大气治理绕不开煤炭清洁燃烧

煤改气”工程初衷为环保

随着我国北方乃至全国冬季雾霾天气频发,冬季供暖带来的污染物排放与大气环境保护之间的矛盾日益尖锐。*加快改善生态环境特别是空气质量的决心也更加坚定。2017年的政府报告中指出,要加快解决燃煤污染,推进北方地区的清洁供暖。

北方地区每年到供暖季节,雾霾就格外严重,大量使用分散的燃煤小锅炉是加剧空气污染的重要原因之一。这些燃煤锅炉存在热效率低、高耗能、高污染等问题,造成的环境压力巨大。大范围、高强度的雾霾天气倒逼能源结构转型,全国许多地区采取调整能源结构的措施,以期采用清洁能源疏解日益严重的大气环境污染问题。

很多人认为燃煤耗能高、污染大,而节能减排必须靠燃气,天然气是清洁高效优质能源,它燃烧充分,产生的灰分含硫量和含氮量降至到非常低的水平。

许多地方“煤改气”工程大范围开展起来。大规模推行“煤改气”效果如何?天然气也是化石能源,也有清洁燃烧的问题,主要是燃烧过程中会产生大量氮氧化物。根据环保部门对天然气锅炉运行情况检测公布的资料,燃气工业锅炉运行中,氮氧化物排放浓度小于200毫克/立方米的只占35%,小于400毫克/立方米的占94%,大部分天然气锅炉氮氧化物排放浓度在300毫克/立方米左右。而以半焦为燃料的解耦燃烧锅炉,却可将氮氧化物排放量控制到200毫克/立方米以下,此外,煤气锅炉更可以把氮氧化物控制到100毫克/立方米以下。

雾霾的主要成份是PM2.5,生成PM2.5的罪魁又是氮氧化物,目前大规模“煤改气”中使用的天然气锅炉,对控制氮氧化物没有任何优势可言。目前在全国各地力推的“煤改气”工作,从公开记载的数据中,很难查到氮氧化物排放量是多少,“煤改气”前后氮氧化物有什么变化。

“煤改气”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为例,北京市主城区的燃煤锅炉绝大多数已经改为燃气锅炉,但是,PM2.5雾霾严重污染不仅没有消除,还有进一步加剧的趋势。原因就在于,“煤改气”大量增加排放的氮氧化物,加之汽车尾气排放的氮氧化物,是北京PM2.5雾霾日益严重的根本原因,而且有资料表明,北京空气中的氮氧化物已是二氧化硫的3倍。

当北京冬季处在静风或微风时,外地污染对北京影响较小,不到48小时本地空气就会达到严重污染,也就是说环境污染会很快达到极限,当氮氧化物排放量再增加15倍时。

雾霾天数不降反升的尴尬表明,北京的“煤改气”并不成功,并没有改善大气环境,尤其是没有减轻PM2.5造成的雾霾污染。实际上,把北京周围热电厂全部“煤改气”,产生的氮氧化物会更多,PM2.5也更多。

“煤改气”工程难以为继,多地被紧急叫停

我国的能源结构特点是“富煤贫油少气”,煤炭占*主导地位,油气供应则受制于人,2017年我国天然气对外依存度也达到了39%,价格上受制于外,并没有话语权。引入可再生资源的利用仍存在供给量、配套建设以及运营成本等诸多条件的限制;国内储气库储气能力不足,调峰压力难减。

而增加后处理设施也要大花钱,对天然气燃料还要长期补贴。部分地区输配价格不合理、供气层级较多,且层层加价的现象仍较显著。由于天然气价格市场化程度不够,在现行价格体系下,以北京为例,采暖“煤改气”后绝大部分居民家庭的燃气采暖支出超过了家庭可支配收入的3%。通过政府补贴,可将这一比例降低,但对地方财政将形成一定压力。

目前,大规模“煤改气”弊端已现,采暖设备安装不及时、基础设施不完善、配套资金落实不到位等现象屡屡发生。

早在去年底,环保部就曾下发《关于请做好散煤综合治理确保群众温暖过冬工作的函》特急文件,要求京津冀及周边“2+26”城市进入供暖季。提出“凡属(煤改气、煤改电工程)没有完工的项目或地方,继续沿用过去的燃煤取暖方式或其他替代方式。”

这些地方包括北京、天津、河北石家庄等。由此看来,“煤改气”工程的持久推进难以为继,今后还要面临更多考验。近日,中央环保督察组点名批评山西省太原市迎泽区禁煤“一刀切”,影响群众温暖过冬。虽属散煤使用、清洁取暖范围,但该事件让煤炭再次成为焦点。到底可不可以用煤,究竟怎么用煤,成为人们讨论的热点。

