失落的绿煤

发布者:系统管理员发布时间:2011-09-02浏览次数:431

  能源杂志封面图  

    新能源发展势如破竹,而占比最大的传统能源煤炭的高效和清洁化却被决策者遗忘,“绿煤”战略陷入困境,谁来驱云拨雾?

        文|本刊记者 王高峰

    日本“3.11”大地震将近两个月了,福岛核灾难的阴影还不知何时能消散。

    福岛核灾难改写了原有的核能投入产出比公式,也迫使人们重新审视能源发展路径:投入巨资发展占比很少的新能源,与提高绝对占比的传统能源,哪个更合理?

    尽管这不是非此即彼的单一选择,但需要政策的天平向哪一方倾斜更多。

    而在中国,绝对占比的传统能源当然首推煤炭。这种“肮脏能源”在我国一次能源消费中的比例高达68%。不仅肮脏,煤炭的开采、运输过程中的浪费也非常严重。一些煤炭企业,特别是小型企业回采率仅为15%,大大低于75%的国家标准,而且没有选洗过程。“煤炭”与“绿色”这两个词似乎完全不搭界。

    但事实上,绿色这个词与煤炭放在一起并不矛盾,从煤炭的开采、运输到利用,让煤炭变得更加清洁和高效,看似是一道难题,其实并非不可破解。

    更重要的是,煤炭清洁高效产生的效益难以估量。这是一项惊人的统计:如果煤矿的回采率和利用效率能分别提高10%,多出来的煤炭资源所产生的发电量,就能抵得过几十个三峡,数百倍于当前正在运行的核电站。

    长期以来粗放式的发展模式把人们带入了一个误区,误认为这种煤炭带来的难题无法根治。实际上,从煤炭的开采、选洗、运输、转化和利用,每一个环节都有巨大的潜力可挖。

    让煤变绿,从源头上可以提高煤炭的回采率,减少浪费,节约能源。从利用环节上可以使煤清洁化,提高能效,让单位煤炭变得更有效用,增加其自身价值。

    提高煤炭的利用效率,让肮脏的能源变洁净,成了多年来人们追求的梦想。但是,这个投资空间巨大、能够造福子孙后代的产业,至今依然受制于国家政策的缺失。

    对投资界而言,面对一个潜力巨大、能够赚取丰厚利润的产业,却遭遇投资无门的窘境。苦于没有明朗的政策支持,持有大笔资金的投资客无处下手,使得绿色煤炭这一本来可以激活民间资本的产业,出现投资的严重不足。

    其实中国从来就不缺乏煤炭的主管部门,这个行业的“有形之手”也时刻都在挥舞,国土资源部、能源局、安监总局、发改委、环保部等,很多部委都设有煤炭管理的职能部门,但在煤炭的高效和清洁化的管理和推动上,却形成了真空,至今缺少明确的国家战略。

    绿色煤炭政策关系到能源合理利用和未来能源安全,如何让煤更加高效和洁净,关系到我国未来能源的整体格局。

    【封面故事】

    政策缺失下的“绿煤”困境

    几乎被遗忘和边缘化的“绿煤”政策,将整个行业逼到了自生自灭的边缘,在激励机制缺失的背景下,如何才能走出“绿煤”困境?

    文|本刊记者 王高峰

    相比于风电、太阳能等新能源的光鲜发展,煤炭——这个传统能源,背负了太多的骂名——温室气体排放、二氧化硫污染、矿难、腐败与利益输送……一条条原始的罪状把这个原本中性能源的缺点无限放大,谈起煤炭,就联系起污染、肮脏、碳排放,甚至罪恶。

    的确,煤炭对中国环境污染的“贡献率”是其成为众矢之的的直接原因——我国氮氧化物的60%、烟尘排放的70%、二氧化硫排放的85%、二氧化碳排放的85%都来自于煤炭。

    尽管如此,我们却一刻也无法离开这种高碳能源,它占到我国一次能源消费的近七成,是我国能源安全无可替代的支撑。

    我国以煤为主的能源结构在国际上是唯一的,我们是在走别人没有走过的路,”中国工程院院士、中国矿业大学副校长刘炯天在接受《能源》杂志记者采访时表示,“整体资源条件差,产业结构不合理,经济处于工业化的发展阶段,决定了我们在可以预见的未来,以煤为主的结构无法改变。”

    既然我们无法摆脱黑色的煤炭,那么“改造它”,使其更加高效和清洁便成了当务之急,“高碳能源的低碳利用”、“让煤炭绿起来”成了业界盼望已久的突破。

    然而,这种突破并没有如期到来,政策的遗忘导致了企业对煤炭的生产和利用缺乏将煤炭变绿的积极性,守望在清洁煤门槛之外的投资者却有心无力,低碳经济尽管被呼吁了多年,中国却依然在高碳的泥潭里挣扎。

