王娜，莫君媛

（中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院工業(yè)節(jié)能與環(huán)保研究所，北京，100846）

非電領(lǐng)域煤炭集中清潔高效利用技術(shù)解決方案及推廣政策研究

王娜，莫君媛

（中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院工業(yè)節(jié)能與環(huán)保研究所，北京，100846）

我國“富煤、少氣”，煤炭清潔高效利用是現(xiàn)階段解決我國資源環(huán)境制約的關(guān)鍵。目前，我國火電行業(yè)常規(guī)污染物減排成效顯著，污染物進(jìn)一步削減面臨邊際空間遞減、邊際成本攀升的制約，而鋼鐵、水泥、玻璃和陶瓷等非電領(lǐng)域排污強(qiáng)度大，且受制于技術(shù)、成本和機(jī)制等約束，污染治理步伐明顯滯后，已成為我國大氣污染防治的“短板”。新型模塊化梯級回?zé)崾角鍧嵜簹饣夹g(shù)等先進(jìn)煤炭清潔利用技術(shù)的出現(xiàn)，為非電領(lǐng)域大氣污染治理和煤炭清潔集中高效利用提供了可靠技術(shù)解決方案。實(shí)地調(diào)研結(jié)果和技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析表明，新型模塊化梯級回?zé)崾角鍧嵜簹饣到y(tǒng)具有制氣成本低、制氣過程清潔環(huán)保、經(jīng)濟(jì)效益高等特點(diǎn)，節(jié)能減排效果顯著，市場前景廣闊。政府應(yīng)加大對先進(jìn)煤炭清潔利用技術(shù)推廣應(yīng)用的支持力度，在重點(diǎn)城市和工業(yè)園區(qū)加快推廣，運(yùn)用PPP等模式助力推廣，加大正向激勵(lì)政策力度，強(qiáng)化非電領(lǐng)域淘汰落后、環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)約束并加強(qiáng)監(jiān)管。

煤炭清潔利用；煤制氣；非電領(lǐng)域

一、引言

煤炭清潔高效利用是當(dāng)前解決我國工業(yè)可持續(xù)發(fā)展和資源環(huán)境制約問題的關(guān)鍵。現(xiàn)階段，燃煤發(fā)電減排空間日益縮小，工業(yè)窯爐等非電領(lǐng)域污染治理形勢嚴(yán)峻，成為現(xiàn)階段大氣污染治理的短板。新型模塊化梯級回?zé)崾角鍧嵜簹饣夹g(shù)等煤炭清潔利用技術(shù)的出現(xiàn)，為非電領(lǐng)域煤炭清潔高效利用提供了可靠途徑。模塊化梯級回?zé)崾角鍧嵢济簹饣夹g(shù)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)非電領(lǐng)域散煤利用方式能效低、污染大等方面的不足，具有煤種適應(yīng)性強(qiáng)、制氣成本低、制氣過程清潔環(huán)保、經(jīng)濟(jì)效益高等特點(diǎn)，可在非電領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)煤炭清潔集中高效利用，對解決現(xiàn)階段大氣污染問題，滿足工業(yè)綠色發(fā)展對低成本清潔燃料的需求，具有重要意義。

二、非電領(lǐng)域煤炭不清潔利用是大氣污染防治的短板

1. 煤炭清潔高效利用是治霾關(guān)鍵

2015年，我國煤炭消費(fèi)總量約39.6億噸，占一次能源消費(fèi)總量的64%。燃煤和不清潔用煤是大氣污染的主要來源之一。全國70%的煙粉塵排放、85%的二氧化硫排放以及67%的氮氧化物排放都源于以煤炭為主的化石能源燃燒［1］。近年來，部分省份為應(yīng)對大氣污染問題，強(qiáng)制出臺了限制工業(yè)用煤、推動天然氣替代的政策，但受天然氣供應(yīng)不足及成本制約，多數(shù)地區(qū)工業(yè)領(lǐng)域煤改氣政策落實(shí)進(jìn)展緩慢。鑒于我國“富煤、少氣”的資源稟賦特點(diǎn)，煤炭的能源消費(fèi)主體地位短期內(nèi)仍無法被取代。因此，煤炭清潔高效利用應(yīng)成為當(dāng)前解決我國工業(yè)可持續(xù)發(fā)展和資源環(huán)境制約問題的首要戰(zhàn)略選擇。

