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清洁用煤是治霾重要举措 煤炭浆体化应用生逢其时

时间:[2015-03-31]  来源:作者:

2015年03月13日08:29  
  来源:经济参考报   

      近年来,从京津冀到长三角、珠三角,全国多地都出现了惊人的雾霾现象。毫不夸张地说,雾霾时下已成为国人心头挥之不去的隐痛。如何减少PM2.5排放、重回碧水蓝天?坐而论道者有之,起而行之者亦有之。青岛特利尔集团显然属于后者。

      据介绍,该公司研发成功的清洁煤锅炉(又称环保锅炉)技术,在水煤浆行业发展史上具有里程碑的意义,能够有效减少PM2.5排放。一项来自山东省分析测试中心的权威检测表明,特利尔的环保锅炉产生的燃煤排放已优于国标,和天然气的洁净排放非常接近,一些指标甚至优于天然气排放。

      “之所以能够达到比肩天然气的微零排放水平,是因为我们创造性地研发了复合碳浆清洁应用技术。该技术包含煤基清洁应用的全过程技术:燃料清洁加工技术、燃料清洁燃烧技术、燃烧后清洁处理技术,形成了特利尔从事节能环保产业的三大核心技术。”青岛特利尔集团董事长李瑞国说。

      李瑞国口中的复合碳浆,其实就是煤炭清洁利用形式之一的水煤浆的升级产品。独特之处在于,复合碳浆是通过科技创新,在水煤浆基础上研发改变了水煤浆成分,拓展了水煤浆单一的燃料功能,具有减少污染物产生的环保功能。

      虽然关于雾霾形成的根本原因,目前还是众说纷纭、莫衷一是。但毫无疑问,不清洁用煤排放出的大气污染物难辞其咎。在这种情况下,水煤浆技术的升级,或者说复合碳浆研发的成功,自然是一大利好信息。鉴于我国“富煤、贫油、少气”的能源国情,有专家认为,以复合碳浆技术为代表的水煤浆行业正迎来黄金发展机遇,其市场规模及前景相当可观。

      行业发展史已超40年

      青岛特利尔进入水煤浆行业不满十年,但水煤浆行业至少已有40多年的发展史。有关资料显示,早在1891年,英国就已公布了用泵输送水和煤的专利,但直到1971年美国亚利桑那州投入建设了一条名为Black mesa管道系统后,水煤浆输送才获得真正商业上的应用。据悉, 20世纪70年代为应对石油危机,美国、日本、瑞典等国家大力开发以煤代油技术,水煤浆技术由此应运而生。

      改革开放后,水煤浆技术正式进入中国。1984年,《纺织导报》刊登了一篇《北京印染厂水煤浆试验概况》。该文明确指出,“用水煤浆代替石油燃烧的经济效益将会越来越显著”。1985年,我国第一条水煤浆小型工业生产线在辽宁抚顺矿务局胜利煤矿建成,每年可制备出高浓度的水煤浆2万吨。

      总体来说,全球水煤浆行业一直发展得不温不火,但在中国却是一枝独秀。据业内人士介绍,经过数十年的科技攻关和生产实践,中国水煤浆技术已达到国际先进水平,水煤浆厂数量和总生产能力均居世界第一,而且已经进入工业推广应用阶段。据不完全统计,仅山东一省,水煤浆生产厂家就有青岛特利尔、枣庄八一燎原、东营胜利电厂等12家,年产量超过290万吨。而研究也表明,中国拥有丰富的制浆原料煤,这也奠定了水煤浆行业可持续发展的基础。

      “水煤浆和煤不能划等号。”李瑞国强调,“它是一种新型、高效、清洁的煤基燃料,是当今煤炭清洁利用技术的重要组成部分。”那么,水煤浆到底是什么模样呢?是在煤炭中加水打成的浆状物吗?面对这样的疑问,特利尔公司工作人员取来一小瓶水煤浆样品。从外表看,水煤浆有点像石油,乌黑发亮。用铅笔搅一搅,感觉很黏稠。据介绍,水煤浆含有约70%左右的煤炭,1%左右的化学添加剂,剩下的都是水。水煤浆添加剂有多种,不可缺少的是降粘分散剂与常规稳定剂。其中分散剂最为重要,它直接影响着水煤浆的质量和制备成本。

      作为洁净煤技术之一,水煤浆在制备、运输、存储上比煤粉和原煤要便捷、安全、环保。据中国矿业大学教授徐志强介绍,水煤浆的特性主要表现为:第一,水煤浆制备、储运全封闭,避免了传统煤炭装、储、运中带来的环境污染;第二,水煤浆可经长管道距离输送,减少了运输过程中的损失,是解决煤炭运输问题的方法之一;第三,水煤浆的燃烧效率可达99%,中小燃煤锅炉热效率在60%左右,而燃用水煤浆可达85%以上,因此中小燃煤锅炉燃烧水煤浆可节煤1/3以上,在提高煤炭利用效率的同时也减少污染物的排放;第四,燃烧水煤浆火焰中心温度比燃油、燃气低约100℃,且水蒸汽具有还原作用,因此燃烧水煤浆可显著减少NOx的排放。

