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清潔用煤是治霾重要舉措 煤炭漿體化應用生逢其時

  • 發佈時間:2015-03-13 01:00:43  來源:經濟參考報  作者:王玉  責任編輯:羅伯特

  近年來,從京津冀到長三角、珠三角,全國多地都出現了驚人的霧霾現象。毫不誇張地説,霧霾時下已成為國人心頭揮之不去的隱痛。如何減少PM2.5排放、重回碧水藍天?坐而論道者有之,起而行之者亦有之。青島特利爾集團顯然屬於後者。

  據介紹,該公司研發成功的清潔煤鍋爐(又稱環保鍋爐)技術,在水煤漿行業發展史上具有里程碑的意義,能夠有效減少PM2.5排放。一項來自山東省分析測試中心的權威檢測表明,特利爾的環保鍋爐産生的燃煤排放已優於國標,和天然氣的潔凈排放非常接近,一些指標甚至優於天然氣排放。

  “之所以能夠達到比肩天然氣的微零排放水準,是因為我們創造性地研發了複合碳漿清潔應用技術。該技術包含煤基清潔應用的全過程技術:燃料清潔加工技術、燃料清潔燃燒技術、燃燒後清潔處理技術,形成了特利爾從事節能環保産業的三大核心技術。”青島特利爾集團董事長李瑞國説。

  李瑞國口中的複合碳漿,其實就是煤炭清潔利用形式之一的水煤漿的升級産品。獨特之處在於,複合碳漿是通過科技創新,在水煤漿基礎上研發改變了水煤漿成分,拓展了水煤漿單一的燃料功能,具有減少污染物産生的環保功能。

  雖然關於霧霾形成的根本原因,目前還是眾説紛紜、莫衷一是。但毫無疑問,不清潔用煤排放出的大氣污染物難辭其咎。在這種情況下,水煤漿技術的升級,或者説複合碳漿研發的成功,自然是一大利好資訊。鋻於我國“富煤、貧油、少氣”的能源國情,有專家認為,以複合碳漿技術為代表的水煤漿行業正迎來黃金髮展機遇,其市場規模及前景相當可觀。

  行業發展史已超40年

  青島特利爾進入水煤漿行業不滿十年,但水煤漿行業至少已有40多年的發展史。有關資料顯示,早在1891年,英國就已公佈了用泵輸送水和煤的專利,但直到1971年美國亞利桑那州投入建設了一條名為Black mesa管道系統後,水煤漿輸送才獲得真正商業上的應用。據悉, 20世紀70年代為應對石油危機,美國、日本、瑞典等國家大力開發以煤代油技術,水煤漿技術由此應運而生。

  改革開放後,水煤漿技術正式進入中國。1984年,《紡織導報》刊登了一篇《北京印染廠水煤漿試驗概況》。該文明確指出,“用水煤漿代替石油燃燒的經濟效益將會越來越顯著”。1985年,我國第一條水煤漿小型工業生産線在遼寧撫順礦務局勝利煤礦建成,每年可製備出高濃度的水煤漿2萬噸。

  總體來説,全球水煤漿行業一直髮展得不溫不火,但在中國卻是一枝獨秀。據業內人士介紹,經過數十年的科技攻關和生産實踐,中國水煤漿技術已達到國際先進水準,水煤漿廠數量和總生産能力均居世界第一,而且已經進入工業推廣應用階段。據不完全統計,僅山東一省,水煤漿生産廠家就有青島特利爾、棗莊八一燎原、東營勝利電廠等12家,年産量超過290萬噸。而研究也表明,中國擁有豐富的制漿原料煤,這也奠定了水煤漿行業可持續發展的基礎。

