【智库研报】精品煤基地的绝地求生

——晋城无烟块煤市场状况及形势分析调研报告

  曾几何时,以无烟块煤为原料的固定床气化工艺在我国煤化工发展史上具有辉煌的一页。上世纪60年代,以无烟块煤为原料的合成氨和氮肥工艺在国内诞生,正式宣告煤头氮肥的横空出世,也标志着中国煤化工的起源。此后,煤炭既是燃料、又是原料,其应用的广度和深度不断延展,中国成为全球独树一帜的煤基能源和化工大国,煤炭在支撑国家能源安全方面始终发挥了锚定作用。而无烟块煤作为煤中精品和最早被精深加工的煤种之一,担当中流砥柱已逾半个世纪,高峰时期其合成氨产能达到4100万吨,约占全国总产能的61%。

  但2010年以后,在政策、市场等多重压力下,固定床工艺合成氨产能开始快速下滑,去年底总产能已下降到2550万吨,约占全国合成氨总产能的38%,大幅下降了23个百分点。与其捆绑在一起的无烟煤,也因此遭遇每况愈下的窘境。

  提起无烟煤,就不能不提山西晋城市。这里拥有世界上独特的优质无烟煤资源优势,已探明储量271亿吨,占全国无烟煤储量的26%,占山西省无烟煤储量的65%。同时,这里依托无烟煤2018年生产尿素474万吨,占全国尿素总产量的8.4%、山西省总产量的67%,是国内大颗粒尿素产能最集中的地区。

  进入2019年,由于需求下降、市场萎缩,晋城市无烟块煤库存量增加,市场需求明显下降,价格方面无烟块煤与末煤的价差也缩小至300元/吨左右,曾经的市场优势正在瓦解消融。当地业内人士普遍忧虑,若当地无烟块煤出现滞销,全国其他地区的无烟煤企业也大概率深陷困局,那么我国无烟块煤可能就真要遭遇生死劫了。

  优质的无烟块煤,为何会销不动了?形势严峻,如何破局?加快调整变革路在何方?这已经成为晋城乃至全国无烟块煤生产企业最关切的问题。中国化工报社产业发展研究中心与报社山西记者站经过深度走访调研,对晋城无烟块煤产业发展的来龙去脉做了系统研究,并提出了破解现状的见解与主张,以期为晋城乃至全国无烟块煤产业的可持续高质量发展提供思路。

  现状与形势:煤与炉从共荣到同难

  山西是全国无烟煤及无烟块煤产量最大的省份。2018年,全国无烟煤产量为3.34亿吨,其中山西占比超过一半,为1.714亿吨;全国无烟块煤产量为5538万吨,其中山西占到64.9%,为3594万吨。

  从晋城市来看,当地优质无烟煤已探明储量271亿吨,占全国无烟煤储量的26%,占山西省无烟煤储量的65%。长期以来,煤炭都是晋城工业经济的主导产业,2011~2017年,晋城煤炭产量基本维持在8000万~9500万吨,2018年产量超过1亿吨,创历史之最。其中,无烟块煤产量2500万吨,作为发展煤化工的优质原料,一直是高质高价,支撑了晋城市煤炭产业和经济社会的快速发展。

  晋城无烟煤具有“三低四高”的特点,即低硫、低灰、低挥发份、热值高、灰熔点高、固定碳含量高、机械强度高等,非常适合用于常压固定床气化,历史上国内氮肥生产就大部分采用晋城块煤为原料。也正因如此,在粉煤气化、水煤浆气化等新的气化工艺崛起之前的近半个世纪里,晋城无烟煤尤其是无烟块煤作为优质的化工原料煤,一直与固定床气化相伴相生,岁月静好。

  伴随着全国固定床合成氨工业快速发展,晋城无烟块煤曾价格持续高涨,长期维持在900~1300元/吨,比末煤售价平均高400多元/吨,且出现了“一煤难求”的场景,就连当地煤化工企业都被逼到辗转宁夏去买煤。晋城的两大煤炭企业晋煤集团、兰花集团,无烟块煤占其整个煤炭市场销量的30%,利润却近占80%,块煤是两个集团的主要利润来源。