      国内水煤浆应用目前主要集中在电站锅炉,中小燃油、燃气、燃煤工业锅炉,陶瓷等建材领域和煤化工领域。其中,煤化工领域使用的水煤浆量已超过燃料水煤浆的使用量。而燃料水煤浆主要应用将是中小工业锅炉。鉴于水煤浆的诸多优势,越来越多的有识之士呼吁加大其在国内的推广力度。

      复合碳浆引发行业革命

      成立于2007年的青岛特利尔环保锅炉工程有限公司,是水煤浆行业的新秀。虽说是新秀,却有股初生牛犊不怕虎的锐气,目前已呈现后来者居上的发展态势。据了解,自创业至今,特利尔在技术研发上不断创新,目前已经获得国家认可的20余项专利技术认证。备受关注的水煤浆升级产品——复合碳浆,就是由特利尔研发成功的。

      李瑞国说,“我们通过科技创新,技术升级,在水煤浆技术基础上,将产品升级为复合碳浆。”据他介绍,复合碳浆是一种由65%的煤基、29%的水、6%的功能剂组成的,能够高效洁净燃烧,减少污染物排放的复合流体燃料。

      与普通水煤浆比,复合碳浆主要多了5%的功能剂,如脱硫剂、脱硝剂。“打个比方,就像给煤炭里面加了一服中药,给高排放高污染的煤炭治治病。”李瑞国解释。

      在复合碳浆制备技术方面,特利尔经过多年的研究和实践,积累了相当丰富的经验,无论在技术上还是在服务流程上,均达到了国内领先,从年产5万吨到50万吨复合碳浆生产线,都取得了较好的业绩。

      值得一提的是,特利尔目前已经形成水煤浆技术的完整产业技术链,涵盖燃烧前的复合碳浆技术、燃烧过程中的复合碳浆高效悬浮流化燃烧技术和燃烧后的烟气再净化处理技术。

      李瑞国介绍,2008年特利尔联合上海交通大学教授、博导姜秀民带领的课题组共同研发出新一代环保锅炉——复合碳浆悬浮流化锅炉,解决了第一代锅炉出现的燃烧不稳定、炉内结焦等世界难题,并大大提高了燃料的燃烧效率及燃烬率,被业界称为第二代复合碳浆锅炉,并以此申请了国家专利技术。

      一谈到第二代复合碳浆锅炉的优点,李瑞国就抑制不住自己的兴奋:“复合碳浆中添加脱硫剂,辅之以悬浮流化低温燃烧技术,可在燃烧过程中直接脱硫,脱硫效率可达到60%,二氧化硫初始排放浓度小于500mg/Nm3,辅以尾部脱硫设备皆可轻松达到新国标的排放要求。”

      这一技术还可以将有害气体NOx还原为氮气,没有副产物生产,无二次污染。原来悬浮流化燃烧技术的特点——低温燃烧(850—950℃),可有效抑制热力型NOx的生成;再通过在复合碳浆中添加脱硝剂,可实现燃烧过程脱硝,而无须专用脱硝设备,这是目前国内脱硝技术中最新技术。炉内脱硝率达到50%。

      最后一关便是烟气再净化装置,可有效收集水蒸汽中含带的超细粉尘、硫化物、氮氧化物,降低PM2.5排放50%以上,回收余热增效1%以上,消除白雾视觉污染,最终实现燃气排放标准。

      据特利尔方面介绍,以燃烧1000万吨复合碳浆与煤炭排放为例,二氧化硫排放减排比率为70%,氮氧化物排放减排比率为69%,烟尘排放减排比率为70%。

      如果使用复合碳浆技术,企业成本会不会相应上升?对于这个问题,李瑞国表示,“复合碳浆的成本价格和燃煤比是相当的,如果统一排放标准之后,我们的成本更低,不管是总投资,还是整个燃烧设备和运行都是低的,综合来算,成本大概低5%。”

      据特利尔客户正和集团反映,以35t/h燃煤锅炉和35t/h水煤浆锅炉为例,从燃烧介质、锅炉效率、燃烬率、运行费用等方面进行对比分析,能够看出水煤浆锅炉运行的经济性远远好于燃煤锅炉。首先,建设水煤浆锅炉系统,能够彻底改变该厂生产装置动力系统运行问题,同时取消渣场和煤场,节约了大量的土地,为今后的项目规划腾出可用空间。其次,若按照锅炉每年运行8000小时计算,锅炉运行工况为两开一备,平均出力为30吨/小时,则使用水煤浆锅炉每年将节省费用1180万元。

      市场规模相当可观

      山东威海南海新区于2007年3月启动开发,是国家战略山东半岛蓝色经济区重点建设的海洋经济新区之一。特利尔下属青岛世洁热力集团是该新区“分布式能源站”的供应商,将为新区居民区、工业园区供热、供汽。根据规划,到2020年青岛世洁热力集团总投资20亿元建设南海新区热力项目,包括一个工业用汽供热站,三个居民供暖供热站,一个清洁燃料生产基地,一个总部基地。

