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對比煤改電和煤改氣,看北方地區清潔取暖用蘭炭的優勢

發布日期:2019-11-12 作者:正能量 點擊:

根據2017年12月5日國家發改委等十部委共同發布的《北方地區冬季清潔取暖規劃》披露的信息:“取暖用煤年消耗約4億噸標煤,其中散燒煤(含低效小鍋爐用煤)約2億噸,主要分布在農村地區”。中國北方采暖用的大多數戶用燃煤小鍋爐(俗稱土暖氣)排放的煙氣中顆粒物為700毫克/立方米左右,散煤采暖的地區,絕大部分是在農村地區。民用散煤燃燒1噸產生的污染物相當于5-10噸燃煤發電產生的污染物。


治理民用散煤燃燒污就需要用清潔型能源替代原有的散煤燃燒。農村地區基本上沒有燃氣網,配電網的功率也很小。如果煤改氣采暖,或煤改電采暖,就要新建燃氣網和配電網。

煤改氣


建設燃氣網和燃氣采暖系統需要花多少錢?煤改氣的基礎設施建設,戶均投資是2萬多元,這里還不包括建設儲氣庫的投資。冬季采暖是在用氣量最多的季節用氣,如果不在非采暖季儲氣,就要在采暖季搶奪別人的用氣——這樣造成的損失比建設儲氣庫還大。如果加上建設儲氣庫的投資,煤改氣的戶均投資估計就到3萬元人民幣左右了。此外有專家指出,把天然氣說成是清潔能源,本身就有失偏頗。天然氣也是化石能源,也有清潔燃燒的問題,主要是燃燒過程中會產生大量氮氧化物。霧霾的主要成份是PM2.5,生成PM2.5的罪魁又是氮氧化物。根據環保部門對天然氣鍋爐運行情況檢測公布的資料,燃氣工業鍋爐運行中,氮氧化物排放濃度小于200毫克/立方米的只占35%,小于400毫克/立方米的占94%,大部分天然氣鍋爐氮氧化物排放濃度在300毫克/立方米左右。以北京市為例,北京市主城區的燃煤鍋爐絕大多數已經改為燃氣鍋爐,但是,PM2.5霧霾嚴重污染還有進一步加劇的趨勢。有專家指出,“煤改氣”大量增加排放的氮氧化物,加上汽車尾氣排放的氮氧化物,是北京PM2.5霧霾日益嚴重的根本原因,而且有資料表明,北京空氣中的氮氧化物已是二氧化硫的3倍。當北京冬季處在靜風或微風時,外地污染對北京影響較小,不到48小時本地空氣就會達到嚴重污染,也就是說環境污染會很快達到極限,當氮氧化物排放量再增加15倍時。

煤改電

如果是大規模煤改電采暖,除了配電網幾乎要完全新建,高壓輸電網也需要進行增容改造,甚至還需要新建燃煤發電廠。以京津冀為例,因為煤改電,京津冀在冬天寒冷的天氣上半夜的電力負荷已經接近電廠的最大出力了。如果繼續增加煤改電的規模,則就需要新建燃煤電廠。在這種情況下,1個農戶煤改電,需要增加大約7千瓦左右的配電網、輸電網和燃煤電廠投資,戶均投資高達2萬元(如果僅需擴建配電網的話)~6萬元(如果需要擴建配電網、輸電網和燃煤電廠的話)。且不說燃煤電廠每發1千瓦時的電力,需要燒3千瓦時的煤炭,燒的煤比散煤采暖還多。而新增的配電網、輸電網和燃煤電廠在全年的其它時間里幾乎無用,浪費極大。由于燃氣和電力提供的單位熱能價格,是燃煤的2~4倍,農村家庭的經濟能力又比較弱,因此國家還必須對煤改電和煤改氣的每戶家庭提供每年1000~3000元的燃氣或電力補貼。這就意味著,如果將中國北方約8000萬戶人家(按平均每戶每年燒2.5噸標煤計算)的2億噸散煤采暖全部改為燃氣采暖或電力采暖,需要給燃氣和電力基礎設施建設投資2~3萬億元,另外每年還要補貼2000億元左右,要補多少年?

潔凈煤技術是關鍵

既然燃煤是造成環境污染的主要因素,只有啃下清潔煤技術這個硬骨頭,采用清潔煤技術,改造火電廠,更新燃煤工業鍋爐,實現煤炭的清潔利用,才是治理霧霾最有效的途徑。清潔煤技術是當前世界各國解決環境問題的主導技術之一,也是國際上高技術競爭的一個重要領域。全國政協委員、財政部財政科學研究所所長賈康在今年全國“兩會”的提案中提出,應盡快出臺國家標準,大力推廣潔凈煤技術。他建議國家能源局、環境保護部等主管部門盡快制定潔凈煤技術行業標準,對各種潔凈煤技術加以甄別和認證,并予以推廣,改變目前各地一刀切的限煤政策。此外,還應該加大對潔凈煤技術、專有裝備、產業化示范項目的政策扶持。建議國家有關部門就潔凈煤技術、專有裝備、產業化示范項目建立國家層面專項基金,并加大已有政策扶持力度。