  “水煤漿和煤不能劃等號。”李瑞國強調,“它是一種新型、高效、清潔的煤基燃料,是當今煤炭清潔利用技術的重要組成部分。”那麼,水煤漿到底是什麼模樣呢?是在煤炭中加水打成的漿狀物嗎?面對這樣的疑問,特利爾公司工作人員取來一小瓶水煤漿樣品。從外表看,水煤漿有點像石油,烏黑髮亮。用鉛筆攪一攪,感覺很黏稠。據介紹,水煤漿含有約70%左右的煤炭,1%左右的化學添加劑,剩下的都是水。水煤漿添加劑有多種,不可缺少的是降粘分散劑與常規穩定劑。其中分散劑最為重要,它直接影響著水煤漿的品質和製備成本。

  作為潔凈煤技術之一,水煤漿在製備、運輸、存儲上比煤粉和原煤要便捷、安全、環保。據中國礦業大學教授徐志強介紹,水煤漿的特性主要表現為:第一,水煤漿製備、儲運全封閉,避免了傳統煤炭裝、儲、運中帶來的環境污染;第二,水煤漿可經長管道距離輸送,減少了運輸過程中的損失,是解決煤炭運輸問題的方法之一;第三,水煤漿的燃燒效率可達99%,中小燃煤鍋爐熱效率在60%左右,而燃用水煤漿可達85%以上,因此中小燃煤鍋爐燃燒水煤漿可節煤1/3以上,在提高煤炭利用效率的同時也減少污染物的排放;第四,燃燒水煤漿火焰中心溫度比燃油、燃氣低約100℃,且水蒸汽具有還原作用,因此燃燒水煤漿可顯著減少NOx的排放。

  國內水煤漿應用目前主要集中在電站鍋爐,中小燃油、燃氣、燃煤工業鍋爐,陶瓷等建材領域和煤化工領域。其中,煤化工領域使用的水煤漿量已超過燃料水煤漿的使用量。而燃料水煤漿主要應用將是中小工業鍋爐。鋻於水煤漿的諸多優勢,越來越多的有識之士呼籲加大其在國內的推廣力度。

  複合碳漿引發行業革命

  成立於2007年的青島特利爾環保鍋爐工程有限公司,是水煤漿行業的新秀。雖説是新秀,卻有股初生牛犢不怕虎的銳氣,目前已呈現後來者居上的發展態勢。據了解,自創業至今,特利爾在技術研發上不斷創新,目前已經獲得國家認可的20余項專利技術認證。備受關注的水煤漿升級産品——複合碳漿,就是由特利爾研發成功的。

  李瑞國説,“我們通過科技創新,技術升級,在水煤漿技術基礎上,將産品升級為複合碳漿。”據他介紹,複合碳漿是一種由65%的煤基、29%的水、6%的功能劑組成的,能夠高效潔凈燃燒,減少污染物排放的複合流體燃料。

  與普通水煤漿比,複合碳漿主要多了5%的功能劑,如脫硫劑、脫硝劑。“打個比方,就像給煤炭裏面加了一服中藥,給高排放高污染的煤炭治治病。”李瑞國解釋。

  在複合碳漿製備技術方面,特利爾經過多年的研究和實踐,積累了相當豐富的經驗,無論在技術上還是在服務流程上,均達到了國內領先,從年産5萬噸到50萬噸複合碳漿生産線,都取得了較好的業績。

  值得一提的是,特利爾目前已經形成水煤漿技術的完整産業技術鏈,涵蓋燃燒前的複合碳漿技術、燃燒過程中的複合碳漿高效懸浮流化燃燒技術和燃燒後的煙氣再凈化處理技術。

  李瑞國介紹,2008年特利爾聯合上海交通大學教授、博導姜秀民帶領的課題組共同研發出新一代環保鍋爐——複合碳漿懸浮流化鍋爐,解決了第一代鍋爐出現的燃燒不穩定、爐內結焦等世界難題,並大大提高了燃料的燃燒效率及燃燼率,被業界稱為第二代複合碳漿鍋爐,並以此申請了國家專利技術。

  一談到第二代複合碳漿鍋爐的優點,李瑞國就抑制不住自己的興奮:“複合碳漿中添加脫硫劑,輔之以懸浮流化低溫燃燒技術,可在燃燒過程中直接脫硫,脫硫效率可達到60%,二氧化硫初始排放濃度小于500mg/Nm3,輔以尾部脫硫設備皆可輕鬆達到新國標的排放要求。”