      而这只是特利尔公司扩张版图的一角。据了解,特利尔已先后与济南、东营、厦门、西安、广州、杭州等多个地市企事业单位进行合作,在城市供热、炼化、化工、印染、纺织等行业建设了一批典范用户示范工程,并得到了广泛认可。

      2014年底,笔者来到已应用特利尔技术的济南东新热电有限公司。据介绍,该厂建有2台70MW悬浮流化水煤浆热水锅炉,并于2013年底顺利完工投产。

      在厂区内,靠近锅炉房的位置建有两个圆柱形大型储存罐。该厂负责人介绍,这是储存水煤浆用的,浆罐占地只占煤场的五分之一,非常节约空间。

      进入锅炉房,机器轰鸣,但锅炉房内比较干净,没有煤灰飞扬的景象。该厂负责人介绍,水煤浆是由管道直接送入锅炉的。由于水煤浆燃烬率比较高,不会产生煤渣。燃烧产生的煤灰,则从管道进入灰罐,可再次利用,如用于生产混凝土。

      据不完全统计,像济南东新这样采用特利尔环保水煤浆锅炉的用户已超37家,遍布山东、福建、广东、贵州、四川等地,主要用途为生产、供热、采暖和热电。此外,特利尔水煤浆制备工程用户目前也有14家企业,遍布长沙、杭州、兰州、石家庄等地,年产量超过100万吨。

      种种迹象显示,水煤浆行业商业化正在加速。青岛特利尔副总经理周鹏透露,“从山东一省情况来看,2015年至少新上15台锅炉,主要是城市供暖和工业园区供热。”

      此前,国家水煤浆工程技术研究中心原主任在接受媒体采访时曾表示,“水煤浆作为重要的工业燃料和气化原料,在国内30多亿吨的煤炭消耗总量中,分别仅为3000万吨和1亿吨,未来有巨大的市场替代空间。”

      有文章指出,目前我国有一半以上的非电燃煤是被60万台工业锅炉和20万台工业窑炉烧掉的,这些散烧原煤利用效率低、污染物排放严重,如果逐步用水煤浆燃料替代能产生巨大的经济和环境效益。

      谈起行业发展前景,李瑞国有着自己的判断。他说:“目前我国约有55万台75吨以下工业锅炉,其热效率平均为60%,既浪费了能源,又导致燃料成本巨大,且产生过量的SO2污染环境。对于整个行业来说,这些都是潜在的发展市场。”他同时表示,这些锅炉由于缺少环保设施,因此污染物排放多,是目前大气污染的主要来源之一。治理好这些污染物排放,对我国环境的改善具有决定性作用。

      “一刀切”限煤政策要不得

      目前有一种观点很流行,认为去煤化是治理雾霾的关键。这种笼而统之的观点让不少与煤炭相关的行业,如水煤浆、煤气化等等,都感到了有些无所适从,又有点无可奈何。有业内人士反映,目前洁净煤技术推广仍缺乏社会的普遍认同,人们对燃煤导致污染、导致雾霾的观念根深蒂固,对不清洁用煤和清洁用煤几乎不予区分,部分省份甚至出台了淘汰煤炭使用的一刀切政策,致使洁净煤技术的推广、应用遭遇到不少障碍。

      李瑞国深有同感,他说,“一些地方谈煤色变,纷纷出台各种禁煤措施,大有一夜之间让煤炭从人们生活中彻底消失之势,在许多地方环保部门对涉煤项目一律否定,以及各地的煤炭总量的限制对工业锅炉的大规模推广应用带来极大的限制。”

      2013年9月12日,国务院发布了《大气污染防治行动计划》。其中最为引人瞩目的提法当属“加快调整能源结构,增加清洁能源供应。到2017年,煤炭占能源消费总量比重降到65%以下”。2014年5月,环保部颁布了新的《锅炉大气污染物排放标准》(GB13271-2014)。据了解,新标准出台后,有些地区为了贯彻新标准要求中小锅炉只能燃用天然气,不少企业对此反映强烈。

      不少专家认为,在我国石油资源相对比较短缺的情况下,以煤代油适合我国国情。比如,中国矿业大学教授王立杰就曾表示,我国目前的能源结构想快速改变是不现实的,只能逐步减少化石能源,特别是减少煤炭,同时发展新能源,这个过程至少需要20年。现阶段,要在发展新能源的同时,紧紧抓住煤炭的清洁高效利用,在高效发电和煤化工方面做文章。

      在雾霾肆虐的当下,水煤浆行业一方面迎来了发展的春天,同时又面临着因误解带来的发展瓶颈。未来水煤浆行业将何去何从?有专家建议,第一,从清洁用煤层面上讲,当前应尽快出台清洁煤技术的行业标准和国家标准,大力推广洁净煤技术,改变目前各地“一刀切”的限煤政策,并加大对洁净煤技术、专有装备、产业化示范项目的政策扶持。第二,具体到水煤浆行业,应该鼓励、支持建立行业协会,引导行业自律,打造品牌,协作互助,规范市场秩序,防止恶性竞争,建立良好的市场运作机制,是开拓水煤浆市场、扩大水煤浆销量的有效手段,进而促进制浆和用浆两个市场的平衡、协调发展。

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