    高碳陷阱

    长期以来,粗放式的发展模式把人们带入了一个误区,误认为这种煤炭带来的难题无法根治。实际上,从煤炭的开采、选洗、运输、转化和利用,每一个环节都有巨大的潜力可挖,“以煤炭的全生命周期来看,让煤炭变绿,关键在于每一个具体环节的精打细算。”中海油新能源公司首席科学家肖钢说。

    让煤炭变绿是一个宽泛意义的概念:开采过程中可提高回采率和减少植被破坏、提高煤层气的开发和利用;资源加工过程中可高效分选、深度净化;燃烧和转化过程中可提高效率;利用过程中可加快二氧化碳的捕捉与封存。

    然而,在我国,煤炭的每一个环节都难以让人乐观:受制于回采技术的限制,目前煤炭平均回采率仍不足40%,大大低于75%的国家标准;而原煤的选洗比例也仅为50%,落后发达国家10多个百分点;煤炭的利用效率也大大低于发达国家的水平。

    媒体报道的数据更加惊人,由于资源回采率低,从1980年到2009年间,全国煤炭资源浪费高达415亿吨,目前被遗弃在地下的呆滞资源在800亿吨以上。

    2010年,我国共消费煤炭约32亿吨,如果在任何一个环节上提高一定比例,都将产生巨大的效益。

    刘炯天介绍说,在美国,煤矿露天开采资源回采率可达90%以上,条件好的矿井开采也能超过80%,但是我国的资源条件差,开采量大,而一些吃“白菜心”的企业更让煤炭的开采浪费严重,最终导致整体回采率较低。只有神华等技术先进的大型煤炭企业,资源回采率可达到80%以上。

    煤炭产量巨大,也催生了大量不合格的产能。中国工程院在今年2月发布的一份报告中首次提出“科学产能”和“清洁化率”的概念,并认为我国现有煤炭产量仅有1/3符合科学产能标准,1/3通过技改和投入能达到科学产能标准,而剩下1/3由于地质条件、技术等限制根本无法实现科学产能标准,应逐步予以淘汰。

    因高含灰、高含硫、高含水的低质煤约占我国煤炭资源总量的40%,造成了煤炭整体使用效率低下,洗选环节不仅能够在源头上控制煤炭的污染,而且可以将大量的煤矸石分离出来,大大节约运输成本。“原煤洗选不仅能够减少发电企业脱硫和除尘的负担,而且不用拉着矸石来回跑,大大减少了运输成本。”中煤集团科技发展部总经理叶建民说。

    据刘炯天介绍,2010年,我国洗选原煤14-15亿吨,不足全部产量的50%,2015年力争达到70%。“之所以我们当前的分选率还没有达到更高的程度,一方面是因为我们的产量非常大,投入跟不上;另一方面是重视程度不够,按照最理想的状态,所有的煤炭都应该进行入选。”刘炯天说。

    刘炯天曾算过一笔账:如果将动力煤入洗率提高到40%(目前20%多),每年将节约3400万吨标煤,节约运输耗煤近1000万吨。目前我国铁路运输平均运距为600公里,每入洗1亿吨原煤,可节省运力96亿吨公里。

    目前,我国的煤炭使用效率为30%左右,比发达国家低近10个百分点,“剩下的70%并不都是垃圾,还有很多可以继续燃烧利用,通过改进技术完全能够使效率提高。”肖钢说,“目前德国现成的技术已经非常成熟并运行多年,我们只要引进这种技术就能大幅度提高煤炭利用率。”

    被政策遗忘

    从煤炭的整个生命周期来看,我国煤炭高效和清洁程度低是一个不争的事实。在近几年的能源政策制定和决策过程中,“绿色煤炭”几乎放到了被遗忘的角落里。

    近年来,国家对煤炭的关注点主要集中在煤炭安全生产方面,特别是2004—2005年接连发生了几起百人事故之后,安全成了煤炭发展的重中之重。“国家对煤炭企业的紧箍咒越来越多,支持的力度反而很少。”叶建民如此表示。

    过去的几年中,风电、太阳能在政策的东风下,获得了狂飙式的增长,风电更是以每年超过100%的速度增长了近6年,去年终于坐上了世界风电大国的头把交椅。另一种可再生资源——核电,几年内也获得了政策的大力支持,一再调整发展规划,5年前制定的到2020年发展4000万千瓦的规划,目前已修改成为8600万千瓦。

    相比之下,占到全国一次能源消费比重高达68%的煤炭,在其高效和清洁化政策上却缺少一个清晰的国家战略。

    多年以来,国家除了出台了一些跟煤炭相关的常规法律——《煤炭法》、《节约能源法》、《大气污染防治法》之外,鲜有“绿煤”的政策和法律支持。

    最有针对性的指导性文件——《中国洁净煤技术“九五”计划和2010年发展纲要》,发布于1997年,至今已有14年之久,尽管它为煤炭清洁高效利用创造了有利环境,但毕竟我国的宏观经济环境已经发生了很大变化。1997年,中国的煤炭产量仅为13亿吨,碳排放和环境代价与当前还不可同日而语。

