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兖矿集团煤炭清洁利用:如何从蓝图变为现实

2016年12月07日 17:42:01 来源: 兖矿集团

    周燕

    汽车尾气、烧煤供暖产生的废气以及工业生产废气是导致雾霾天气的元凶。就目前我国能源消费结构来看,工厂暂停、绿色出行虽对空气污染有一定缓解作用,但仍旧无法根治雾霾天。

    如何解决燃煤污染成为治霾战争的关键。以煤为主的能源模式短期内无明显改观的可能,在此背景下,能源的清洁利用才是治理环境污染问题的关键所在。国家确定将煤炭清洁高效开发利用作为能源转型发展的立足点和首要任务,对于煤炭行业来说是莫大的机遇。

    兖矿集团积极响应国家关于“能源革命”的决策部署,深入贯彻山东省委省政府煤炭清洁利用及散煤治理的部署要求,突出“高效、清洁、绿色发展”目标,强化“核心技术、专家团队、转化应用、商业模式”四大支撑,着力推动“高碳能源低碳化、有烟煤炭无烟化、高硫煤炭低硫化、黑色煤炭绿色化、运营服务一体化”,构建独具兖矿特色的“145”发展模式,打造国内一流的高效清洁能源综合供应商。

    能源消费煤炭仍唱“主角”

    中国的能源资源禀赋富煤缺油少气。“十三五”期间,煤炭在我国能源消费结构中仍将占据主体地位,预计到2020年,全国煤炭消费量将达到48亿吨左右,占一次能源消费比重仍在60%以上。要保证13亿人口大国的能源安全,煤炭在相当长的一个时期仍然是我国最基础、最可靠、最安全、最廉价的能源。

    我国能源资源条件决定了“去煤”的不现实性。既然“去煤”不现实,那么煤炭清洁高效利用迫在眉睫。中国工程院院士谢克昌来兖矿调研时指出:“作为中国的基础能源,煤炭肯定要革命,但不是‘革煤炭的命’。煤炭领域革命的核心在于整体推进煤炭全行业、全产业链的清洁利用。”

    当前,我国能源转型正逐步走向深入。从长远来看,煤炭作为一种常规化石能源,随着煤炭资源的减少、开采条件的恶化,以及新能源特别是非常规能源的开发,最终在能源结构中的比重会逐渐下降,甚至被完全替代。这是发展的必然。但是在今后相当长时期内,煤炭仍将是我国的主要能源,煤炭工业仍将是我国重要的能源基础产业。国家将煤炭清洁高效开发利用作为我国能源发展的基本国策,将先进洁净煤高效开发、转化与综合利用技术和对待新能源一样加以培养、扶持,并将其列入战略性新兴产业加以支持。

    “去产能”政策的影响下,近期煤价出现稳定、回暖迹象。但是,要真解决煤炭产业命运、端正煤炭在百姓心目中的形象,最终还是要依靠清洁高效开发利用来实现。

    解决问题的关键——实施洁净煤战略

   长期以来,煤炭在中国能源消费结构中的比重长期保持在60%以上,我国大气污染中90%的二氧化硫、70%的氮氧化物与一氧化碳、60%的烟尘和80%的二氧化碳都是燃煤引起的。

    目前来看,煤炭清洁高效开发利用的难点在散煤利用。据统计,我国约有70万台工业小锅炉,还有各种窑炉,加上农村采暖用煤,我国燃煤直接燃烧,其排放的大气污染物约占全国总量的30%。每年散煤消耗量在6-7亿吨,约占全国煤炭消耗量的20%。其中,民用散煤约2-3亿吨。而这30%所引起的污染,要比煤电所产生的污染多得多。1吨散煤燃烧的污染排放量是火电用煤的5—10倍,在极端气候的条件下,使用散煤所产生的污染可以达到污染总量的40%左右。散煤使用量大面广、低空排放、监管困难,使散煤治理困难重重。