  进入新世纪,随着壳牌煤气化炉的进入,化工原料煤市场迎来巨变,尤其是2010年前后新型煤气化技术的异军突起,化工原料煤市场也迅速被颠覆。粉煤气化和水煤浆气化采用大型气流床工艺,采用价格较低的劣质煤为原料,对高价的无烟块煤带来强烈的市场挤出效应。

  我们调研团队得到了一组煤炭价格数据:神木烟煤是目前新型煤气化技术采用的主力煤种,2017年神木烟煤坑口价(下同)为432.5元/吨,2018年为433.55元/吨。而晋城无烟煤价格为:2017年无烟沫煤平均699.44元/吨,2018年760.83元/吨,2019年754元/吨;2017年无烟小块煤平均907.22元/吨,2018年1210.83元/吨,2019年1044元/吨;2017年无烟中块煤平均987.78元/吨,2018年1160.83元/吨,2019年1098元/吨。显然,无烟块煤高高在上的价格,在劣质煤气化技术突破的背景下,成了一大劣势。

  此时政策调整也发挥了推波助澜的作用,近年来限制甚至淘汰固定床的呼声持续升温,异议和反对的声音虽然也一直存在,但越发地显得势单力薄。就在上个月,国家发改委对《产业结构调整指导目录(2019年本)》公开征求意见时,就将采用固定层间歇气化技术的气化装置列为石化化工行业13个限制类项目之一。此外,生态环保部也已将化肥企业间歇固定床气化列入淘汰计划。政策导向也给晋城煤炭产业带来严峻挑战。

  2018年,全国共退出合成氨产能685万吨,其中以无烟块煤为原料的产能占比82%;共退出尿素产能501万吨,其中以无烟块煤为原料的产能占比84%。市场正在向着最不利于无烟块煤的方向演变。

  探源与影响:输在了价格和成本上

  无烟块煤与固定床作为一对捆绑组合,或者说命运共同体,为什么会在与新型煤气化技术的竞争中败下阵来呢?根源在哪里?不弄清楚这个问题,进一步深入探讨就无法再进行。

  我们从全国化工合成氨设计技术中心站得到了一组数据,能清晰地看到固定床气化技术与加压气流床气化技术在吨氨消耗和综合能耗上的对比(取2016~2018年3年平均值)。

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  不难看出,如果仅从技术指标来看,其实两种工艺各有优势,在综合能耗上固定床气化甚至更胜一筹。但由于原料煤耗相近而无烟块煤价格比末煤价格高400多元/吨,比褐煤、烟煤等价格高一倍以上,致使固定床产合成氨价格比新型煤气化工艺产合成氨价格高500元/吨左右。正因如此,新型煤气化技术在全国快速推广应用开来。

  多重压力下,固定床工艺合成氨产能开始快速下滑,2018年底全国产能已下降到2550万吨,约占全国合成氨总产能的38%,比2010年之前大幅下降了23个百分点。而按照当前“退城进园”发展趋势,预计未来产能将呈现快速退出的态势。此外,无烟煤下游建材、水泥等行业受环保压力影响,市场萎缩也将进一步加剧,形势可谓十分严峻。

  煤炭产业在晋城市具有举足轻重的地位,是晋城财政收入的主要来源。固定床工艺不断萎缩,必然殃及池鱼,将对无烟煤生产企业特别是产量最大最集中的山西省和晋城市造成极为不利的影响。

  以晋城为例,按照无烟块煤和末煤近3年平均差价389元/吨测算,若全部2500万吨无烟块煤滞销,将直接影响晋城地区煤炭产业利润减少97亿元,占晋城市煤炭产业利润总额的84.35%,占晋城市规模以上工业企业利润总额的72.39%,影响当地税收减少41亿元,占晋城煤炭产业年缴纳税金的30.83%。