    去年,国家能源局将煤炭清洁利用确定为“十二五”能源规划重要部分,但至今没有具体细则出台。中投顾问能源行业研究员任浩宁介绍说,《外商投资产业指导目录》等也将一批洁净煤技术和装备列入国际项目,并按照有关规定给予优惠政策。国家中长期科学和技术发展规划纲要——“863”计划、“973”计划,也有一部分内容涉及到了清洁煤炭的发展。

    “但与煤炭在我国能源结构中所占的比例相比,这些政策的力度明显不足,有的在执行中严重缩水,同时也有新的问题涌现,因此仍需进一步加强。”任浩宁说。

    由于形势所迫,尽管国家近年来在煤炭清洁化工作上也做了一些努力,但是在中国工程院院士刘炯天看来,国家仍然有很大的空间和潜力可挖。因为煤炭无论从节能还是保障国家能源安全方面,潜力都非常大。“核电努力了这么多年,也才占我国发电量的1%,新能源占的比例也不大。当然,新能源是要发展的,但对煤炭的重视程度,尤其是对高效清洁煤的重视程度应当进一步提高。”刘炯天说。

    国家煤炭工业部撤销以后,相关职能并入了多个部门。这也造成洁净煤技术推广利用缺乏一个统一的领导机构和核心,致使政策出台迟缓。

    以煤炭的洗选和开采为例,像神华、中煤这样的大企业,原煤的入洗比例都达到80%以上,但很多小企业只有不足20%。叶建民向《能源》杂志记者透露,在很多时候,洗煤不如卖原煤更赚钱,因为企业讲产品组合,追求组合后的煤种效益最大化,不同热量的煤炭价格是不同的,但是这些差价扣除洗煤成本,通过价格公式计算,洗煤不一定能让整体价格最大,因此很多企业往往会选择不洗煤。

    “但作为负责任的企业,就不能算这个帐,央企和大型国企在这方面做的比较好。”叶建民说,“但小企业完全不行,在煤炭开采上,如果把一个煤矿比作一条鱼,小企业只吃鱼翅,浪费非常严重。”

造成上述浪费现象,与煤炭没有一个统一的部门管理有一定关系,“如果有煤炭部存在,就不会允许小企业这么挑肥拣瘦,但没有煤炭部,只能靠企业自觉,在这种情况下,很多小企业就会只吃‘鱼翅’。”

    无统一管理、各自为政的局面还容易造成一些洁净煤技术项目重复建设、引进技术消化吸收差、一些需合作的技术或项目又不能很好地发展。如在煤化工方面,由于缺乏统一规划,很多企业在地方政府的“胁迫”之下,上马了一大批煤制油、煤制天然气、煤制烯烃等项目,导致重复建设和资源浪费严重,国家发改委不得不多次紧急叫停。

    企业之烦恼

    洁净煤技术的推广,一方面靠国家政府的强制性推广;另一方面也需要企业自律和主动。目前,由于国家缺乏相应的激励机制和明显的鼓励政策和金融、税收优惠政策,企业不愿采用或者采用洁净煤技术不积极。因为对于企业而言,费力而没有利润的事情是没有人愿意去做的。

    目前,国内的电厂除了普遍装有了脱硫装置之外,在煤炭的清洁和高效利用上,采取的措施相对较少,五大发电中,除了华能集团在高碑店和上海石洞口两个项目上装有二氧化碳捕捉的示范装置,以及该公司在天津电厂采用IGCC技术之外,其它公司鲜有行动。

    而在去年我国32亿吨的煤炭消耗量中,有一半以上用于发电。

    煤科总院北京煤化工研究分院副院长陈贵锋认为,我国大量的高耗能、高污染的落后产能,在经济发展的一定阶段,环境成本较低,对企业而言,落后产能不一定不经济。先进的燃煤技术一次性投入较大,在竞争中处于不利位置。

    但叶建民认为,在绿色煤炭方面,国家给予的政策比较少,很大程度上靠企业自觉,在这方面央企无疑做出了表率。“在中煤集团中,绿色开采已经成了一个流行语,我们为建设‘绿色中煤’还编制了《绿色发展纲要》、《2011年绿色中煤建设方案》等文件。”叶建民说。

    据他介绍,中煤集团在煤炭企业中入洗率做的比较好,2010年中煤的原煤入洗率达到了82%,而中煤旗下平朔煤矿动力煤的入洗率更是高达89%,大大高于行业平均水平。

    但他同时也认为,目前煤炭的供需关系也导致了煤炭的入洗率较低,“当前我国的煤炭供需关系不平衡,需求大于供应,很多煤炭还没有开采出来就已经卖掉了,企业自然也就不进行清洗了。”叶建民说。

    而民营企业新奥集团却在煤基清洁能源方面迈开了第一步,其公司创立的“零排放”技术试验中心吸引了来自世界各国的目光。但其试图用“微藻吸碳”来对抗气候变化的做法,也以付出公司巨大的利润为代价,该技术目前尽管有些进展,但还未得到成效。