    燃煤对城市大气污染“贡献颇高”。可以算一笔账,就山东省来说,每年民用散煤消耗量约3000万吨。而这3000万吨煤里面有一部分是中小燃煤锅炉散烧。甚至家庭里面取暖用的采暖炉都是直接燃烧,这样后面没法安脱硫脱硝装置,低空排放,污染物排放量是大型锅炉等量燃烧后超净排放的10-20倍。这个是污染的主要来源。

    与工业锅炉不同,散煤燃烧产生的污染物气体无法在尾部通过加装脱硫、脱硝装置进行脱除,并且排放的烟尘无法通过布袋、电袋等除尘器进行收集。并且,散煤在运输、储存过程中产生的粉尘污染严重,质量管理混乱,散煤源头难以有效控制,利益驱使下,大量劣质散煤进入市场。高效清洁绿色发展是能源革命的核心目标,是煤炭产业转型升级的大方向,是国有企业的社会责任。

    近年来,兖矿集团着眼煤炭绿色开采、高效转化和清洁利用,创新目标引领、科技支撑、人才保障和创新驱动机制。一方面,兖矿突破煤炭液化核心技术,引领了我国煤制油产业发展方向。着眼于保障国家能源战略安全,累计投入资金164亿元,历经十年研发和三年建设,实现了我国自主知识产权的煤间接液化制油技术产业化。建设国内首套百万吨级煤间接液化工业示范装置,2015年8月一次投料试车成功,成为我国煤制油产业发展史上的重要里程碑。启动二期400万吨煤制油项目前期工作,延伸产业链条,优化产品结构,构建“煤电油化联产、上下游一体化”发展模式。

    另一方面,突破超洁净煤核心技术,引领煤炭转化国际合作新途径。以国际化视野超前储备战略性技术,加强与澳大利亚联邦科学院技术合作,自主研发的超洁净煤技术,通过萃取的方法将烟煤中的矿物质析出,煤炭燃烧效率提高15%,温室气体排放量减少20%,转换效能提高到50%-55%,用作燃油发电机、火车、轮船等重型柴油发动机燃料。“十三五”期间,计划开发年产45万吨超洁净煤产品工艺设计软件包,适时建设商业化示范装置,实现超洁净煤燃液在燃气轮机发电和固定式柴油机发电机组的推广应用。

    煤炭清洁利用如何从蓝图变为现实

    兖矿集团近年来一直致力于煤炭清洁利用的深度调研和科学研发,紧紧抓住煤炭清洁高效开发利用、转型升级的历史机遇,加大资金与科技支撑,攻克技术难关,打破体制机制壁垒,强化绿色发展理念,真正实现煤炭绿色开采、清洁高效利用,依托煤炭、超越煤炭,积极促进煤炭产业可持续发展。

    为了开发实用、有效的民用煤炭洁净燃烧技术,兖矿集团基于从源头控制燃煤污染的基本理念,建成“高效改性洁净型煤与民用炉具研究中心”,以国家“千人计划”专家为核心建立的民用散煤污染治理技术研发平台。

    目前,民用炉燃烧实验室配置了两套锅炉燃烧试验装置分别是300kw下行床、300kw流化床,一套烟气在线分析系统、一套民用炉具燃烧工况在线系统、不同规模型号的系列炉具以及燃煤和底渣特性分析仪器。已经具备具有开展各种煤炭,型煤,民用炉具的分析、测试、试验、评价能力。实验室主要进行有关民用煤(散煤和型煤)在各种炉具的燃烧及污染物排放控制的研究、试验和示范,目标是研发民用散煤多污染物(烟尘、SO2、NOx、CO、汞等)协同控制的有关技术,为解决民用散煤污染提供经济、有效、实用的技术途径和产品。

    工业链条实验室研究内容包括不同煤种在民用炉具的燃烧特性(上火速度,火力强度等),污染物排放特性;不同炉具的工作特性及污染物生成特性;散煤燃烧污染治理技术,节能环保炉具工作性能测试等。

