煤炭行业节能减排,任重而道远
——《煤炭清洁高效利用行动计划(2015-2020年)》解读
为贯彻中央财经领导小组第六次会议和新一届国家能源委员会首次会议精神,落实《国务院办公厅关于印发能源发展战略行动计划(2014-2020年)的通知》(国办发〔2014〕31号)和《关于促进煤炭安全绿色开发和清洁高效利用的意见(国能煤炭〔2014〕571号)要求,加快推动能源消费革命,进一步提高煤炭清洁高效利用水平,有效缓解资源环境压力,特制定《煤炭清洁高效利用行动计划(2015-2020年)》(下简称《计划》)。现将有关情况解读如下:
一、《计划》制定的背景及意义
近年来,我国多个地区出现较大范围的雾霾现象,而在众多的污染源中,燃煤是一种比较重要的污染源。煤炭是我国的主体能源和重要工业原料,近年来,煤炭工业取得了长足发展,煤炭产量快速增长,生产力水平大幅提高,为经济社会健康发展做出了突出贡献,但煤炭利用方式粗放、能效低、污染重等问题没有得到根本解决。2月底《穹顶之下》后,煤炭行业环保问题被推上风口浪尖。
我国煤炭对环境的影响主要出现在开采、运输与利用之中,其中煤炭利用对环境的污染最大。我国煤炭消费的形式的直接燃烧,我国约有近一半的煤炭用于燃煤发电,煤炭的直接燃烧对于环境产生的煤烟型污染比较严重。数据显示,2013年全国废气中二氧化硫排放量2043.9万吨。其中,工业二氧化硫排放量为1835.2万吨,占比为89.8%。全国废气中烟(粉)尘排放量1278.1万吨。其中,工业烟(粉)尘排放量为1094.6万吨,占比达85.6%。
从我国能源结构和发展战略角度看,能源供应和安全事关我国现代化建设全局,以煤炭为主体的能源消费结构短期内难以发生重大改变,必须将煤炭利用作为能源战略的重点。绿色开发、清洁利用,亟须推动煤炭行业生产与消费革命。
二、《计划》所涉七大重点任务
1、推进煤炭洗选和提质加工,提高煤炭产品质量。
2、发展超低排放燃煤发电,加快现役燃煤机组升级改造。
3、改造提升传统煤化工产业,稳步推进现代煤化工产业发展。
4、实施燃煤锅炉提升工程,推广应用高效节能环保型锅炉。
5、开展煤炭分质分级梯级利用,提高煤炭资源综合利用效率。
6、加大民用散煤清洁化治理力度,减少煤炭分散直接燃烧。
7、推进废弃物资源化利用,减少污染物排放
三、重点解读:
《计划》主要目标就是节能减排,其中七大重点任务所涉领域可归纳为两部分:第一,节能。提高燃煤利用率,降低标煤消耗率,开展煤炭分质分级梯级利用,提高煤炭资源综合利用效率。第二,减排。从提高煤炭质量、减少煤炭分散直接燃烧以及推进废弃物资源化利用来降低环境污染。
1、节能
提高燃煤利用效率:《计划》主要目标:全国新建燃煤发电机组平均供电煤耗低于300克标准煤/千瓦时,燃煤工业锅炉平均运行效率比2013年提高5个百分点;现役燃煤发电机组改造后平均供电煤耗低于310克/千瓦时,电煤占煤炭消费比重提高到60%以上;燃煤工业锅炉平均运行效率比2013年提高8个百分点。鼓励煤-化-电-热一体化发展,加强各系统耦合集成。在具备条件的地区推进煤化工与发电、油气化工、钢铁、建材等产业间的耦合发展,实现物质的循环利用和能量的梯级利用,降低生产成本、资源消耗和污染排放。目前典型常规发电机组电煤日耗处于285至337克/千瓦时不等,装机容量偏低的机组耗煤量较高。
表1:典型常规燃煤发电机组供电煤耗参考值
单位:克/千瓦时 | ||||
机组类型 | 新建机组 | 现役机组 | ||
设计供电煤耗 | 生产供电煤耗 | |||
平均水平 | 先进水平 | |||
100万千瓦级超超临界 | 湿冷 | 282 | 290 | 285 |
空冷 | 299 | 317 | 302 | |
60万千瓦级超超临界 | 湿冷 | 285 | 298 | 290 |
空冷 | 302 | 315 | 307 | |
60万千瓦级超临界 | 湿冷 | 303(循环流化床) | 306 | 297 |
空冷 | 320(循环流化床) | 325 | 317 | |
60万千瓦级亚临界 | 湿冷 | — | 320 | 315 |
空冷 | — | 337 | 332 | |
30万千瓦级超临界 | 湿冷 | 310(循环流化床) | 318 | 313 |