    煤炭清洁化利用之所以存在现实困境,任浩宁认为,首先,技术研发需要时间成本以及人力、物力、财力成本,且技术的成熟化运用需要长期的实践;其次,资金支持力度有限,清洁技术的运用往往需要不断的资金流入,对企业的财务状况是一大挑战;另外,现阶段环境问题并未给企业带来现实的压力,企业在发展过程中仍有较大的预留空间。

    事实上,一般工业化技术的推广应用都要经过研究开发、工业示范和推广应用3个阶段。洁净煤技术投入高、回收期长、重在环境效益。目前国家对这一市场的融资需求还没有重视起来,多种形式的资金还未进入,筹集资金,促进洁净煤技术产业化成为困扰企业发展的一大难题。

    投资者无动力

    “在中国,‘绿煤’面临的最大问题不是技术问题,而是成本太高。” Frost&Sullivan咨询公司能源与电力系统分析师曹寅对《能源》杂志记者表示,“近年来,国家把很大精力放在了新能源方面,对煤炭清洁化没有太大的支持力度,这也导致了企业和投资界没有动力去主动选择清洁煤炭。”

清洁煤技术由于在发展初期风险较大,基本上是靠国家投入。而国外除极少数项目是国家投入之外,大部分是民间资本投入。“目前中国引进的大型采煤设备,煤化工设备大都来自国外的非国有企业。” 陈贵锋说,“国内中小企业尽管也非常看重技术方面,但由于面对巨额的投资,往往力不从心,放弃一些高投入的项目。”

    民间资本多数是在清洁煤行业的边缘上寻找机会,近年来我国也出现了一些研发清洁技术的中小企业。

    辰源创新电力技术公司就是此类企业中的一家,该公司近期推出了一种发电过程中新型的脱硫工艺,目前正在几家电厂进行试验,相比传统的脱硫,这项获得了专利的“资源回收节煤脱硫法”技术,有效避免了先耗能再减排的弊端。

    但其公司总经理孙建波并未因此技术而兴奋,他向《能源》杂志记者坦言,“在推广上不知如何下手”,因为中小企业的技术,目前并未得到国家太多的政策支持。“下一步,我们希望能够得到环保部的认可。”孙建波说。

在他看来,中国的中小企业在绿色煤电领域进行技术推广,面临着不少困难。“一种新型的技术,在我国获得政策认可的难度比较大,尤其是中小企业推出的技术更是如此,而国外引进的技术则不同,容易受到相关部门的认可,虽然这些技术大部分也是由国外中小企业推出的。”

    另一方面,在“绿色煤炭”的投资领域,也没有吸引来过多的风险投资的参与。恒丰美林投资公司副总裁边秀武告诉《能源》杂志记者,这些资金之所以缺乏投资积极性,一是因为这个行业投资巨大,动辄几百亿;二是周期长、效益低,多数民营资本热衷于周期短、见效快的行当,比如新能源行业。“因为以经济效益为导向的资本,投入的目的是为了尽快撤出。”边秀武说。

    呼唤新政

    无论是企业缺乏动力,还是投资者难以追逐到利润而不愿涉足,归根到底是“绿煤”政策支持力度太微弱。而煤炭部解散之后,整个行业九龙治水的现状也影响了政策的效率。

    国家能源专家咨询委员会副主任、原煤炭部副部长濮洪九建议,完善政策措施保障体系,鼓励煤炭清洁高效开采利用。叶建民则呼吁,国家应加强瓦斯治理的力度。“煤矿瓦斯的排放不仅严重破坏臭氧层,而且其形成的温室气体要大于二氧化碳数十倍,国家应当在瓦斯的开采上给予政策补贴。”叶建民说。

    还有专家表示,应尽快出台一些相关的产业政策和规划细则,在财税政策方面对采用洁净煤技术的企业应给与一定的优惠,可参照新能源产业某些补贴标准制定相应的补贴标准,帮助企业建设和运行相应的设施,另外,对于那些积极采用洁净煤技术的企业,且作出明显环保和能效成果的,应给与奖励。

    IGCC的推广就是一个例子,据亚化咨询向《能源》杂志记者介绍,目前国内新上的燃煤机组,大部分用的是超临界或超超临界,就煤炭的利用效率方面是非常高的,对于脱硫和脱氮方面也基本上得到了控制,但二氧化碳排放问题仍无法克服。

    在这种情况下,IGCC技术是一种非常好的选择,这种技术的优势是,在其利用过程中,它能够几乎全部脱氮,而且效率高,其缺点是投资大。但这种技术要想解决二氧化碳减排问题,还需要配套碳捕捉系统,而目前IGCC和碳捕捉需要的投资都非常大,在目前上网电价的体系下,上马IGCC发电企业会亏钱,因此,民间资本没有动力进入。

    国家如果能够在上网电价和税收方面给予一定优惠,或者给予这一技术一定的专项扶持,那么IGCC技术将是未来清洁发电的重要方向。“但截至目前为止,我们还没有看到国家有足够有力的政策。”亚化咨询表示。

    而边秀武更看重资本市场,他认为在煤炭清洁化领域,要加大产业链方面的关注和对重点发展的支持,应充分地发挥金融市场的力量,发挥PE的产融结合作用。

    “在低碳经济和煤基清洁能源方面,在我们看不到清晰的投资回报的时候,充分地利用证券化做金融创新是非常的重要,但这需要国家政策的支持。”边秀武说。

    【封面故事】

    “绿煤”路径与求解

    绿色煤炭是中国确保能源供应和减少碳排放的必由之路,如何在能源消耗与碳排放上找到平衡,实现绿色煤炭有哪些路径?

