煤粉高效燃烧技术发展状况

李艳

煤粉高效燃烧技术发展状况

一，基本情况    煤粉高效燃烧技术包括煤粉加工技术和高效煤粉锅炉技术。煤粉加工，指煤炭通过烘干、研磨等物理加工形成细小颗粒。高效煤粉锅炉技术，指以“煤粉高效燃烧”为核心，采用煤粉集中制备、精密供粉、空气分级燃烧、炉内脱硫、炉壳(或水管)式锅炉换热、高效布袋除尘、烟气脱硫和全过程自动控制等先进技术，以实现燃煤锅炉的高效运行和洁净排放，主要适用于工业企业生产用蒸汽、工业及民用供暖。 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。长期以来，燃煤发电行业承担了重要的减排任务，但目前全国脱硫机组占比已超过90%，随着《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)的实施，火电机组排放指标可降空间变小，其它燃煤领域的大气污染防治问题亟需得到重视。据环保部统计，目前我国燃煤工业锅炉占全国工业锅炉总量和总蒸发量约85%，每年消耗原煤约7亿吨，约占全国煤炭消费总量的20%;排放烟尘785万吨，约占全国烟尘排放量的43%;排放二氧化硫626万吨，约占全国二氧化硫排放量的26%;排放氮氧化物732 万吨，约占全国氮氧化物排放量的12%，是我国第二大煤烟型污染来源。此外，我国目前原煤利用集中度不足50%，低于全球60%的平均水平，更远低于发达国家90%的水平，各种分散供热取暖小锅炉及民用煤炉年消耗原煤2亿吨，其中绝大多数没有采取任何除尘、脱硫、脱硝等环保措施，也是大气污染的重要因素之一。由此可见，工业锅炉、散烧煤污染治理形势严峻。在燃煤发电行业减排空间日益缩小的情况下，实施工业锅炉改造、减少煤炭分散直接燃烧成为各级政府的共识，是各地节能减排最主要的方向之一，煤粉高效燃烧技术开始得到重视与发展。 上世纪90年代中后期，煤粉高效燃烧技术在德国、法国已广泛应用，但在国内目前仍处于起步阶段。政策方面，2013年8月，国务院印发《关于加快发展节能环保产业的》(国发〔2013〕30号)文件，指出：重点提高小型燃煤锅炉高效燃烧等技术水平;2014年12月，国家能源局、环境保护部、工业和信息化部联合印发《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)，指出：要加快推广高效煤粉工业锅炉等高效节能环保锅炉;2015年2月，工业和信息化部、财政部联合印发《工业领域煤炭清洁高效利用行动计划》(工信部联节〔2015〕45号)，将新型高效煤粉锅炉系统技术列入工业领域煤炭清洁高效利用参考技术并鼓励推广;2015年4月，国家能源局印发《煤炭清洁高效利用行动计划(2015-2020年)》(国能煤炭〔2015〕141号)，要求实施燃煤锅炉提升工程，推广应用高效节能环保型锅炉。市场方面，据统计，目前我国用于工业供热、居民采暖、生活热水供应的燃煤锅炉约有47.3万台，总容量达180万蒸吨/小时。但目前运行及在建的高效煤粉锅炉仅约1700台4万蒸吨/小时，煤粉生产总能力约3000万吨/年，距满足市场需求仍有较大空间。

二、煤粉高效燃烧技术优势分析
  此次调研选取了神木水煤浆厂、咸阳纺织工业园区高效煤粉锅炉集中供热项目、张家峁煤矿工业锅炉改造项目等典型，从煤粉生产、锅炉改造、集中供热等上下游各环节入手掌握有关情况。根据实际检测数据，以20蒸吨燃煤链条锅炉、燃气锅炉、煤粉高效锅炉为例，在满负荷运行的状态下，按照年运行时间7200小时计算，对三种锅炉的能耗、排放及运营成本进行比较分析：  
(一)能耗指标比较
  通过对比发现，高效煤粉锅炉热效率、燃尽率分别为90%、98%，较传统燃煤锅炉燃烧率分别高30%、20%，与燃气锅炉基本相当;其平均年综合能耗13865 吨标煤，为三者最低，较传统燃煤锅炉可节约能耗3851吨标煤，较燃气锅炉可节约能耗730吨标煤。   
(二)排放水平比较
  烟尘排放方面，高效煤粉锅炉年排放量3.17吨，较传统燃煤锅炉少排放35.71吨，较燃气锅炉多排放0.51吨。二氧化硫排放方面，高效煤粉锅炉年排放量7.92吨，较传统燃煤锅炉少排放95.76吨，较燃气锅炉多排放1.22吨。氮氧化物排放方面，高效煤粉锅炉年排放量23.76吨，较传统燃煤锅炉少排放131.76吨，较燃气锅炉多排放3.6吨。
  通过对比发现，高效煤粉锅炉在大气污染物减排方面较之传统燃煤锅炉有明显优势，与燃气锅炉排放水平基本相当。经过测算，高效煤粉锅炉年运行成本1485.82万元，较燃气锅炉低1858.83万元，较燃煤锅炉低49.38万元，运营成本优势较为明显。 此外，高效煤粉锅炉改造成本需根据原有燃煤锅炉具体情况确定，平均改造成本约15万元。综上，高效煤粉锅炉技术具有明显的节能效益、环保效益和经济效益，完全可以作为传统高污染、高能耗燃煤工业锅炉的升级换代产品，在贫气地区、天然气管网尚未覆盖地区也可作为油气锅炉的理想替代品加以推广。据初步估算，目前全国工业锅炉(窑炉)如全部改造升级为高效煤粉锅炉，预计每年可节约2.5亿吨标煤，减排烟尘372万吨、二氧化硫410万吨、氮氧化物400万吨。  