空冷 | 327(循环流化床) | 338 | 335 | |
30万千瓦级亚临界 | 湿冷 | — | 330 | 320 |
空冷 | — | 347 | 337 |
资料来源:Mysteel煤焦部
从上表可以看出,无论是新建还是现役燃煤机组,装机容量较低的机组耗煤量偏高,30万千瓦级亚临界发电机组现役平均水平高达347克/千瓦时,若现役燃煤发电机组改造后平均供电煤耗低于310克/千瓦时,那么改造小容量发电机组、淘汰落后不达标小火电机组成为节能工作的重点。
开展煤炭分质分级梯级利用,逐步实现“分质分级、能化结合、集成联产”的新型煤炭利用方式。鼓励煤-化-电-热一体化发展,加强各系统耦合集成。在具备条件的地区推进煤化工与发电、油气化工、钢铁、建材等产业间的耦合发展,实现物质的循环利用和能量的梯级利用,降低生产成本与资源消耗。
所谓低阶煤,是指处于低变质阶段的煤,根据煤化程度,可分为低变质烟煤(包括长焰煤、不黏煤、弱黏煤)和褐煤。我国探明煤炭资源储量14842.9亿吨,其中低阶煤占59%,约8757.3亿吨。2013年,全国煤炭产量36.8亿吨,其中低阶煤产量18亿吨,占49%;全国煤炭消费量36.5亿吨,其中低阶煤消费量19.2亿吨,占52.6%。
对于煤炭分阶利用,促进清洁利用以及能化转换远比低热值燃煤厂发展的意义大,对于低阶煤而言,其煤化程度低、挥发分高、水含量高,直接燃烧或气化效率低。而其有机质化学结构中侧链较多,有机质元素组成中氢氧含量较高,可以以最小的能耗和物耗,通过热解方式,获取所需的清洁能源和化学品。因此,能化结合是低阶煤未来发展的主方向,但是这种集成联产的方式若不纳入国家重点研发计划,那么空有理想也是徒然的。
2、减排
推进煤炭洗选和提质加工,提高煤炭产品质量。《计划》指出,到2017年,全国原煤入选率达到70%以上。煤炭洗选是我国节能减排的重要措施。根据中国煤炭加工利用协会的有关数据,每洗选1亿吨原煤,可排除灰分约1300万吨、硫分近35万吨,减少二氧化硫排放达49万吨,排除1800多万吨煤矸石。同时,利用洗选煤为燃料,可提高燃煤效率10%~15%,每洗选1亿吨原煤,可节约1000万吨~1500万吨煤炭。若我国煤炭全部洗选使用(2014年原煤产量为38.7亿吨),每年则可节约3亿多吨煤。
表2:历年原煤产量、入选煤量及入选率
年份 | 原煤产量(万吨) | 入选原煤量(万吨) | 入选率 |
1980 | 62013 | 11372 | 18.40% |
1985 | 87228 | 14284 | 16.40% |
1990 | 107930 | 19088 | 17.70% |
1995 | 129218 | 20172 | 15.60% |
2000 | 100000 | 33665 | 33.70% |
2005 | 219000 | 70300 | 32.00% |
2010 | 323500 | 16466 | 50.90% |
2014 | 387000 | 239940 | 62% |
2015E | 390000(按规划) | 253500 | 0.65 |
数据来源:钢联大宗商品数据终端、Mysteel煤焦部
建国后,我国洗煤发展加快,大致可分为以下四个阶段,即洗煤保钢、洗煤节能、快速发展和节能减排期。第一阶段为起步期(1949-1980年)原煤入选比例从7.67%提高至18.4%;第二阶段(1981-2000年)洗煤节能期,这一阶段我国能源供应一度出现极度紧张的状况,国家非常重视节能,在此期间原煤入选比例提升至33.7%;第三阶段(2001-2010年)快速发展期,我国煤炭生产与消费大量增加,造成大气污染与环境问题引起各方的关注,许多省市出台燃煤质量标准管控,促进用煤、产煤企业重视煤炭质量,促进煤炭尤其是动力煤的洗选;第四阶段为2011-2015年,《十二五能源规划》要求着力加快能源生产和利用方式变革,强化节能优先战略,全面提升能源开发转化和利用效率,控制能源消费总量,构建安全、稳定、经济、清洁的现代能源产业体系。
图1:历年原煤入选率走势
数据来源:Mysteel煤焦部
《计划》指出到2017年,全国原煤入选率达到70%以上。实现70%的洗选率存在一定难度。主要困难并非在于洗选工艺以及技术层面上,而在于产煤与用煤企业的态度。优质洗选煤对应着较高的销售价格,这对于燃煤用户而言需求并不强烈,核心问题就是燃煤成本及监管力度。