2. 非電領(lǐng)域污染治理形勢嚴(yán)峻

目前，我國煤炭消費(fèi)中45%為電煤、50%為工業(yè)非電領(lǐng)域用煤、5%為生活用煤。截至2015年底，全國煤電機(jī)組脫硫設(shè)施、脫硝設(shè)施安裝率已分別達(dá)到99%和92%，煤電行業(yè)常規(guī)污染物排放指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到世界先進(jìn)水平，電力行業(yè)污染物進(jìn)一步削減面臨邊際空間遞減、邊際成本攀升的制約。與電力行業(yè)污染治理成效相比，非電領(lǐng)域污染治理進(jìn)度和煤炭清潔利用水平明顯落后于電力行業(yè)［2］。非電領(lǐng)域煤炭利用方式有直接燃燒、“前端固定床煤氣發(fā)生爐制氣+后端窯爐環(huán)節(jié)燒煤氣”等［3］。工業(yè)燃煤小鍋爐、工業(yè)燃煤窯爐排放系數(shù)高，尤其是使用高硫、高揮發(fā)的劣質(zhì)煤時(shí)對空氣質(zhì)量影響更大。傳統(tǒng)固定床煤氣發(fā)生爐因制氣成本低，在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用數(shù)量眾多，其中約一段爐2萬臺、二段爐1萬臺，其煤氣化過程會直接排放大量的煙粉塵、二氧化硫，以及大量十分難處理的焦油、酚水等，環(huán)境污染十分嚴(yán)重。我國部分地區(qū)已明令逐步淘汰固定床煤氣發(fā)生爐，但由于替代水煤氣的天然氣價(jià)格高會導(dǎo)致企業(yè)生產(chǎn)成本大幅增加，煤改氣進(jìn)展緩慢?？梢姡a(bǔ)齊非電領(lǐng)域大氣污染防治短板，滿足工業(yè)綠色發(fā)展對低成本清潔燃料的需求，推進(jìn)非電領(lǐng)域煤炭清潔集中高效利用，亟須大力發(fā)展可使用低階煤、綜合轉(zhuǎn)化率高，環(huán)境治理成本低、經(jīng)濟(jì)效益好的清潔煤氣化技術(shù)。

三、模塊化梯級回?zé)崾角鍧嵢济簹饣夹g(shù)應(yīng)用調(diào)研分析

模塊化梯級回?zé)崾角鍧嵢济簹饣夹g(shù)是先進(jìn)的煤炭清潔集中高效利用技術(shù)［4］，為工業(yè)園區(qū)提供清潔、廉價(jià)的燃料氣，目前在陶瓷、氧化鋁等行業(yè)已經(jīng)成熟應(yīng)用，是非電領(lǐng)域煤炭集中清潔高效利用的成熟解決方案，通過了由工業(yè)和信息化部組織的科技成果鑒定和國家重點(diǎn)環(huán)境保護(hù)實(shí)用技術(shù)示范工程考察。該技術(shù)及成套裝置是基于循環(huán)流化床氣化原理開發(fā)的一種新型清潔煤氣化工藝，技術(shù)系統(tǒng)包括主氣化工藝和后處理工藝。原煤經(jīng)破碎篩分送入氣化爐，氣化劑經(jīng)高溫?fù)Q熱器預(yù)熱后進(jìn)入氣化爐與碎煤反應(yīng)生成粗煤氣和爐渣，反應(yīng)后爐渣以固態(tài)形式排出，粗合成氣經(jīng)旋風(fēng)分離器實(shí)現(xiàn)煤顆粒在爐內(nèi)外循環(huán)，增加煤顆粒在床層內(nèi)的停留時(shí)間從而提高碳轉(zhuǎn)化率，分離后經(jīng)三級換熱器進(jìn)一步回收余熱，經(jīng)過干式除塵和濕法脫硫等后處理工藝后經(jīng)加壓機(jī)送至用戶使用，制氣過程清潔環(huán)保，生成的煤氣清潔程度相當(dāng)于國家二類天然氣標(biāo)準(zhǔn)，非常適合園區(qū)供氣，市場空間廣闊。

