大氣治理繞不開煤炭清潔燃燒

“煤改氣”工程初衷為環(huán)保

隨著我國北方乃至全國冬季霧霾天氣頻發(fā),冬季供暖帶來的污染物排放與大氣環(huán)境保護之間的矛盾日益尖銳。國家加快改善生態(tài)環(huán)境特別是空氣質(zhì)量的決心也更加堅定。2017年的政府報告中指出,要加快解決燃煤污染,推進北方地區(qū)的清潔供暖。

北方地區(qū)每年到供暖季節(jié),霧霾就格外嚴重,大量使用分散的燃煤小鍋爐是加劇空氣污染的重要原因之一。這些燃煤鍋爐存在熱效率低、高耗能、高污染等問題,造成的環(huán)境壓力巨大。大范圍、高強度的霧霾天氣倒逼能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型,全國許多地區(qū)采取調(diào)整能源結(jié)構(gòu)的措施,以期采用清潔能源疏解日益嚴重的大氣環(huán)境污染問題。

很多人認為燃煤耗能高、污染大,而節(jié)能減排必須靠燃氣,天然氣是清潔高效優(yōu)質(zhì)能源,它燃燒充分,產(chǎn)生的灰分含硫量和含氮量降至到非常低的水平。

許多地方“煤改氣”工程大范圍開展起來。大規(guī)模推行“煤改氣”效果如何?天然氣也是化石能源,也有清潔燃燒的問題,主要是燃燒過程中會產(chǎn)生大量氮氧化物。根據(jù)環(huán)保部門對天然氣鍋爐運行情況檢測公布的資料,燃氣工業(yè)鍋爐運行中,氮氧化物排放濃度小于200毫克/立方米的只占35%,小于400毫克/立方米的占94%,大部分天然氣鍋爐氮氧化物排放濃度在300毫克/立方米左右。而以半焦為燃料的解耦燃燒鍋爐,卻可將氮氧化物排放量控制到200毫克/立方米以下,此外,煤氣鍋爐更可以把氮氧化物控制到100毫克/立方米以下。

霧霾的主要成份是PM2.5,生成PM2.5的罪魁又是氮氧化物,目前大規(guī)模“煤改氣”中使用的天然氣鍋爐,對控制氮氧化物沒有任何優(yōu)勢可言。目前在全國各地力推的“煤改氣”工作,從公開記載的數(shù)據(jù)中,很難查到氮氧化物排放量是多少,“煤改氣”前后氮氧化物有什么變化。

“煤改氣”效果不理想:津京冀PM2.5中氮氧化物是二氧化硫的三倍

以北京市為例,北京市主城區(qū)的燃煤鍋爐絕大多數(shù)已經(jīng)改為燃氣鍋爐,但是,PM2.5霧霾嚴重污染不僅沒有消除,還有進一步加劇的趨勢。原因就在于,“煤改氣”大量增加排放的氮氧化物,加之汽車尾氣排放的氮氧化物,是北京PM2.5霧霾日益嚴重的根本原因,而且有資料表明,北京空氣中的氮氧化物已是二氧化硫的3倍。

當北京冬季處在靜風(fēng)或微風(fēng)時,外地污染對北京影響較小,不到48小時本地空氣就會達到嚴重污染,也就是說環(huán)境污染會很快達到極限,當?shù)趸锱欧帕吭僭黾?5倍時。

霧霾天數(shù)不降反升的尷尬表明,北京的“煤改氣”并不成功,并沒有改善大氣環(huán)境,尤其是沒有減輕PM2.5造成的霧霾污染。實際上,把北京周圍熱電廠全部“煤改氣”,產(chǎn)生的氮氧化物會更多,PM2.5也更多。

“煤改氣”工程難以為繼,多地被緊急叫停

我國的能源結(jié)構(gòu)特點是“富煤貧油少氣”,煤炭占絕對主導(dǎo)地位,油氣供應(yīng)則受制于人,2017年我國天然氣對外依存度也達到了39%,價格上受制于外,并沒有話語權(quán)。引入可再生資源的利用仍存在供給量、配套建設(shè)以及運營成本等諸多條件的限制;國內(nèi)儲氣庫儲氣能力不足,調(diào)峰壓力難減。