目前,我国炼焦用煤、化工用煤、冶炼喷吹用煤已经全部为洗选精煤,虽然动力煤也在大规模洗选调质,但是动力煤入选比例还很低,不到50%,因为动力煤入选后销售价格高。国外煤炭入选率为60~100%,美国煤田大多数的原煤灰分低,约10%,可选性为易选,入选率约60%。动力煤入选率不高的主要原因是现有标准已落后于经济发展需要。有关部门虽制定多个用煤标准,但大多只是指导性、推荐性,不具有强制约束力。因此,许多企业仍在使用原煤,而不愿使用洗选动力煤,造成严重的燃煤污染、用煤设备的加速磨损和大量运力的浪费。
加大民用散煤清洁化治理力度,减少煤炭分散直接燃烧。自2015年1月1日起,根据《商品煤质量管理暂行办法》规定,京津冀及周边地区、长三角、珠三角限制销售和使用灰分(Ad)≥16%、硫分(St,d)≥1%的散煤。《计划》指出制定更严格的民用煤炭产品质量地方标准。加快修订优质散煤、低排放型煤等民用煤炭产品质量的地方标准,对硫分、灰分、挥发分、排放指标等进行更严格的限制,不符合标准的煤炭产品不允许销售。推行优质、低排放煤炭产品替代劣质散煤机制,全面禁止劣质散煤的销售。
据了解,动力煤主要包括发电和建材用煤(以水泥用煤量最大,其次为玻璃、砖、瓦等),约占80%,其余20%主要作为一般工业锅炉和生活用煤。环境保护部的资料显示,每年工业锅炉、家庭取暖、餐饮用煤等“散煤”消耗量在6亿~7亿吨,排放二氧化硫接近1000万吨,与电力行业的二氧化硫排放齐平;排放氮氧化物320多万吨,位列第三,仅次于电力和机动车。这些分散使用的"散煤",占煤炭总量近1/5,大多低空排放,比集中燃烧造成的污染严重的多,无法与火力发电一样,采用环保装置脱硫、脱硝、除尘。工业锅炉和农村取暖是散煤污染的治理重点,但是其点多面广的主要特征决定了其在治理过程中的难点以及可能产生的较长周期的治理时间。
推进废弃物资源化利用。目前煤炭生产过程中产生的废弃物为煤矸石、煤泥、煤矿瓦斯、矿井水等资源。《计划》指出到2020年,煤矸石综合利用率不低于80%;煤矿瓦斯抽采利用率达到60%,在水资源短缺矿区、一般水资源矿区、水资源丰富矿区,矿井水或露天矿矿坑水利用率分别不低于95%、80%、75%;煤矿塌陷土地治理率达到80%以上,排矸场和露天矿排土场复垦率达到90%以上。
目前,我国煤矸石综合利用规模稳步增长。煤矸石综合利用率由1998年的41%提高至2013年的64%。其中,发电占利用总量的32%,生产建材占利用总量的12%,土地复垦、筑路等占利用总量的56%。预计2015年煤矸石排放量将接近8亿吨,累计堆存量45亿吨,形成的煤矸石山2600多座,占地1.3万公顷,目前煤矸石堆存数据仍十分庞大。
2014年前三季度全国抽采瓦斯利用量27.85亿立方米,利用率达到31.7%,其中19.10亿立方米用于发电,8.75亿立方米用于民用。我国煤矿瓦斯抽采利用率较低的原因在于,第一,煤矿瓦斯抽采随着煤矿开采深度的加大难度增加;第二,玩死抽采技术与装备落后;基础理论研究和技术创新不够;第三,煤矿瓦斯利用因地处偏远受制约;第四,国家税收、财政等鼓励政策力度不足。
根据煤炭工业协会统计的吨煤涌水量均值约2.1立方米计算,自2014年起,每年煤炭新增开采量较前一年度增加2.8%。以2014年为例,2014年较2013年开采量增加约1.04亿吨,按我国煤炭井下开采吨煤涌水量均值2.1立方米计算,2014年度新增矿井水处理量约2.18亿立方米。
四、总结
《煤炭清洁高效利用行动计划(2015-2020年)》尘埃落定,给十三五期间煤炭行业的发展绘以蓝图,节能减排仍为十三五主题。无论是从提高原煤入洗率还是提高燃煤利用效率抑或是分质分级利用,提高煤炭资源综合利用效率的宗旨没有变,对于资源性产品的节能引导方向没有变。而提高煤炭产品质量、减少煤炭分散直接燃烧以及推进废弃物资源化利用则从环保角度为十三五期间煤炭行业的发展给予规范和约束。煤炭行业十三五蓝图固然美好,但在实施中理论、技术、区域、政策等难题不无存在。煤炭行业节能减排,任重而道远。
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