    据有关统计,我国目前在用链条排炉有30多万台,占燃煤工业锅炉总数的60%以上。由于链条燃煤锅炉容量小,分布广,其污染物排放控制难度很大。另外,由于链条炉中煤的燃烧为层燃,燃煤难以燃尽,锅炉热效率普遍偏低,一般在60%-65%,比国外先进水平低15-20%,这不仅造成了能量的极大浪费,也加重了环境污染。而目前应用于大型燃煤电厂的烟气脱硫脱硝除尘技术,由于投资和运行成本高,一般链条炉用户难于承受。而完全用天然气取代燃煤锅炉,或新建高效煤粉工业锅炉,即不经济,也不现实。

    基于这个现状,兖矿集团基于从源头控制燃煤污染的基本理念,组织研发力量,积极开展链条排炉高效燃烧,节能环保技术的研发和示范。通过大量基础研究和实验室试验,确定了以高效改性洁净型煤和复合添加剂为核心的链条炉改造技术方案。其技术核心是通过高效改性洁净型煤有效提高燃烧效率,降低烟尘排放,通过复合添加剂脱硫脱硝及烟气深度净化处理,实现SO2、氮氧化物及烟尘的超低排放。为大量燃煤链条工业锅炉的节能环保改造开辟一条即经济有效,又易于实施的技术路线,为控制燃煤污染,改善环境,为企业创收增益作出我们的贡献。

    “现在,兖矿集团已经在高效改性洁净型煤取得革命性突破,成功实现了‘烟煤无烟化’,高效复合添加剂技术取得关键突破,工业燃煤锅炉超低排放技术也取得阶段性突破。”兖矿集团洁净煤实验室负责人说,兖矿投资3亿元启动煤炭清洁利用及散煤洁净化治理工作,取得了一系列成果。

    清洁求生还有很长的路

    从直面我国能源结构现实和维护煤炭市场地位的角度,兖矿集团倾力描绘煤炭清洁利用的战略蓝图。

    目前,由中试基地生产出的型煤产品和兖矿自主研发的解耦炉具已在邹城6个农村居民示范点进行试烧推广。由于兖矿洁净型煤具有高效、环保、价廉、好用的显著优势,型煤深受居民的青睐。

    下一步,兖矿集团会积极构建以延伸煤炭洁净利用和增值服务产业链为特征的商业模式,打造成为国内先进的洁净煤技术研发中心、制造加工中心、储运配送中心和洁净能源综合服务商,为山东省煤炭清洁高效利用特别是散煤洁净化治理工作提供强有力的支撑,为推动形成绿色发展方式和生活方式,实现经济社会发展与生态环境保护双赢作出积极努力。

    对于煤炭业界来说,这些几乎可以看作清洁求生的技术,最积极的研发者是相关煤炭企业。但煤炭企业属于上游生产行业,不是下游消费行业,就算有再好的清洁利用技术,用或不用,全由消费者决定。与很多环保技术一样,煤炭的清洁利用往往是单纯依靠市场调节所无法实现的。20年间,我国的洁净煤技术取得了跨越式发展,然而,这些技术并没有从根本上扭转煤炭粗放式开发和利用的总体局面。

    此前出台的《煤炭清洁高效利用行动计划(2015—2020)》,对于我国用煤领域几大问题,比如燃煤结构、煤质提升、散烧煤和燃煤锅炉改造等,《计划》里都做了明确规划,方向是对的,抓住了问题症结所在 。但是煤炭清洁利用技术全面推广,并非坦途。

    如何才能实现资源创新、可持续发展,对于煤炭企业来说还需要在技术上下功夫。兖矿集团环保型煤的研发和运营,是企业转型升级,科学发展的必然走势和努力方向。其低硫、低磷、低灰等特点,不仅能有效降低煤炭散烧引发的雾霾,对焦粉深加工也是一种产品附加值的提升,其经济与环保效益并存,必将给煤炭行业带来一个新的发展契机。

   

[ 责任编辑:鲁山 ]
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