而增加后處理設(shè)施也要大花錢,對天然氣燃料還要長期補貼。部分地區(qū)輸配價格不合理、供氣層級較多,且層層加價的現(xiàn)象仍較顯著。由于天然氣價格市場化程度不夠,在現(xiàn)行價格體系下,以北京為例,采暖“煤改氣”后絕大部分居民家庭的燃氣采暖支出超過了家庭可支配收入的3%。通過政府補貼,可將這一比例降低,但對地方財政將形成一定壓力。

目前,大規(guī)模“煤改氣”弊端已現(xiàn),采暖設(shè)備安裝不及時、基礎(chǔ)設(shè)施不完善、配套資金落實不到位等現(xiàn)象屢屢發(fā)生。

早在去年底,環(huán)保部就曾下發(fā)《關(guān)于請做好散煤綜合治理確保群眾溫暖過冬工作的函》特急文件,要求京津冀及周邊“2+26”城市進入供暖季。提出“凡屬(煤改氣、煤改電工程)沒有完工的項目或地方,繼續(xù)沿用過去的燃煤取暖方式或其他替代方式。”

這些地方包括北京、天津、河北石家莊等。由此看來,“煤改氣”工程的持久推進難以為繼,今后還要面臨更多考驗。近日,中央環(huán)保督察組點名批評山西省太原市迎澤區(qū)禁煤“一刀切”,影響群眾溫暖過冬。雖屬散煤使用、清潔取暖范圍,但該事件讓煤炭再次成為焦點。到底可不可以用煤,究竟怎么用煤,成為人們討論的熱點。

清潔供暖繞不開“煤炭清潔燃燒”問題

中國工程院院士、中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所所長劉中民認為,當前,我國能源發(fā)展面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。一方面表現(xiàn)為能源安全形勢嚴峻。富煤、少油、缺氣是我國的能源特征,煤炭占絕對主導(dǎo)地位,油氣供應(yīng)則受制于人,2017年我國原油對外依存度已高達68%,天然氣對外依存度也達到了39%;謝克昌也指出,中國工程院和國外機構(gòu)的戰(zhàn)略研判均表明,到2030年化石能源在中外一次能源中占比都在80%左右,其中煤炭占中國一次能源結(jié)構(gòu)的50%左右;到2050年,煤炭、油氣和非化石能源消費比例為4:3:3。

既然燃煤是造成環(huán)境污染的主要因素,只有啃下清潔煤技術(shù)這個硬骨頭,采用清潔煤技術(shù),改造火電廠,更新燃煤工業(yè)鍋爐,實現(xiàn)煤炭的清潔利用,才是治理霧霾最有效的途徑。清潔煤技術(shù)是當前世界各國解決環(huán)境問題的主導(dǎo)技術(shù)之一,也是國際上高技術(shù)競爭的一個重要領(lǐng)域。

實現(xiàn)了清潔高效利用的煤炭就是清潔能源

很多人認為燃煤耗能高、污染大,而節(jié)能減排必須靠燃氣。清潔供暖不僅是利用可再生能源,采用煤炭清潔燃燒技術(shù),實際上,煤炭是完全可以實現(xiàn)高效清潔利用的。利用新型高效燃燒工業(yè)鍋爐或熱電機組進行集中供熱,替代傳統(tǒng)的散燒煤小鍋爐,也是清潔供暖的一種。這其中包括采用先進的煤粉燃燒技術(shù)等改造,以達到提高燃燒效率、減少排放的目標。