1. 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

通過對安徽馬鞍山技術(shù)研發(fā)基地、沈陽法庫陶瓷工業(yè)園示范工程、廣西信發(fā)鋁業(yè)等的清潔煤氣化項(xiàng)目的調(diào)研，模塊化梯級回?zé)崾角鍧嵢济簹饣夹g(shù)特點(diǎn)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析如下：

1）適合園區(qū)集中供清潔煤氣。清潔煤氣化設(shè)備單爐產(chǎn)氣量最大達(dá)4萬立方米/小時(shí)，煤氣熱值范圍為1300-2200大卡/立方米，并可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行模塊式組合，可以滿足工業(yè)生產(chǎn)中不同工藝對燃料的需求，適合工業(yè)園區(qū)大范圍集中供氣，可將園區(qū)內(nèi)企業(yè)分散、不清潔、低效的散煤利用方式轉(zhuǎn)變成集中清潔高效利用，從源頭上解決園區(qū)工業(yè)燃煤小鍋爐、工業(yè)燃煤窖爐的污染排放問題。清潔煤氣化系統(tǒng)集成度高，采用自動控制系統(tǒng)，能有效保障園區(qū)供氣的可靠性和安全性。

2）制氣過程清潔環(huán)保。清潔燃煤氣化系統(tǒng)由于反應(yīng)溫度比傳統(tǒng)固定床煤氣發(fā)生爐高，原料中的揮發(fā)成分、焦油、重質(zhì)碳?xì)浠衔锏攘呀廨^為完全，制氣過程不產(chǎn)生焦油和酚氰廢水等污染物。且采用干式除塵和前置脫硫，避免傳統(tǒng)水洗除塵帶來的耗能、耗水等問題，產(chǎn)出的低含碳灰渣可用作建材原料，可基本實(shí)現(xiàn)無固廢排放。產(chǎn)生的粗煤氣經(jīng)除塵、脫硫后含塵量低于10毫克/立方米、硫化氫低于20毫克/立方米，顆粒物和硫化氫含量僅為水煤氣的1/20和1/15-1/20，清潔程度接近天然氣。

3）工藝流程高效。清潔燃煤氣化系統(tǒng)通過旋風(fēng)分離器增加煤顆粒在床層內(nèi)的停留時(shí)間提高碳轉(zhuǎn)化率，系統(tǒng)綜合碳轉(zhuǎn)化率超過95%。該技術(shù)通過能量梯級回收利用，如高溫余熱用于預(yù)熱氣化劑，實(shí)現(xiàn)“高溫助燃”，煤氣熱值最高可達(dá)2200大卡/立方米。該技術(shù)可使用洗選后的碎煤和粉煤以及含雜質(zhì)較多的泥煤、褐煤等低階煤，充分發(fā)掘了低階煤的利用效率。

4）制氣成本低。該技術(shù)可用碎煤為原料，相對于傳統(tǒng)固定床煤氣化爐必須使用的塊煤而言成本較低。清潔煤氣的制氣成本大約是固定床煤氣發(fā)生爐的4/5，以天然氣同等熱值計(jì)算，清潔煤氣的制氣成本約為2元/立方米，遠(yuǎn)低于大多數(shù)城市的工業(yè)用天然氣價(jià)格，僅相當(dāng)于廣東、浙江、安徽、江蘇等地工業(yè)用天然氣價(jià)格的1/2左右。

5）投資回收期短。清潔燃煤氣化系統(tǒng)的一次性投資較大，單臺（套）4萬立方米/小時(shí)設(shè)備投資額約為5200萬元，但清潔燃煤氣化系統(tǒng)占地面積小、運(yùn)行成本低、投資回收期短，主體裝備使用壽命約15年左右，中長期投資效益遠(yuǎn)高于使用天然氣和傳統(tǒng)固定床煤氣發(fā)生爐。