  进入2019年,晋城无烟块煤与末煤价差进一步缩小至300元/吨左右,市场需求明显下降,库存量增加,若全部2500万吨无烟块煤滞销,将直接影响晋城地区煤炭产业利润减少120亿元。

  晋城煤化工:根据地也存失守风险

  全国固定床工艺在持续萎缩,那么,晋城当地的传统煤化工企业借着地利优势,是否受到的冲击就小一些呢?晋城是否可以成为无烟块煤市场稳固的大后方呢?

  目前,晋城市煤化工产业已形成年产400万吨合成氨、600万吨尿素的产能,在全国有了举足轻重的地位,尤其是大颗粒尿素的产能在国内最为集中。从产业链延伸方面看,随着一批新型煤化工产品相继推出,已形成以合成氨、尿素为主体,兼具年产200万吨甲醇、60万吨煤制油、25万吨二甲醚、12万吨甲醛、10万吨己内酰胺、1.5万吨三聚氰胺、1万吨乌洛托品等的新格局。

  目前,晋城市煤化工企业采用常压固定床间歇气化炉266台,年消耗无烟块煤450万吨。先进煤气化航天炉6台,年消耗高硫无烟粉煤225万吨。当地气化炉分布情况如下表:

  经过“十一五”的快速发展,晋城市合成氨、尿素产品到了“十二五”后期就开始出现产能过剩。从2014年开始,当地合成氨、尿素产量持续下降。尤其是2017年和2018年,受环保政策的限产影响,合成氨、尿素、甲醇产品产量下降速度更快。截至2018年底,全市规模以上企业有13户,营业收入111.7亿元,占全市规上企业营业收入的7.2%,排在煤炭、冶铸、装备之后,位列第四。看得出来,虽然煤化工仍然是晋城的一个支柱产业,但其对当地煤炭产业的影响和拉动已相当有限。

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    更危险的信号是,近年来晋城市也在推进以新型煤气化技术替代固定床煤气炉的步伐。2014年10月,全部使用晋城高硫煤的两台Φ2800/3200航天炉在晋煤天溪投运,单炉日投煤量800吨,年产甲醇15万吨。2018年8月,晋煤华昱年产120万吨甲醇项目顺利投产,采用4台Φ3200/3800航天炉,同样采用晋城高硫粉煤,单炉日投煤量1500吨,年产甲醇30万吨。2019年,在晋城市委市政府的大力支持下,由兰花、天泽集团共同出资,新成立山西兰天新能化工有限公司,推进建设巴公“气化岛”项目,采用成熟的大型粉煤加压气化技术替代巴公园区内现有的常压固定床间歇式气化炉。

  随着当地稳步推进技术升级和产业结构调整,晋城市作为无烟块煤消费市场的根据地和大后方,似乎也要有失守的危险。

  突围突围:一场产业协同的自我革命

  面对严峻形势,晋城市地方政府、煤炭和煤化工企业陷入忧思,也都在思考探寻出路。调研中,当地企业认为,传统煤化工最主要的问题是环保,而不是固定床间歇式煤气化炉本身有什么问题,只要解决好了环保问题,传统煤化工仍将是晋城未来煤化工发展的主力军。企业必须树立信心,顺应形势,把安全环保作为企业的生命线,通过技术创新、技术改造,消除现有传统煤化工存在的问题,闯出一条绿色、环保、安全、低耗的固定床气化发展之路。

  鉴于市场、政策等多种因素影响,大家普遍认为晋城市已经不宜扩大发展合成氨、煤制甲醇等传统煤化工产业。要持续稳定晋城煤炭产业,只有采用现代化的技术,建设大规模装置,发展现代煤化工产业。但这样一来就面临两个问题,一是无烟块煤的应用可能进一步萎缩,二是现代煤化工投资额度高、技术要求高、水资源消耗高、建设周期长、投资风险大。