煤粉燃燒是一種先進的燃煤技術(shù),具有燃燒速度快、燃盡率高、煙氣熱損失低等優(yōu)點,被引入工業(yè)鍋爐領(lǐng)域。90年代末,我國開始研發(fā)煤粉工業(yè)鍋爐,2006年山西藍天完成第一臺新型煤粉熱水工業(yè)鍋爐和第一臺新型煤粉蒸汽工業(yè)鍋爐的工業(yè)設(shè)計,并成功投入運行。煤粉工業(yè)鍋爐是一種先進工業(yè)鍋爐換代技術(shù),徹底改變了原有工業(yè)鍋爐裝備和技術(shù),集成了多種現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)成果,并與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合,有利于實施社會化管理和服務(wù)。推廣新型高效煤粉工業(yè)鍋爐系統(tǒng),是實施潔凈煤技術(shù)戰(zhàn)略的重要組成部分。通過多種污染物脫除手段,煤粉工業(yè)鍋爐在保持了煤粉燃燒技術(shù)原有優(yōu)點的基礎(chǔ)上,二氧化硫、煙塵等污染物的排放指標均達到標準要求,且對PM2.5細顆粒污染物也達到了很好的凈化效果。山西藍天環(huán)保設(shè)備有限公司郎鳳娥介紹說。

郎鳳娥認為,煤炭燃燒過程中釋放二氧化硫、二氧化碳、氮氧化物等有害物質(zhì)等,但空氣污染的根源不在于煤炭,而是燃燒技術(shù)和污染物排放的治理不到位。在脫硫和除塵方面,只要法規(guī)標準嚴格執(zhí)行,在技術(shù)上、管理上和成本上,燃煤鍋爐都可以達到天然氣鍋爐的排放標準,綜合成本卻比燃燒天然氣低很多,也不會出現(xiàn)像天然氣那樣的供應(yīng)不足問題。

做好煤炭清潔高效利用,加快技術(shù)創(chuàng)新,推動煤炭由燃料向燃料與原料并重成

我國石油化工產(chǎn)業(yè)在資源稟賦、加工結(jié)構(gòu)和技術(shù)創(chuàng)新等方面尚有不足,而推動煤炭由燃料向燃料與原料并重,發(fā)展現(xiàn)代煤化工可彌補這些不足,煤化工與石油化工產(chǎn)業(yè)應(yīng)協(xié)調(diào)發(fā)展,形成新的更合理的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。據(jù)悉,大連化物所已探索出煤合成氣直接制烯烴的新路線,摒棄了傳統(tǒng)合成路線中高耗能的水煤氣變換過程,有望為煤炭清潔高效轉(zhuǎn)化利用提供變革性技術(shù)。

“即使傳統(tǒng)煤化工的乙炔存在成本低、污染大、能耗高等問題,但通過技術(shù)創(chuàng)新也有出路。”金涌舉例,通過技術(shù)創(chuàng)新,將氫等離子體與粉煤合成乙炔技術(shù),可降低能耗35%,不排放廢渣、廢氣,而且在此基礎(chǔ)上可進一步深加工下游產(chǎn)品。

實際上,煤炭清潔高效利用在我國已經(jīng)提倡多年,得到了國家政策的大力支持,并被列入“面向2030國家重大項目”。應(yīng)盡快出臺國家標準,大力推廣潔凈煤技術(shù)。國家能源局、環(huán)境保護部等主管部門盡快制定潔凈煤技術(shù)行業(yè)標準,對各種潔凈煤技術(shù)加以甄別和認證,并予以推廣,改變目前各地一刀切的限煤政策。此外,還應(yīng)該加大對潔凈煤技術(shù)、專有裝備、產(chǎn)業(yè)化示范項目的政策扶持。建議國家有關(guān)部門就潔凈煤技術(shù)、專有裝備、產(chǎn)業(yè)化示范項目建立國家層面專項基金,并加大已有政策扶持力度。

實現(xiàn)大氣污染治理,解決北方清潔供暖難題,是生態(tài)環(huán)境保護、關(guān)注民生利國利民的大事,應(yīng)在戰(zhàn)略規(guī)劃,政策制定與執(zhí)行中應(yīng)因地制宜,采用多種能源聯(lián)動協(xié)同開發(fā)利用。在當前和今后相當長的時期內(nèi),煤炭仍在一次能源中占據(jù)主導(dǎo)地位,只有啃下煤炭清潔利用這塊硬骨頭,在煤炭開發(fā)、加工、轉(zhuǎn)化、應(yīng)用過程中,提高效率、減少污染,開發(fā)與廣泛應(yīng)用潔凈煤技術(shù),才是解決能源環(huán)境問題的關(guān)鍵。