2. 市場前景和節(jié)能減排效果分析

市場前景廣闊。目前，該技術(shù)已在國內(nèi)陶瓷、氧化鋁等行業(yè)成熟應(yīng)用，還可拓展至金屬深加工、造紙、紡織行業(yè)以及集中供燃?xì)獾墓I(yè)園區(qū)，市場前景廣闊。在緊迫的大氣污染治理壓力下，模塊化梯級回?zé)崾角鍧嵢济簹饣夹g(shù)具有廣闊的市場空間。從總量上看，目前我國固定床煤氣化爐設(shè)備保有量約為3萬套，相當(dāng)于1.8萬套1萬立方米/小時(shí)的模塊化梯級回?zé)崾角鍧嵢济簹饣到y(tǒng)，預(yù)計(jì)未來我國清潔煤氣化技術(shù)裝備市場和延伸燃料市場空間將達(dá)9000億-10000億元。

節(jié)能減排效果顯著。模塊化梯級回?zé)崾角鍧嵢济簹饣夹g(shù)可以為陶瓷、玻璃、造紙、紡織印染和金屬深加工行業(yè)的高耗能高污染企業(yè)提供高效、清潔、廉價(jià)的燃料，促進(jìn)這些非電行業(yè)實(shí)現(xiàn)煤炭清潔集中高效利用，節(jié)能減排效果顯著［5］。如果現(xiàn)有存量固定床煤氣化爐全部改用清潔燃煤氣化系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)年節(jié)煤3300萬噸，減排二氧化硫300萬噸、酚氰廢水3300萬噸、粉塵200萬噸，減排量相當(dāng)于全國二氧化硫年排放量的15%、粉塵年排放量的15%（見表1）。

表1　模塊化梯級回?zé)崾角鍧嵢济簹饣夹g(shù)節(jié)能減排潛力

四、加快推廣煤炭清潔高效利用技術(shù)的建議

1. 在重點(diǎn)城市和園區(qū)加快推廣

一是以重點(diǎn)用煤城市為主體開展工業(yè)煤炭清潔高效利用，推廣先進(jìn)煤炭清潔利用技術(shù)，落實(shí)《工業(yè)領(lǐng)域煤炭清潔利用行動計(jì)劃》。在河北、山東、遼寧、廣東等重點(diǎn)用煤地區(qū)創(chuàng)建工業(yè)煤炭清潔高效利用試點(diǎn)城市，編制區(qū)域煤炭清潔利用實(shí)施方案，因地制宜對非電領(lǐng)域重點(diǎn)耗煤設(shè)施實(shí)施淘汰落后和先進(jìn)煤炭清潔利用技術(shù)推廣，綜合提升區(qū)域煤炭清潔高效利用整體水平。二是以工業(yè)園區(qū)為突破口集中推廣先進(jìn)煤炭清潔利用技術(shù)。開展利用煤炭清潔利用技術(shù)向園區(qū)、城市集中供氣試點(diǎn)示范，將分散、不清潔、低效的散煤利用方式轉(zhuǎn)變成集中清潔高效利用。地方政府可組織協(xié)調(diào)工業(yè)、財(cái)政、環(huán)保等相關(guān)主管部門形成聯(lián)合工作機(jī)制，簡化煤炭清潔利用項(xiàng)目審批手續(xù)，加快項(xiàng)目實(shí)施進(jìn)度。尤其是針對工業(yè)窖爐燃煤過程的污染排放問題，選擇廣東、福建、山東等省的陶瓷園區(qū)，遼寧、山東、浙江、廣東、福建等地的玻璃園區(qū)以及山東、山西、河南、貴州和廣西的氧化鋁園區(qū)，以及集中供燃?xì)?、熱電?lián)產(chǎn)的工業(yè)園區(qū)推廣煤制清潔煤氣，形成可復(fù)制的園區(qū)應(yīng)用成功案例，并逐步擴(kuò)大應(yīng)用范圍。