  這一技術還可以將有害氣體NOx還原為氮氣,沒有副産物生産,無二次污染。原來懸浮流化燃燒技術的特點——低溫燃燒(850—950℃),可有效抑制熱力型NOx的生成;再通過在複合碳漿中添加脫硝劑,可實現燃燒過程脫硝,而無須專用脫硝設備,這是目前國內脫硝技術中最新技術。爐內脫硝率達到50%。

  最後一關便是煙氣再凈化裝置,可有效收集水蒸汽中含帶的超細粉塵、硫化物、氮氧化物,降低PM2.5排放50%以上,回收餘熱增效1%以上,消除白霧視覺污染,最終實現燃氣排放標準。

  據特利爾方面介紹,以燃燒1000萬噸複合碳漿與煤炭排放為例,二氧化硫排放減排比率為70%,氮氧化物排放減排比率為69%,煙塵排放減排比率為70%。

  如果使用複合碳漿技術,企業成本會不會相應上升?對於這個問題,李瑞國表示,“複合碳漿的成本價格和燃煤比是相當的,如果統一排放標準之後,我們的成本更低,不管是總投資,還是整個燃燒設備和運作都是低的,綜合來算,成本大概低5%。”

  據特利爾客戶正和集團反映,以35t/h燃煤鍋爐和35t/h水煤漿鍋爐為例,從燃燒介質、鍋爐效率、燃燼率、運作費用等方面進行對比分析,能夠看出水煤漿鍋爐運作的經濟性遠遠好于燃煤鍋爐。首先,建設水煤漿鍋爐系統,能夠徹底改變該廠生産裝置動力系統運作問題,同時取消渣場和煤場,節約了大量的土地,為今後的項目規劃騰出可用空間。其次,若按照鍋爐每年運作8000小時計算,鍋爐運作工況為兩開一備,平均出力為30噸/小時,則使用水煤漿鍋爐每年將節省費用1180萬元。

  市場規模相當可觀

  山東威海南海新區于2007年3月啟動開發,是國家戰略山東半島藍色經濟區重點建設的海洋經濟新區之一。特利爾下屬青島世潔熱力集團是該新區“分佈式能源站”的供應商,將為新區居民區、工業園區供熱、供汽。根據規劃,到2020年青島世潔熱力集團總投資20億元建設南海新區熱力項目,包括一個工業用汽供熱站,三個居民供暖供熱站,一個清潔燃料生産基地,一個總部基地。

  而這只是特利爾公司擴張版圖的一角。據了解,特利爾已先後與濟南、東營、廈門、西安、廣州、杭州等多個地市企事業單位進行合作,在城市供熱、煉化、化工、印染、紡織等行業建設了一批典範用戶示範工程,並得到了廣泛認可。

  2014年底,筆者來到已應用特利爾技術的濟南東新熱電有限公司。據介紹,該廠建有2台70MW懸浮流化水煤漿熱水鍋爐,並於2013年底順利完工投産。

  在廠區內,靠近鍋爐房的位置建有兩個圓柱形大型儲存罐。該廠負責人介紹,這是儲存水煤漿用的,漿罐佔地只佔煤場的五分之一,非常節約空間。

  進入鍋爐房,機器轟鳴,但鍋爐房內比較乾淨,沒有煤灰飛揚的景象。該廠負責人介紹,水煤漿是由管道直接送入鍋爐的。由於水煤漿燃燼率比較高,不會産生煤渣。燃燒産生的煤灰,則從管道進入灰罐,可再次利用,如用於生産混凝土。

  據不完全統計,像濟南東新這樣採用特利爾環保水煤漿鍋爐的用戶已超37家,遍佈山東、福建、廣東、貴州、四川等地,主要用途為生産、供熱、採暖和熱電。此外,特利爾水煤漿製備工程用戶目前也有14家企業,遍佈長沙、杭州、蘭州、石家莊等地,年産量超過100萬噸。