    文|吴立新

    煤炭是我国的主要能源,在我国化石能源资源结构中居主导地位。2010年,我国一次能源生产总量29.9亿tce,煤炭产量约占77.4%;能源消费总量32.5亿tce,煤炭消费约占68.6%。过去10年,煤炭生产和消费分别占我国一次能源的比例一直居高不下。

    2010年,我国煤炭产量达32.4亿t,比2009年增长8.9%。2000年我国煤炭消费总量达14.1亿t,2010年达31.2亿t,10年间增长了约121.28%。

    传统煤炭利用方式能源效率低,污染物治理技术有待提高,造成煤炭资源巨大浪费和生态环境严重污染,制约煤炭能源的健康及可持续发展。

    近年来,我国污染防治工作稳步推进,成效明显,但污染物排放总量仍较大。2009年,我国SO2排放量总量2214.4万t,比上年下降4.6%,NOx排放总量超过2000万t,烟尘排放总量847.2万t,比上年下降6.0%。这些污染物的70%~80%来自于煤炭的直接燃烧。中国CO2排放量60亿t以上,约占世界排放总量的20%左右,其中,煤炭利用占82%。

    煤炭作为我国未来相当长时间内的能源主要提供者,不得不用。传统煤炭利用方式能源效率低,污染物治理技术有待提高,造成煤炭资源浪费和严重的环境问题,制约煤炭能源的可持续发展。

    随着我国经济的持续增长,如果不采取积极的措施实现煤炭的清洁高效利用,我国煤炭的需求量还将快速增长。据IEA预测,2020年我国CO2排放量将占全球29%,其它污染物排放也将持续增长,面临巨大的能源环境压力。

    在全球共同应对气候变化问题的国际形势下,碳减排成为世界瞩目的焦点,气候变化和低碳经济成为国内外煤炭利用技术发展过程中必须考虑的重要因素,也是节能和调整能源结构的重要原因。2009年11月,中国正式对外宣布,2020年单位GDP的CO2排放量比2005年下降40%~45%。

    因此,未来煤炭利用必须进一步实现清洁化。通过发展先进技术,提高煤炭利用效率,有效节约煤炭资源,少排放或者不排放SO2、NOx、烟尘等传统污染物以及CO2等温室气体,达到煤炭的清洁化利用,可以缓减或解决对环境的污染和破坏,是实现我国节能减排目标、改善环境、保障能源安全、积极应对国际气候变化的重要举措。

    “绿煤”路径

    目前,中国洁净煤技术的发展重点主要包括煤炭提质加工、高效洁净发电、清洁转化利用及工业锅炉等方面。

通过煤炭提质加工,为用户提供质量合格、稳定的商品煤,可提高煤炭后续利用的效率、有效节约煤炭资源、减少无效运输、降低污染。

    煤炭洗选可提高煤炭利用效率,节约能源,减少污染。研究表明,发电用煤灰分每降低1%,发热量增加200~360J/g,发电标煤耗下降2~5g/kWh;工业锅炉和窑炉燃用洗选煤,热效率可提高3%~8%。同时,由于煤炭质量的提高,可有效降低烟尘、SO2和NOx排放量,减少运输能力浪费,同时还可减少汽、柴油等发动机燃料的消耗,降低运输费用和煤炭价格。

    近几年我国原煤入选率提高较快。2009年全国原煤入洗量为14亿t,入洗率达45.9%。选煤厂向大型化方向发展。建成千万吨级选煤厂15座,最大规模达到35Mt/a,进入世界先进水平行列。模块化选煤厂快速发展,全国已投产和在建模块选煤厂110余座。高效的重介质选煤发展很快,在选煤工艺中所占比例已上升至45%左右,技术指标达到国际先进水平。节水型选煤技术得到完善、提高并推广应用,细粒煤分选和脱水技术有较大进展。

    受我国整体工业发展水平的限制,我国大型选煤设备的制造能力和可靠性有待提高;一些大型振动筛、大型离心脱水机、大型重介质分选机等关键设备仍需进口。新型干法和节水型选煤技术还需完善。

    “绿煤”的另一种路径是水煤浆。国内水煤浆的生产能力发展很快,自主设计生产的水平也有了显著提高。2005年国内第一条年产50万t水煤浆成套生产线在广东建成投产。据不完全统计,截至2010年底,全国各类制浆厂(燃料用)的设计生产能力已突破5000万t/年,生产和使用量已达到3000万t/年。随着水煤浆应用规模的不断扩大,制浆用煤正在从价高、量少、易成浆的中等变质程度的烟煤向较难成浆的低煤阶烟煤扩展。国家水煤浆工程技术研究中心成功开发的“低阶煤高浓度制浆技术”使制浆浓度提高3%~5%。