2. 運(yùn)用PPP等新模式助力推廣

一是靈活運(yùn)用政府與社會資本合作的PPP模式積極推廣先進(jìn)煤炭集中清潔高效利用技術(shù)。由技術(shù)方、地方（園區(qū)）政府、用能企業(yè)（其他社會資本）各投資1/3，實(shí)施園區(qū)清潔廉價(jià)燃料集中供應(yīng)。建立地方政府、供能企業(yè)、用能企業(yè)等共同協(xié)商的清潔燃料定價(jià)管理機(jī)制，以確保投資方和用能企業(yè)的利益。清潔煤技術(shù)擁有方主要承擔(dān)項(xiàng)目設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)營、服務(wù)等職能；地方政府主要負(fù)責(zé)能源定價(jià)管理、補(bǔ)貼撥付以及相關(guān)優(yōu)惠政策的落實(shí)。二是在非電領(lǐng)域大力推廣第三方能源服務(wù)模式。鼓勵(lì)工業(yè)企業(yè)通過從第三方能源服務(wù)公司購買清潔能源的模式，實(shí)現(xiàn)污染物源頭控制［6］。三是成立煤炭清潔高效利用產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，以產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的方式推動煤炭清潔利用技術(shù)深度研發(fā)和推廣應(yīng)用。

3. 強(qiáng)化環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)約束和淘汰落后

一是完善非電領(lǐng)域煤炭清潔利用標(biāo)準(zhǔn)。加快修訂《工業(yè)爐窯大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》和燃煤重點(diǎn)行業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，針對部分耗煤量大、污染嚴(yán)重的關(guān)鍵工業(yè)窯爐裝備制定專門的能效和環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。制定清潔煤氣產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，通過產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)明確賦予清潔煤氣節(jié)能環(huán)保屬性。制定和完善促進(jìn)工業(yè)窯爐等非電領(lǐng)域的煤炭清潔高效利用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與導(dǎo)則，規(guī)范和引領(lǐng)非電領(lǐng)域煤炭清潔高效利用。二是加強(qiáng)淘汰落后和環(huán)保監(jiān)管。及時(shí)修訂《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄》和《環(huán)境保護(hù)綜合名錄》，加快淘汰落后工業(yè)爐窯等非電領(lǐng)域用煤設(shè)備，明確區(qū)分煤炭利用的重污染工藝和環(huán)境友好工藝。強(qiáng)化能耗、環(huán)保、質(zhì)量和安全標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)管，堅(jiān)決深入整治違法排污企業(yè)，開展現(xiàn)場監(jiān)察、聯(lián)合監(jiān)察、交叉監(jiān)察等多種形式的節(jié)能監(jiān)察行動，通過嚴(yán)格監(jiān)管倒逼非電領(lǐng)域落后用煤設(shè)備的改造升級和煤炭清潔高效利用技術(shù)推廣。

4. 加大正向激勵(lì)政策力度

充分發(fā)揮市場機(jī)制和經(jīng)濟(jì)杠桿作用，創(chuàng)新非電領(lǐng)域煤炭清潔高效利用支持扶持政策［7］。一是實(shí)施環(huán)保價(jià)格和補(bǔ)貼政策。借鑒火電行業(yè)環(huán)保補(bǔ)貼方法，對研發(fā)推廣清潔燃煤技術(shù)的環(huán)保企業(yè)給予一定的補(bǔ)貼，補(bǔ)貼方式可按照單位產(chǎn)品清潔用煤量來核算。支持企業(yè)采用先進(jìn)的煤炭清潔高效利用技術(shù)淘汰落后的煤炭利用方式，對主動改造不清潔用煤工藝的污染企業(yè)給予一定的財(cái)稅扶持。二是加強(qiáng)資金支持引導(dǎo)。建議國家設(shè)立工業(yè)綠色發(fā)展基金，并建立煤炭清潔高效利用子基金，引導(dǎo)資金流向工業(yè)窯爐等非電領(lǐng)域煤炭清潔利用和技術(shù)改造。三是大力發(fā)展綠色金融。采取財(cái)政貼息等方式在煤炭清潔利用領(lǐng)域推廣綠色信貸，加強(qiáng)信貸政策與工業(yè)技術(shù)改造、產(chǎn)業(yè)升級等銜接配合，完善對先進(jìn)清潔煤技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目的擔(dān)保機(jī)制，加大風(fēng)險(xiǎn)補(bǔ)償力度。四是在非電領(lǐng)域建立和完善環(huán)?！邦I(lǐng)跑者”制度，給予環(huán)?！邦I(lǐng)跑者”財(cái)稅政策支持，推動非電領(lǐng)域污染物防治從“底線約束”轉(zhuǎn)變?yōu)椤暗拙€約束”與“先進(jìn)帶動”并重。