  从目前来看,固定床间歇式煤气化炉还是最适合晋城无烟块煤生产合成氨的工艺,用空气作为气化剂,投资小、操作灵活,在当地仍具有一定成本优势。因此,当地政府和企业普遍希望国家允许在无烟煤产区保留固定床气化工艺,从而保证传统煤化工企业的合成氨、尿素产品持续发挥经济效益。有条件的企业则要不失良机,先行一步,积极加大传统煤化工固定床工艺的整改升级力度,尤其要加快调整产品结构,发展高效优质与环保协调的增值高效尿素、水溶性肥料、高效液体肥料等新产品,发展以合成氨、尿素、甲醇、甲醛、三聚氰胺等为原料延伸的新材料和精细化工产业链,实现从基础化工原材料向高端化工产品、高附加值精细化产品方向转变。

  晋煤集团占到全国无烟煤产量的17%、山西全省产量的34%,近5800万吨;占到全国块煤产量的22.57%、全省产量34.78%、晋城地区产量的50%。面对无烟块煤市场加速萎缩的现实,晋煤集团将稳定、开拓无烟块煤市场作为重要使命,探索采取了三方面举措:

  一是依托煤化联动,主动稳市场。从2003年开始,晋煤集团就以产权关系为纽带、以混改合作为主要路径,先后在全国11个省份控制了22家化工企业和1家技术研究机构,一举成为全国最大的煤化工企业集团,年稳定消化内部无烟块煤1000万吨以上,占到块煤总销量的85%。特别是自2012年煤炭行业进入“寒冬期”后,这种“煤化联动”的模式为无烟块煤销售筑起了一道坚实的“防火墙”,对山西省无烟块煤市场稳定、价格支撑起到了关键性保障作用。

  二是依托技术升级,主动拓市场。为应对现有大量固定床工艺即将淘汰的不利局面,晋煤集团依靠技术创新,最大限度发挥产学研优势,正在全力加快推进无烟块煤高效气化工艺攻关。

  比如加快现有工艺优化。采用常压纯氧连续气化技术对现有固定床装置进行优化(昌昱炉),已在下属湖北潜江金华润公司完成纯氧气化改造项目。同时,开展鲁奇炉优化升级,已在下属天庆公司启动工业示范装置建设。通过对现有炉型进行工艺优化,以最低的成本为转型升级赢得了空间和时间。

  比如加大新型炉型研发。借助军民融合,晋煤集团和科研院所共同研发新型气化技术,项目正处于工业示范准备阶段。优化后的固定床装置及晋航炉、NT-L炉等新炉型,与传统常压固定床工艺相比,具有更节能降耗、更加环保、单炉产气量大、气体组分好、碳转化率高、安全保障好、自动化程度高等优点。通过“带着炉子去卖煤”,有效拓展无烟块煤市场。

  再比如变卖煤为卖气。进一步开阔思路,发挥化工造气优势,变直接卖煤为间接卖气。利用鲁奇炉甲烷含量高的特点,晋煤集团已经在河北沙河地区布局了煤制燃料气项目,积极占领煤制工业燃气市场,年可消化195万吨无烟块煤,兑现了“带着炉子去卖气”。

  三是依托质量提升,主动优市场。针对无烟块煤的市场变化,彻底转变过去传统的“酒香不怕巷子深”思想,坚持以市场需求为导向,开发适销对路的产品,通过进一步降低块煤限下,提高块煤质量,增加洗末喷吹煤量,实现效益最大化。

  思考与建议:四措并举绝地可生

  无论是过去、现在还是未来,无烟块煤作为一种精纯高能的优质煤种,这一点都不会改变。因此,晋城乃至全国无烟块煤产业当前面临的尴尬,必须抓紧破解,通过系统深入的调研分析,我们认为也完全有希望破解。

  通过厘清晋城无烟块煤产业现存的问题和症结,在广泛听取意见、剖析典型样本经验、产业趋势性分析的基础上,我们研究团队提出如下思考与建议:

