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Key to pollution control is highly efficient boilers and emission control measures

Published on: January 22, 2014

我国煤炭消费量占总能源消费量的70%左右,并且这样的能源结构短时期内无法改变。有关研究表明,与煤炭使用有关的排放已经成为我国大气污染的主要来源之一。如何高效、清洁地利用煤炭资源,做好煤炭合理使用的文章,将是有效改善大气污染状况的关键所在。

●燃烧同样量的煤炭,生活消费的SO2排放量要远远高于电力行业的排放量,生活燃煤SO2排放约为电力燃煤排放的6.25倍。生活煤炭消费排放对地面SO2环境浓度的贡献约为电力行业排放贡献率的3倍。

●目前仅有的天然气除了城市居民用外,有些还用于替代城市除污水平高的大型燃煤设施用煤,甚至替代电煤。而城乡结合部、城市周边区域大量的小型或民用燃煤设备还在使用。从环境效益来讲这种天然气使用方向值得商榷。

●由于强制性动力煤用煤标准缺位,我国至今做不到为不同用煤设备供应性质不同的、可满足设计要求的动力煤产品。许多企业一直使用原煤,而不愿意使用洗选煤。这不但增加了煤炭的运输量、使用量,也大幅增加了除污设施的负荷,从而增大排污量。

●燃煤污染防治的根本出路是增加清洁能源的供给,有效进行能源结构的调整,降低煤炭消费量的增长速度,实施煤炭消费总量控制。

●研究表明,天然气替代民用燃煤的环境效益(SO2环境浓度削减量)巨大,平均约为天然气替代发电燃煤环境效益的26倍。煤炭难以清洁利用的行业应作为天然气等清洁能源替代燃煤的主要方向,能够高效利用煤炭的火电行业应禁止使用天然气。

煤炭的使用是影响我国环境空气质量的主要因素。煤炭的开采、加工、运输、使用等过程都会带来大气污染物排放,造成污染。研究表明:影响我国环境空气质量的首要污染物PM2.5中,除了一线城市,大多数城市燃煤对环境空气中PM2.5的直接贡献达到20%左右;同时,二次硫酸盐和二次硝酸盐等的贡献达到30%左右。而二次硫酸盐主要来自于燃煤排放的SO2的化学转化以及脱硫过程中生成的硫酸盐或亚硫酸盐等的夹带排放。二次硝酸盐由NOX转化而来,燃煤活动和机动车尾气是NOX的两大来源。

京津冀及周边区域是我国城市空气污染最重的区域之一。除了自然条件与我国南方城市相比有明显差距外,此区域燃煤量大是大气污染重的重要原因。以2012年为例,此区域各省市燃煤量分别约为:北京0.2亿吨、天津0.5亿吨、河北3.0亿吨、山东4.0亿吨、山西3.6亿吨、内蒙古3.4亿吨。合计达14.7亿吨,占全国全年燃煤量的40%。

目前,我国煤炭消费量占总能源消费量的70%左右,且煤炭消费量呈逐年快速上升趋势。2012年我国煤炭消费总量约37亿吨,已占到全球消费量的50%。在可预见的未来,我国以煤炭为主的能源消费结构还难以发生根本性改变。因此,如何在实行煤炭消费总量控制的前提下,高效、清洁地利用煤炭资源,做好煤炭如何使用的文章,将是有效改善大气污染状况的关键所在。

当前煤炭资源高效清洁利用中存在的主要问题

(一)煤炭消费结构不合理

在我国的燃煤结构中,煤电行业耗煤量比例及采用先进煤炭发电技术的比例过低。目前我国发电燃煤占49%,其它工业燃煤占46%,民用燃煤占5%。发电行业煤炭消耗量占煤炭总消耗量的比例远低于发达国家(美国94%、欧盟81%)。

非电力行业燃煤用户在我国量大面广,尤其是民用燃煤设施数量极其庞大,这么多的、小的燃煤用户不能集中治理,同时很难设计出有效的、能够稳定连续运行的除污设施进行治理,导致因燃煤造成的污染十分严重。