    随着近几年国际油价的持续上涨以及国内环保意识的逐步加强,节能、环保的水煤浆在我国得到迅速的推广应用。由于国家政策、锅炉效率等方面的原因,水煤浆的利用应集中在中、小型工业锅炉及窑炉上。

    水煤浆在推广应用过程中存在的主要问题是缺乏适合目前市场需求的水煤浆国家强制性标准。现行国家标准《水煤浆技术条件》GB/T18855—2008为非强制性标准,执行情况不佳,而且某些数值已不适应制浆用煤及工艺技术实际生产的需要,也无法适应当前环保需要。同时水煤浆锅炉的设计、安装、运行必须遵守一定的规范,才能达到较高的热效率和较低的排放水平。

    另一方面,动力配煤可以充分利用各种煤炭资源,结合动力煤用户对煤质要求确定动力煤煤质评价指标。电厂锅炉、工业锅炉及窑炉采用动力配煤后,实现了供煤质量稳定且符合设计要求,燃烧时可提高效率,节约燃料费用,减少SO2和TSP排放量,有很好的经济效益与环境效益。

    我国已经在枣庄、连云港等城市建成300万t/a动力配煤工程,提供的配煤产品性能稳定,发热量、挥发分、水分、硫分及灰分煤质指标等可以根据需要进行调节和控制。

    另外,型煤也能够节约能源,促使煤炭变绿。型煤主要有锅炉型煤、气化型煤、窑炉型煤等产品,型煤用量达到4000万t/年以上。型煤技术较成熟,工艺较简单,型煤生产的投资和运行成本比较低。燃用型煤可代替散煤和块煤,节煤在10%以上,可减少烟尘排放量,在配入脱硫剂后,还能脱除燃煤烟气中的二氧化硫。减排、节能、经济效益都很显著。但在推广应用中由于缺乏相关标准,型煤产品质量难以保障。

    清洁煤发电

    燃煤发电是我国煤炭的主要利用方向,从2000年以来发电用煤逐年增长,由5.58亿t增长到2008年的13.4亿t,发电用煤占煤炭消费总量的比重也由2000年的42%上升到近年来的50%左右。

    煤电是我国电力供应的主导,在我国电力结构中的比重一直占80%左右,2009年,我国电力装机总容量为8.74亿kW,年发电总量为3.68万亿kWh。其中,火电发电量为3.01万亿kWh,占80.3%。

    近年,我国燃煤发电的效率逐年增加,但仍比国际先进水平低,NOx和CO2排放造成的环境问题依然比较突出。因此,提高能效,减少污染物排放,特别是减少CO2的排放是煤炭高效洁净发电技术发展的主要方向。

    煤炭高效清洁发电主要通过提高发电效率,减少煤炭消耗,减少污染物排放和温室气体排放,也包括减少污染物排放的脱硫和脱氮等后处理技术。

    超临界火电技术已经进入推广应用阶段,具有机组容量大、发电效率高和环保性能好等特点。我国已拥有自主知识产权的60万kW超临界机组。2008年,60万kW级超临界湿冷机组的供电煤耗为315.14gce/kWh,最低可达299.77gce/kWh。2008年华能上安电厂的60万kW超临界直接空冷机组投产,节水率达75%~85%。截至2009年底,全国已投运的100万kW超临界机组达21台。

    超超临界发电技术是在超临界燃煤发电技术的基础上,进一步提高主蒸汽的温度和(或)压力等级来不断提高发电效率。以2006年华能玉环电厂100万kW等级超超临界机组投产为代表,我国开始拥有100万kW超超临界机组。截至2009年底,全国已投产运行的100万kW机组达到16台,还有14台百万千瓦超超临界机组新开工或续建。60万kW级超超临界机组的供电煤耗为300.18gce/kWh(统计9台机组的平均值),最低可达到293.10gce/kWh。

    目前,超(超)临界机组目前存在材料及装备研制不足、大型机组工程化经验不足等问题。

    循环硫化床锅炉(CFB)技术适于劣质煤和其它低热值燃料燃烧,并可进行炉内脱硫,在国内外得到推广应用。CFB燃烧效率一般可达97%~98%,锅炉效率与煤粉锅炉的相当,脱硫效率可达90%以上。

    我国是世界上亚临界循环流化床锅炉装机容量最多的国家,哈尔滨锅炉有限公司和东方锅炉有限公司已能自主开发300MW级电厂。600MW以上大型超临界循环流化床发电技术处于研发阶段。

    我国循环硫化床锅炉存在可用率较低、供电效率低、国产大型化装备研发制造不足、部分企业并未发挥循环流化床机组的技术特点等问题。

    整体煤气化联合循环(IGCC)发电技术处于工业示范阶段,具有热效率高、环保性能好、原料适应性广、节水和调峰能力强等特点。目前,全世界约有18座IGCC电站运行,包括在建项目共有近30座IGCC示范电站,总装机容量约8000MW。目前,我国也在筹建多座IGCC示范电站。