  一是统筹规划山西省煤化工产业发展。建议山西省根据全省煤种结构特点,加强规划引导,统筹布局全省的新型煤化工、新材料等项目,并优先核准支持使用山西省煤炭产品的煤化工项目,以促进山西省煤化工企业的转型升级发展。

  二是尽快攻克适合无烟块煤的大型气化技术难关。固定床工艺式微,无烟块煤解除“绑定”是大势所趋。新型大型煤气化技术主要以粉煤、水煤浆为原料气流床为主,原料煤要求挥发分高、灰熔点低、可磨指数高、成浆性稳定的指标,与晋城无烟煤特性相反。虽然晋煤集团旗下的天溪、华昱煤制油已成功应用完全烧晋城高硫煤的航天炉,但消耗的只是无烟粉煤,且需添加石灰石、铁粉助熔剂。建议当地政府联合晋煤集团成立专门研发机构,并与国内外研发单位合作,尽快攻克适合于晋城无烟块煤的大型气化技术难关,确保合成气生产成本与其他新型煤气化技术相比有一定竞争优势。

  建议部委和山西省政府紧密联系资源状况和转型发展实际,在严格环保排放标准同时,不出台固定床间歇气化技术淘汰退出的相关政策和时间表,允许企业本着“因地制宜、因煤而化”的理念,根据地域原料赋存情况,自主选择不同的煤气化技术。

  鉴于山西作为无烟块煤主产地和无烟块煤对晋城等地区的重要影响,希望管理部门给予无烟块煤主产地的化工企业一定缓冲和政策空间,让固定床间歇气化企业有足够的时间,加快技术升级和环保治理。

  三是尽快出台加快甲醇燃料汽车应用的支持政策。煤制甲醇是传统煤化工的重要产品,也是煤化工继续延伸的关键平台物料。今年3月,国家八部委出台《关于在部分地区开展甲醇汽车应用的指导意见》,明确在山西、陕西、贵州、甘肃四省进行产业推广。目前,西安、贵阳已出台相应补贴政策。山西省具有甲醇年产能约650万吨,其中晋煤集团在山西省拥有180万吨甲醇产能,完全具备发展车用甲醇燃料业务的基础和优势,以此带动无烟块煤等的大规模应用。

  据统计,山西省去年的汽油消费量在340万吨,若全面推广甲醇汽车,按照甲醇与汽油约2∶1的替代比,完全有条件实现对山西省现有汽油的全部替代。

  为此,建议山西省能够尽快出台加快甲醇燃料汽车应用的支持政策,支持在晋煤集团试点进行甲醇燃料加注站的布点,加快推进甲醇燃料汽车在山西省的推广应用。

  四是支持煤化工企业转型升级。晋煤集团、天泽、兰花及山西省的其他煤化工企业,还有相当一部分采用的是常压固定床工艺,为山西省无烟块煤的市场稳定作出了无可替代的重要贡献,但当前也正普遍面临转型升级的困难局面。

  当前,晋煤集团正在开展的以无烟块煤为原料的气化技术研发,对解决山西省乃至全国高灰熔点块煤的经济性应用难题具有重要示范意义。

  鉴于此,建议山西省在资金扶持、立项审批等方面给予当地煤化工企业大力支持,帮助企业解决现实困难,在全国新一轮产业竞争中脱颖而出,这是稳定甚至扩大当地无烟块煤应用最紧要也最为有效的途径。

 

 (智库研报由中国化工报社产业发展研究中心原创出品,由中国化工报社山西记者站闫俊荣、中国化工报社产业发展研究中心刘全昌执笔,全国化工合成氨设计技术中心站技术委员会副主任委员於子方、山西天泽集团总经理助理王翔对本报告亦有贡献。报告版权归中国化工报社所有,未经许可和授权不得擅自商业目的转载使用,否则本报社将依法追究法律责任。)


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