我国《2011年能源统计年鉴》显示,生活消费燃烧每万吨煤炭约排放350吨的SO2,而电力行业每万吨煤排放SO2约为56吨。也就是说,燃烧同样量的煤炭,生活消费的SO2排放量要远远高于电力行业的排放量,生活燃煤SO2排放约为电力燃煤排放的6.25倍。生活煤炭消费排放对地面SO2环境浓度的贡献约为电力行业排放贡献率的3倍。

我国北方城市在采暖期空气污染明显重于非采暖期。研究表明,与非采暖期相比,采暖期北方城市单位面积上燃煤量增加1倍,环境空气中典型燃煤污染物SO2的浓度是非采暖期的3~4倍。除了气象条件等因素外,其根本原因是采暖期增加的取暖用燃煤带来的大气污染物排放。

另外,在煤电行业中,采用煤炭先进发电技术的比例比较低。高效、洁净的超超临界发电技术供电煤耗约270~280克/千瓦时。我国燃煤机组平均供电煤耗约330克/千瓦时,但目前使用先进发电技术的装机容量仅占火电机组装机容量的6.2%。若我国采用煤炭先进发电技术的装机容量得到大幅提高,那么每年将节约大量的煤炭消耗。

可以说,燃煤会造成污染,但燃煤结构的不合理是燃煤污染加重的主要原因。

(二)天然气替代煤炭的整体布局和调整方向有待优化

作为重要的清洁能源,天然气使用的分配在以中心城区为主的基础上,没有很好地兼顾到周边区域,同时,其替代何种类型的燃煤还缺乏科学严格的要求。

治理燃煤造成的大气污染,调整能源结构,以清洁能源替代燃煤是行之有效的方法之一。目前,我国清洁能源使用比例很低,天然气作为重要的清洁能源在我国能源消费结构中仅占不到5%,与世界平均水平24%相差甚远。在天然气资源极其紧缺的情况下,我国天然气资源的分配主要集中在大城市的中心城区。

以北京为例,2012年北京市天然气使用量已达到92亿立方米,但北京的环境空气污染依然较重。研究表明,北京周边地区对其环境空气污染有着明显的影响,这就像木桶效应,某一局部的环境空气质量除了自身采取有效的控制措施,很大程度上也取决于其所在区域的情况。可以设想,如果92亿立方米天然气有一部分用于北京周边污染较重的燃煤设施的煤炭替代,实际的环境效益将会更明显。

另一方面的问题是,目前仅有的天然气除了城市居民用外,有些还用于替代城市除污水平高的大型燃煤设施用煤,甚至替代电煤。而在城乡结合部、城市周边区域,大量的小型或民用燃煤设备还在使用。河北省2011年民用耗煤量达到1949万吨,民用天然气仅9亿立方米,与北京相比差距甚远。从环境效益来讲这种天然气使用方向值得商榷。

(三)缺乏煤炭清洁高效利用的强制性法规和机制

清洁煤的利用缺少强制性用煤标准,同时,科学、有效的电力分配不力,造成煤炭资源的浪费。

我国虽然已有多项法律和政策鼓励发展动力煤洗选,但是此类政策中没有经济优惠和强制性要求,没有形成优质煤优价市场和用户强制使用洗选煤的有效机制,动力煤洗选发展速度与期望相差很远。比如2010年我国动力原煤产量约为23亿吨,而入选量不到8亿吨,动力煤入选率仅为35%。由于强制性动力煤用煤标准缺位,我国至今做不到为不同用煤设备供应性质不同的、可满足设计要求的动力煤产品。许多企业一直使用原煤,而不愿意使用洗选煤。这不但增加煤炭的运输量、使用量,也大幅增加除污设施的负荷,从而增大排污量。

在电力调度方面,电力公司出于自身利益的考虑,在地区电力供需不平衡情况下,无法进行有效的电力分配,造成煤炭产地的火电企业的电力难以上网,却要把煤炭运到几百公里以外的火电企业去发电。这不仅消耗大量的能源,还会造成大面积的高速公路堵塞,同时运输过程中也会带来大量污染,明显降低了煤炭的使用效率。