    烟气脱硫技术也是清洁煤发电的重要技术之一,该技术成熟,分为湿法、半干法和干法。湿法技术最为成熟,脱硫率最高可达90%以上,但投资较高、占地面积大,其中石灰石-石膏法(脱硫率>95%)应用最为广泛,占世界市场份额的90%。半干法技术脱硫率80%以上,我国也引进了多套装置。干法技术在我国已完成工业示范,进入推广阶段。2009年我国脱硫机组容量占火电装机容量的71%~72%(美国仅为47%),其中91%安装的是世界上应用最为广泛的石灰石-石膏法。

    我国正处于选择性催化还原法(SCR)烟气脱销项目示范阶段,新建脱硝装置中SCR工艺占70%以上。选择性非催化还原法(SNCR)在国内处于工业示范阶段,规模可配600MW级机组。

    未来求解

    以绿色煤炭为导向的高效洁净利用在中国有非常好的发展前景,不仅能够实现节能和保护环境,而且未来市场潜力巨大,其途径主要有以下几个方面。

    首先,发展煤炭提质加工,提高用煤质量。通过煤炭提质加工,为用户提供质量合格、稳定的商品煤,可提高煤炭后续利用的效率、有效节约煤炭资源、减少无效运输、降低污染。

    今后将逐步提高煤炭洗选加工比例,2020年将达到70%,使低质煤及褐煤提质加工技术得到规模化应用,长远发展目标是煤炭提质加工比例达到90%以上,大幅度提高煤炭质量。

    其次,推进燃煤发电和工业锅炉清洁化发展。在燃煤发电方面,积极发展超(超)临界发电技术和先进的烟气脱硫脱氮技术。今后新增装机容量中均为超(超)临界发电技术;现有落后的燃煤发电技术由先进的超临界技术和烟气净化技术替代。到2020年末,超(超)临界机组占燃煤发电机组的40%以上,循环流化床占8%左右。

    在燃煤工业锅炉方面,小型燃煤锅炉可采用清洁燃料替代,积极推行热电联产和集中供热,同时要加强先进燃煤工业锅炉技术的应用和锅炉改造工作。到2020年,锅炉总体热效率提高到70%以上。

    再次,科学有序、多元化发展煤制清洁燃料及化工。煤炭化工转化产业发展过程中要以资源合理利用、技术进步、环境保护为原则;同时注重下游产品的开发和示范。

    对于煤制醇醚等成熟煤化工技术,继续加大结构调整,淘汰落后装置,在路线、技术方面提升改造力度,加强市场协调和监管,促进能源综合利用效率和污染物治理水平有较大提高。煤制烯烃、煤制油、煤制天然气等现代煤化工项目处于产业化示范工程建设和试运行阶段,由于投资高,风险大,需要在示范工程投产后,稳定运行一个时期,进行全面总结,评价技术的先进性、可靠性、确定资源消耗指标、考核经济效益。综合来看,由于市场需求的多元化、技术成熟程度不同、能源效率不同、替代油气效果不同,煤制清洁燃料和化工品应多元化、阶段化发展。

    最后,加强IGCC、CCS和煤基多联产的研发、示范和应用。IGCC、CCS和煤基多联产是未来解决我国能源、环境、液体燃料短缺等问题的重点战略方向,能使煤炭利用过程对环境更加友好,将对环境的不良影响降到最低,有效应对日益严格的碳减排压力和环境保护压力,实现可持续发展。但目前技术还处于研究和示范阶段,应积极加强相关研发、示范和推广应用工作,做好技术和市场培育。

    【封面故事】

    科学产能与清洁化度应合理搭配

    —专访中国工程院前副院长、院士杜祥琬

    提高煤炭的科学产能和清洁化度,是中国未来发展绿色煤炭的最佳路径。

    文|本刊记者 王高峰

    广义上的“绿煤”,即煤炭的清洁和高效利用,它不仅仅是提高煤炭的使用效率,而是涵盖了煤炭整个产业链条,即煤炭的全生命周期,因此,从煤炭的开采、洗选、运输到煤炭的转化和利用等众多环节都有节能的必要。

    针对高碳能源的低碳化利用,中国工程院在近期的《中国能源中长期(2030、2050)发展战略研究报告》中,将煤炭变绿的路径进行了高度概括,提出了“科学产能”和“清洁化度”的概念。日前,《能源》杂志记者对中国工程院前副院长杜祥琬院士进行了专访。

    《能源》:2月底,中国工程院发布了中国能源中长期(2030、2050)发展战略研究报告,其中在煤炭的开采和利用方面提出了“科学产能”和“清洁化度”的概念,这两个概念提出的背景是什么?