清洁供暖绕不开“煤炭清洁燃烧”问题

中国工程院院士、中国科学院大连化学物理研究所所长刘中民认为,当前,我国能源发展面临着*的挑战。一方面表现为能源安全形势严峻。富煤、少油、缺气是我国的能源特征,煤炭占*主导地位,油气供应则受制于人,2017年我国原油对外依存度已高达68%,天然气对外依存度也达到了39%;谢克昌也指出,中国工程院和国外机构的战略研判均表明,到2030年化石能源在中外一次能源中占比都在80%左右,其中煤炭占中国一次能源结构的50%左右;到2050年,煤炭、油气和非化石能源消费比例为4:3:3。

既然燃煤是造成环境污染的主要因素,只有啃下清洁煤技术这个硬骨头,采用清洁煤技术,改造火电厂,更新燃煤工业锅炉,实现煤炭的清洁利用,才是治理雾霾最有效的途径。清洁煤技术是当前世界各国解决环境问题的主导技术之一,也是国际上高技术竞争的一个重要领域。

实现了清洁高效利用的煤炭就是清洁能源

很多人认为燃煤耗能高、污染大,而节能减排必须靠燃气。清洁供暖不仅是利用可再生能源,采用煤炭清洁燃烧技术,实际上,煤炭是完全可以实现高效清洁利用的。利用新型高效燃烧工业锅炉或热电机组进行集中供热,替代传统的散烧煤小锅炉,也是清洁供暖的一种。这其中包括采用先进的煤粉燃烧技术等改造,以达到提高燃烧效率、减少排放的目标。

煤粉燃烧是一种先进的燃煤技术,具有燃烧速度快、燃尽率高、烟气热损失低等优点,被引入工业锅炉领域。90年代末,我国开始研发煤粉工业锅炉,2006年山西蓝天完成*台新型煤粉热水工业锅炉和*台新型煤粉蒸汽工业锅炉的工业设计,并成功投入运行。煤粉工业锅炉是一种先进工业锅炉换代技术,彻底改变了原有工业锅炉装备和技术,集成了多种现代工业技术成果,并与网络技术结合,有利于实施社会化管理和服务。推广新型高效煤粉工业锅炉系统,是实施洁净煤技术战略的重要组成部分。通过多种污染物脱除手段,煤粉工业锅炉在保持了煤粉燃烧技术原有优点的基础上,二氧化硫、烟尘等污染物的排放指标均达到标准要求,且对PM2.5细颗粒污染物也达到了很好的净化效果。

煤炭燃烧过程中释放二氧化硫、二氧化碳、氮氧化物等有害物质等,但空气污染的根源不在于煤炭,而是燃烧技术和污染物排放的治理不到位。

在脱硫和除尘方面,只要法规标准严格执行,在技术上、管理上和成本上,燃煤锅炉都可以达到天然气锅炉的排放标准,综合成本却比燃烧天然气低很多,也不会出现像天然气那样的供应不足问题。

做好煤炭清洁高效利用,加快技术创新,推动煤炭由燃料向燃料与原料并重我国石油化工产业在资源禀赋、加工结构和技术创新等方面尚有不足,而推动煤炭由燃料向燃料与原料并重,发展现代煤化工可弥补这些不足,煤化工与石油化工产业应协调发展,形成新的更合理的产业结构。据悉,大连化物所已探索出煤合成气直接制烯烃的新路线,摒弃了传统合成路线中高耗能的水煤气变换过程,有望为煤炭清洁高效转化利用提供变革性技术。

“即使传统煤化工的乙炔存在成本低、污染大、能耗高等问题,但通过技术创新也有出路。”金涌举例,通过技术创新,将氢等离子体与粉煤合成乙炔技术,可降低能耗35%,不排放废渣、废气,而且在此基础上可进一步深加工下游产品。

实际上,煤炭清洁高效利用在我国已经提倡多年,得到了*政策的大力支持,并被列入“面向2030*重大项目”。应尽快出台*标准,大力推广洁净煤技术。*能源局、环境保护部等主管部门尽快制定洁净煤技术行业标准,对各种洁净煤技术加以甄别和认证,并予以推广,改变目前各地一刀切的限煤政策。此外,还应该加大对洁净煤技术、专有装备、产业化示范项目的政策扶持。建议*有关部门就洁净煤技术、专有装备、产业化示范项目建立*层面专项基金,并加大已有政策扶持力度。

实现大气污染治理,解决北方清洁供暖难题,是生态环境保护、关注民生利国利民的大事,应在战略规划,政策制定与执行中应因地制宜,采用多种能源联动协同开发利用。在当前和今后相当长的时期内,煤炭仍在一次能源中占据主导地位,只有啃下煤炭清洁利用这块硬骨头,在煤炭开发、加工、转化、应用过程中,提高效率、减少污染,开发与广泛应用洁净煤技术,才是解决能源环境问题的关键。