关于燃煤污染防治的建议

燃煤污染防治的根本出路是增加清洁能源的供给,有效进行能源结构的调整,降低煤炭消费量的增长速度,实施煤炭消费总量控制。当前,在实施源头控制的前提下,面对我国燃煤量巨大的现实,提高煤炭使用效率,高效清洁利用煤炭资源,是当下改善燃煤污染的重要途径。

(一)在确保电力行业大气污染物排放得到有效控制的前提下,优化煤炭消费结构,重视煤炭消费进一步向燃烧效率高、治污水平先进的电力行业集中,严格控制低矮面源和生活源煤炭消耗量,提高煤电行业煤炭消费量的比例。

在优化煤炭消费结构,促进煤炭消费向电力行业集中的同时,应注重电力行业煤炭的高效清洁利用技术。我国洁净煤发电技术的应用还十分有限。2012年,我国火电机组装机容量为819GW,其中超超临界机组51GW,仅占6.2%。采用煤炭先进发电技术是煤炭清洁利用的主要方面之一,也是清洁、高效利用丰富的煤炭资源,改善能源终端消费结构,有效减少煤炭消费引起大气污染的重要方面。因此,减少煤炭利用效率低的小火电机组,采用高效、洁净的先进煤电技术是火电行业煤炭消费结构调整的主要方向。

(二)煤炭难以清洁利用的行业应作为天然气等清洁能源替代燃煤的主要方向,能够高效利用煤炭的火电行业应禁止使用天然气。

与煤炭相比,天然气具有转换效率高、环境代价低等诸多优势,积极开发和利用天然气资源已成为全世界能源工业的潮流。因此,天然气是能源结构调整中替代煤炭使用的主要能源。一方面我国能源结构中天然气使用量只占不足5%;另一方面受我国“少油气多煤炭”的资源禀赋制约,天然气资源总量有限。因此,合理利用和高效配置宝贵的天然气资源,对于减少燃煤造成的大气污染至关重要。

研究表明,天然气替代民用燃煤的环境效益(SO2环境浓度削减量)巨大,平均约为天然气替代发电燃煤的环境效益的26倍。同时,我国《天然气利用政策》(2012年10月31日国家发改委第15号令)也明确将部分地区天然气发电列为限制类项目。因此天然气替代非电力燃煤应是能源结构调整的方向。

在清洁能源分配方面应打破行政区划界限。在国家层面,应制定区域的清洁能源利用规划,使清洁能源用到最该用的区域和最该用的行业。以河北省为例,2012年煤炭消费量3亿吨,占京津冀地区的80%以上。河北每减少1%的煤炭消费,就需要增加15亿立方米天然气消耗才可以得到平衡。但是2012年河北天然气产量仅为13.36亿立方米,如果不能在国家层面合理地分配天然气资源,向急需的区域给予政策倾斜,短期内河北作为污染最重的区域,其能源结构的调整将十分困难。

从大气污染问题的本身来讲,大气污染物的排放可以分行政区划,但排放到大气中的污染物在造成污染时却不可能按照行政区划,这也正是大气污染联防联控的意义所在。因此,如何打破行政区划,从全局出发,按照大气污染形成的规律分配相关资源,是共同应对大气污染的基础。

(三)制定不同行业的强制性用煤标准,并出台针对煤炭洗选业或清洁煤使用行业的经济鼓励政策,提高洗选煤的利用比例。

最近从各地出台的大气重污染的应急预案中,我们经常可以看到,要求燃煤企业尤其是燃煤电厂,要准备含硫量低、灰分少的优质煤,在应急预案启动时使用。这看似是一项不错的措施,但值得思考的问题是,这些燃煤企业是不是日常就应该按照设计要求用质量好一些的煤?制定相应的强制性政策,提高煤炭的质量是有效改善燃煤污染的重要方面。

另外,打破各大电力公司的利益保护,制定严格的火电发电调度办法,在煤炭资源丰富的地区,煤炭利用效率高的火电企业能够优先、高负荷发电,也是燃煤污染控制的有效措施。

Original title: 防治燃煤污染关键是高效清洁利用
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