國家能源局最新精神

2019年7月,國家能源局發布《關于解決“煤改氣”“煤改電”等清潔供暖推進過程中有關問題的通知》(以下簡稱《通知》)政策導向發生巨大變化。清潔供暖的核心原則由供暖清潔回歸以民生為重,技術路線選取原則由成本、清潔雙目標轉變為運行成本最低。從2017年的“全面完成以電代煤、以氣代煤任務”、到2018年的“統籌兼顧溫暖過冬與清潔取暖”,再到《通知》的“堅持以民生為重,保障群眾取暖過冬”,體現了清潔供暖向民生回歸。相比2017年“在同等條件下選擇成本最低和污染物排放最少的清潔供暖組合方式”,《通知》提出,“以運行成本最低為原則,確定適合不同地區的清潔供暖技術路線”,體現了清潔供暖推廣中的工程屬性回歸。《通知》明確指出:城鎮地區由大力發展天然氣分布式調整為重點發展清潔燃煤集中供暖,對于偏遠山區等暫不能通過清潔供暖代替散燒煤供暖的,重點利用“清潔煤+節能環保爐具”方式替代散燒煤。

蘭炭

蘭炭是由原煤經中低溫干餾時揮發分被大量析出,部分硫、氮等元素提前釋放,因此蘭炭硫、氮、灰分、揮發分含量大幅降低,在有害元素大幅降低的同時,仍保留有煤的特性和使用價值。全琉、灰分等主要排污指標優于大部分無煙煤,具有明顯的減霾效果和極高的性價比。自2016年10月22日,國家環境保護部正式發布《民用煤燃燒污染綜合治理技術指南》明確在煤炭資源豐富、經濟條件較好且污染嚴重的地區優先使用低硫、低揮發的優質無煙煤、型煤、蘭炭和民用焦炭。自此蘭炭被國家環保部正式納入優質煤范疇予以推廣。蘭炭的PM2.5排放量僅為原煤的1.8%左右,對健康影響最大的多環芳烴排放量降低97%以上,用于民用燃燒及直接分散用煤,既具很好的替代性,又具有極為顯著的減排效果。以蘭炭為燃料的解耦燃燒鍋爐,可將氮氧化物排放量控制到200毫克/立方米以下,比大部分天然氣鍋爐的400毫克/立方米的氮氧化合物的排放要小一倍左右。

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蘭炭在普通民用爐具上的燃燒


蘭炭具有易點燃、上火快、升溫快、無異味、無煙塵、燃燒后灰渣少等優良特征。我國廣大農村地區和城鄉結合帶尚不具備用電和天然氣替代條件,特別是在蘭炭主產區有效輻射半徑之內的,蘭炭具有非常明顯的替代成本優勢。蘭炭的高熱性能、少灰特征帶來的遠好于型煤和無煙煤的使用舒適度和使用效率,使用口碑遠好于型煤、無煙煤和生物質能源。

以 2013 年京津冀地區民用及直接分散用煤量 4424.04 萬噸計,若用蘭炭替代煙煤(按照正能蘭炭指標計算),僅一次 PM 2.5 的排放量就可減少 50 萬噸以上,SO2 可減排約 25 萬噸。

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蘭炭與清潔爐具配套使用,已成為民用清潔取暖的主流選擇之一


蘭炭與清潔爐具的配套使用,會更進一步提高熱效率并降低使用成本。特別是新的爐具和燃燒技術的出現,讓冬季老百姓使用蘭炭的取暖費用比城市集中供暖成本還要低。

蘭炭可以使爐具燃燒污染物排放大幅度降低,爐具可以使蘭炭燃燒效率進一步提高。蘭炭專用爐解決蘭炭的燃燒缺陷,更加環保、節能。


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蘭炭應用于燃煤鍋爐中的替代和排放優勢


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蘭炭鍋爐替代燃煤鍋爐的替代成本優勢


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蘭炭應用于電廠燃煤鍋爐,目前技術已經成熟


西安熱工研究院有限公司進行蘭炭和蘭炭與褐煤摻燒的兩種燃燒條件下的燃燒試驗,結果表明:

著火穩定性:蘭炭與褐煤摻燒(8:2)試驗結果為,雖然蘭炭揮發分較低,但在給定試驗條件下,蘭炭和蘭炭與褐煤摻燒的著火穩定性遠高于貧煤,其著火穩定性較好,與國內典型煙煤接近。


燃盡性能:試驗證明煤的最終燃盡率主要受氧量及煤粉細度的影響較大。不同煤粉細度及運行氧量條件下,試驗煤燃盡性能在“中等燃盡”與“極易燃盡”之間變化,綜合考慮提高蘭炭和蘭炭與褐煤摻燒煤的燃盡率以及實現低NOx燃燒的要求。


燃燒溫度與結渣性:蘭炭試驗著火性能優異,熱值較高,灰熔融性較低,為防止尾部受熱面出現嚴重結渣與積灰,建議爐膛出口煙溫不要太高,同時屏式受熱面區域應配置數量足夠的吹灰器。


摻燒特性:蘭炭與褐煤摻燒后鍋爐燃燒的穩定性與經濟性不會有明顯的變化,由于燃燒溫度降低,結渣性將會略為降低。



  推動蘭炭在清潔燃燒領域應用具有重大意義


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國家層面

助力國家治理大氣污染;保護優質煤炭資源、優化用煤結構;提高資源的綜合能效利用率,是煤炭資源供給側結構調整的深化;有助于維護國家能源戰略安全。

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地方政府方面

減輕治霾壓力,節約資金。

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老百姓和用戶層面

降低排放、節省費用、熱效率高。

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蘭炭行業和企業層面

巨大的散煤替代需求量,將極大地促進蘭炭產品的市場銷售量,有利于釋放蘭炭產能。有利于做大做強蘭炭品類價值,有利于推動低階煤分質分級利用產業的壯大和發展,有利于蘭炭企業產業鏈的延伸,提高煤炭向高附加值產品的深度轉化,進一步降低蘭炭成本,蘭炭與用戶需求之間的利益實現正相關。




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