三、西北地区煤粉高效燃烧技术发展情况  
(一)西北地区发展煤粉高效燃烧技术的必要性
  据统计，西北地区工业燃煤锅炉总量约4.6万台(其中，陕西12987台、宁夏5836台、甘肃8425台、青海2500台、新疆16211台)18.8万蒸吨/小时，约占全国工业燃煤锅炉总量的10%;年消耗原煤约8千万吨左右，约占全国工业燃煤锅炉耗煤量的11.4%;年排放烟尘117万吨，约占全国工业燃煤锅炉烟尘排放量的14.9%;年排放二氧化硫83万吨，约占全国工业燃煤锅炉二氧化硫排放量的13.25%;年排放氮氧化物96万吨，约占全国工业燃煤锅炉氮氧化物排放量的12.3%。由此可见，西北地区是全国燃煤工业锅炉改造工程的重要组成部分，任务较重，发展煤粉高效燃烧技术具有其客观必要性和紧迫性。   
(二)西北地区发展煤粉高效燃烧技术的优势与动力
  西北地区煤炭资源丰富，保有资源量4954亿吨，约占全国煤炭资源保有储量的40%，且80%以上为适宜用于煤粉生产的低硫、低磷、低灰、高发热量的优质动力煤，约占全国动力煤保有储量的60%，发展煤粉高效燃烧技术具有天然的资源优势。西北地区煤炭工业发展迅猛，目前原煤年生产能力已达到10亿吨左右，随着东北和华北的煤炭资源枯竭，未来我国的煤炭主产区将集中在西北，为发展煤粉高效燃烧技术提供了坚实的工业基础。此外，近年来西北地区煤炭工业结合自身优势走上了“由单一燃料向原料和燃料并重转变”的煤炭转化道路，但受技术、资金及环境承载能力的制约，区域内西电东送和煤化工转化只能解决现有原煤产能的60%，剩余的40%亟需通过清洁高效利用的`方式就地消化或外输。因此，西北地区发展煤粉高效燃烧技术还具有其强烈的内在动力。   
(三)西北地区煤粉高效燃烧技术的发展现状
  近年来，西北各省(区)政府高度重视燃煤锅炉改造工作，积极推广煤粉高效燃烧技术，其中，甘肃省出台文件计划“到十三五末，完成80%的在运行燃煤锅炉的高效环保煤粉工业锅炉改造，完成覆盖全省14个市州的煤粉生产基地布局，年商品煤粉出省销量达到1000万吨”;陕西省印发《关于省治污降霾保卫蓝天行动计划(2013年)的》“推广使用高效节能微排放燃煤技术锅炉”;宁夏、新疆也已经启动相关政策调查研究工作，积极实施推广。据初步统计，西北五省煤粉生产企业30多家，年生产能力360多万吨;已运行煤粉锅炉数量为210多台3200蒸吨/小时左右，初步测算每年可节约标煤120万吨，减排烟尘5万吨、二氧化硫3万吨、氮氧化物4万吨。但总体而言，西北地区煤粉产业发展规模依然十分有限，目前仅占区内燃煤工业锅炉总容量的1.7%。
(四)西北地区煤粉高效燃烧技术发展面临的困难及存在的问题   
1.煤粉高效燃烧技术缺乏良好的市场氛围
  一是近年来，西北地区大气污染治理压力持续加大，舆论普遍归罪于煤，“燃煤即污染”的观念根深蒂固，部分地方基于节能减排考虑，鼓励发展“煤改气”等“去煤炭化”项目，制约了煤粉高效燃烧技术推广;二是由于煤粉高效燃烧技术发展处于起步阶段，知晓度不高，优势体现尚未规模化，有关各方“心存顾虑”，客观上不利于市场培育。
2.煤粉高效燃烧技术推广亟需进一步加强政策支持、资金支持
  一是目前尽管国家陆续印发了一系列推广节能高效煤粉锅炉系统技术的相关文件，甘肃、陕西等省(区)也出台有关支持政策，但是专门针对散烧煤治理、工业锅炉改造的配套政策、技术标准、实施等尚未出台，造成有关政策落地困难;二是依据现行铁路货物运输有关，煤粉无法通过铁路运输，造成煤粉运输成本增加约30%，一定程度上制约了煤粉销售规模。三是当前煤炭市场低迷，煤炭企业普遍经营困难，单纯依靠企业推广煤粉高效燃烧技术资金压力较大，亟需进一步加强政策补贴和资金支持。  
3.发展模式单一不利于提高市场竞争力
  总体而言，西北地区煤粉高效燃烧技术发展模式较为单一，多数企业基本采取简单的煤粉生产--销售--燃烧方式经营，且行业门槛较低，存在不少产能低、质量差、消耗大的煤粉生产厂家，不利于发挥煤粉高效燃烧技术节能减排的优势，不利于提高市场竞争力。
4.推动煤炭清洁高效利用缺乏统一的协调机制
  煤炭清洁高效利用是一个涉及煤炭生产、加工、储运、转化和利用全过程的完整产业链，与此相关的各个行业如煤炭采选、电力、冶金、建材和化工等又相互独立管理，目前从国家到地方尚未形成统一的协调机制对煤炭的清洁高效利用进行全过程指导、协调、管控，不利于包括煤粉高效燃烧在内的煤炭清洁高效利用相关技术的发展与运用。

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