    杜祥琬:过去的30年,中国经济高速增长,成就巨大,但也积累了一系列不平衡、不协调、不可持续的深层次矛盾。中国经济已走到了一个必须“转型发展”的关键期,即由比较粗放的发展转向科学发展,由资源的低效高消耗转向资源的节约高效利用,由牺牲环境转向环境友好,由投资、出口驱动转向内需、创新驱动,由低端产业的规模扩张转向高附加值高质量的发展。

    就能源而言,“十五”以来我国能源消费总量过快增长,10年增长2.2倍,给资源环境带来巨大压力。我国GDP目前占世界生产总值不到10%,但能源消耗已经高于20%,能源排放的污染气体居世界首位,温室气体占世界总量的25%,GDP的能耗、污染排放和碳排放都过高。

    国内生态环境制约因素不断加强。环境污染和生态破坏造成的损失占当年GDP的3%~4%,一些污染严重地区的环境污染损失已经占到GDP的7%以上。环境污染已对人体健康产生明显影响。城市空气中颗粒物污染导致的健康危害在城市病死因中所占比例达13%。环境污染与能源结构和粗放发展方式关系密切。

    资源和环境代价过重、结构不良、效率偏低和能源安全是我国能源存在的主要问题。这种背景下,我国能源必须改变粗放的发展方式,开创一条科学的、可持续发展的新型道路,必须“坚持以科学发展为主题、以加快转变经济发展方式为主线”谋划今后的发展。

    《能源》:如何理解这“科学产能”的概念,目前我国煤炭的生产是否符合科学产能?

    杜祥琬:科学产能是指在持续发展的储量条件下,具有与环境容量相匹配、和相应的安全和环保标准相符合的技术,将资源最大限度高效采出的能力。煤炭科学产能是指在安全、高效、洁净、环境友好的条件下生产煤炭。

    我国现有煤炭产量仅有1/3符合科学产能标准,1/3通过技改和投入能达到科学产能标准,而剩下1/3由于地质条件、技术等限制根本无法实现科学产能标准,应逐步予以淘汰。

    根据煤炭组专家的判断,符合科学开采的煤炭产能在20年后预计可达到34亿~38亿吨。假设2020年我国就可实现科学产能34亿吨(24亿吨标煤),再加上水电、油气、非水可再生能源以及核电等可预计产能,则2020年的科学供能约为40亿~42亿吨标煤。当然,实际的经济运行很难完全达到科学产能的要求,可能超过几亿吨,若超过很多,只有靠粗放挖煤来实现,导致资源、环境的约束进一步趋紧。

《能源》:怎样才能做到产能的更加科学?

    杜祥琬:首先应该强调节能和总量控制。节能、提效、合理控制能源需求,是能源战略之首。对我国这个人口大国,人均资源短缺的国家,必须确立“人均能耗应控制在显著低于美国等发达国家水平”的战略思想。美国的人口占世界总人口的5%,却消耗世界每年能源总量的20%,这样的人均能耗是不可取的。

    其次要努力实现煤炭的科学开发和洁净、高效利用与战略地位。煤炭目前是我国主力能源,煤炭的洗选、开采和利用必须改变粗放形态,走安全、高效、环保的科学发展道路,煤炭在我国总能耗中的比重也可能逐步下降,预期到2030年前后,我国能源发展将出现历史性转折点,煤炭年利用量越过峰值。2050年煤炭在我国总能耗中的比重可望减至40%、甚至35%以下,其战略地位将从主力能源调整为重要的基础能源。

    这一过程中,我们应该尽量降低煤炭消费增长速度,使煤炭消费总量较早达到峰值,使一次能源增量尽可能由洁净新能源提供。要树立“煤炭科学产能”新概念,实现煤炭安全高效生产、清洁高效利用。根据科学产能的要求,应该也可以把合理的煤炭安全产能控制在38亿吨以内。

    《能源》:您对未来中国实现低碳、高效和绿色发展还有怎样的建议?

    杜祥琬:在市场经济的大环境下,在粗放发展的惯性力作用极强的情况下,如果没有一只强有力的宏观调控的大手,就难以实施科学、绿色、低碳的能源战略。必须用强有力的政策手段,抓住“十二五”这个关键期,以降低GDP能源强度,控制能源消费增长速度和数量为抓手,促进发展方式加快转变,尽早走上重质量、重效率、绿色、低碳、节约、创新驱动的发展道路。

    在管理体制上,国家应设立能源统一主管部门,全面负责制定能源战略。用战略指导规划,规划落实战略。从经济政策上,要以有力的经济政策为杠杆,倒逼地方和企业节能减排的内在动力。完善能源立法,出台资源税、能耗税、排放税、碳税、物业税、调整能源价格、强化资源管理等政策,完善各类准入标准。

    另外,应尽快落实一批关键能源政策,包括进一步发展煤炭集约科学产能,尽快用筛分洗选煤替代动力原煤;除此之外,大力提倡绿色消费和生态文明理念,这些措施也有助于我国低碳、高效和绿色能源的实现。

新闻来源:《能源》杂志5月10日摄影:责任编辑:审核:

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