  種種跡象顯示,水煤漿行業商業化正在加速。青島特利爾副總經理周鵬透露,“從山東一省情況來看,2015年至少新上15台鍋爐,主要是城市供暖和工業園區供熱。”

  此前,國家水煤漿工程技術研究中心原主任在接受媒體採訪時曾表示,“水煤漿作為重要的工業燃料和氣化原料,在國內30多億噸的煤炭消耗總量中,分別僅為3000萬噸和1億噸,未來有巨大的市場替代空間。”

  有文章指出,目前我國有一半以上的非電燃煤是被60萬台工業鍋爐和20萬台工業窯爐燒掉的,這些散燒原煤利用效率低、污染物排放嚴重,如果逐步用水煤漿燃料替代能産生巨大的經濟和環境效益。

  談起行業發展前景,李瑞國有著自己的判斷。他説:“目前我國約有55萬台75噸以下工業鍋爐,其熱效率平均為60%,既浪費了能源,又導致燃料成本巨大,且産生過量的SO2污染環境。對於整個行業來説,這些都是潛在的發展市場。”他同時表示,這些鍋爐由於缺少環保設施,因此污染物排放多,是目前大氣污染的主要來源之一。治理好這些污染物排放,對我國環境的改善具有決定性作用。

  “一刀切”限煤政策要不得

  目前有一種觀點很流行,認為去煤化是治理霧霾的關鍵。這種籠而統之的觀點讓不少與煤炭相關的行業,如水煤漿、煤氣化等等,都感到了有些無所適從,又有點無可奈何。有業內人士反映,目前潔凈煤技術推廣仍缺乏社會的普遍認同,人們對燃煤導致污染、導致霧霾的觀念根深蒂固,對不清潔用煤和清潔用煤幾乎不予區分,部分省份甚至出臺了淘汰煤炭使用的一刀切政策,致使潔凈煤技術的推廣、應用遭遇到不少障礙。

  李瑞國深有同感,他説,“一些地方談煤色變,紛紛出臺各種禁煤措施,大有一夜之間讓煤炭從人們生活中徹底消失之勢,在許多地方環保部門對涉煤項目一律否定,以及各地的煤炭總量的限制對工業鍋爐的大規模推廣應用帶來極大的限制。”

  2013年9月12日,國務院發佈了《大氣污染防治行動計劃》。其中最為引人矚目的提法當屬“加快調整能源結構,增加清潔能源供應。到2017年,煤炭佔能源消費總量比重降到65%以下”。2014年5月,環保部頒布了新的《鍋爐大氣污染物排放標準》(GB13271-2014)。據了解,新標準出臺後,有些地區為了貫徹新標準要求中小鍋爐只能燃用天然氣,不少企業對此反映強烈。

  不少專家認為,在我國石油資源相對比較短缺的情況下,以煤代油適合我國國情。比如,中國礦業大學教授王立傑就曾表示,我國目前的能源結構想快速改變是不現實的,只能逐步減少化石能源,特別是減少煤炭,同時發展新能源,這個過程至少需要20年。現階段,要在發展新能源的同時,緊緊抓住煤炭的清潔高效利用,在高效發電和煤化工方面做文章。

  在霧霾肆虐的當下,水煤漿行業一方面迎來了發展的春天,同時又面臨著因誤解帶來的發展瓶頸。未來水煤漿行業將何去何從?有專家建議,第一,從清潔用煤層面上講,當前應儘快出臺清潔煤技術的行業標準和國家標準,大力推廣潔凈煤技術,改變目前各地“一刀切”的限煤政策,並加大對潔凈煤技術、專有裝備、産業化示範項目的政策扶持。第二,具體到水煤漿行業,應該鼓勵、支援建立行業協會,引導行業自律,打造品牌,協作互助,規範市場秩序,防止惡性競爭,建立良好的市場運作機制,是開拓水煤漿市場、擴大水煤漿銷量的有效手段,進而促進制漿和用漿兩個市場的平衡、協調發展。

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