储量大、开采能力强，大型煤气化制氢技术成熟，从资源和生产技术方面对制氢有很好的保障。

近年来，随着现代煤化工技术和装备的发展，我国煤炭大型高温气化技术和装备不断成熟，各种类型并拥有自主知识产权的大型煤气化炉不断示范应用。

中国煤炭工业协会数据显示，我国大型干粉煤气化炉已达到日气化煤量3000吨级水平，水煤浆气化炉已达到日气化煤量4000吨级水平。以2000吨级多喷嘴