［1］王麗麗.煤炭清潔利用如何從藍(lán)圖變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)？［N］.中國煤炭報(bào)，2015-05-25.

［2］王輔臣，代正華.煤氣化-煤炭高效清潔利用的核心技術(shù)［J］.化學(xué)世界，2015，01：51-55.

［3］濮洪九.關(guān)于推進(jìn)我國煤炭清潔生產(chǎn)與利用的相關(guān)思考［J］.中國能源，2010，03：5-8.

［4］李紅艷.中國煤炭清潔利用技術(shù)發(fā)展概況［J］. 科技創(chuàng)新與生產(chǎn)力，2010，09：63-65.

［5］劉莎莎.科達(dá)機(jī)電煤氣化爐為傳統(tǒng)能源減排［N］.證券時(shí)報(bào)，2010-07-12.

［6］趙劍峰.低碳經(jīng)濟(jì)視角下煤炭工業(yè)清潔利用分析及政策建議［J］.煤炭學(xué)報(bào)，2011，03：514-518.

［7］許紅星.我國煤炭清潔利用戰(zhàn)略探討［J］.中外能源，2012，04：1-13.

Study on the Policies and Technical Solution of Centralized Clean and Highly Efficient Utilization of Coal in Non-electric Field

Na Wang， Junyuan Mo
（The Development Center of Information Industry of China， Beijing， 100846， China）

The energy structure of China is rich in coal and poor in natural gas， so clean and efficient utilization of coal is the key to solve the constraints of resources and environment in China. At present，the major pollutant emission reduction in thermal power industry is remarkable and further reduction face rising of marginal cost. It's remarkable that the emission intensity in non-electric field is large and pollutant treatment has been lagged behind. So China's air pollution prevention and control of the short board is in non-electric field. The emergence of advanced coal cleaning and utilization technologies， suchas Modular Cascade Regenerative Eco-Gasification Technology， provide a reliable way for the reduction of air pollution in the non-electric field. According to the survey and technical economic analysis results，Modular Cascade Regenerative Eco-Gasification Technology has the advantages of using low rank coal，process cleaning， low cost， high economic benefit and broad market prospects. The government should support the applications of advanced clean coal utilization technology， accelerate the application of advanced clean coal technology in key cities and industrial parks， innovative use PPP model， increase positive incentive policy efforts， strengthen constraints of environmental protection standard， promote the elimination of backward and strengthen supervision in the non-electric field.

Efficient and clean utilization of coal； Coal gasification technology； Non-electric field

F426

A

2095-7866 （2016） 04-412-06

工業(yè)經(jīng)濟(jì)論壇 URL： http//www.iereview.com.cn 10.11970/j.issn.2095-7866.2016.04.007

王娜（1978-），女，管理科學(xué)與工程專業(yè)，博士，中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院工業(yè)節(jié)能與環(huán)保研究所副研究員。研究方向：工業(yè)節(jié)能環(huán)保、煤炭清潔利用和工業(yè)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析等。

E-mail： nawang007@163.com

莫君媛（1987-），女，化學(xué)工程與技術(shù)專業(yè)，博士，中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院工業(yè)節(jié)能與環(huán)保研究所助理研究員。研究方向：工業(yè)領(lǐng)域煤炭清潔高效利用、再制造等。