煤炭也能烧出低排放

制图：张芳曼

编者按：我国是能源消费大国。习近平总书记指出，“发展清洁能源，是改善能源结构、保障能源安全、推进生态文明建设的重要任务。”当前打好污染防治攻坚战，要坚持源头防治，如：调整能源结构，减少煤炭消费，增加清洁能源使用。
我国煤炭消费量约占全球一半，能源结构正由煤炭为主向多元化转变。本版推出“美丽中国·关注清洁能源”系列报道，聚焦煤炭减量化及清洁利用，同时关注风力发电、光伏发电等面临的问题及其对策，今日推出上篇。
外表黑乎乎，烧起来冒出呛鼻的气味——这是大多数人对煤炭的第一印象。然而，你知道吗，如果应用了现代先进技术，煤炭也能烧得挺干净。
与国家排放标准相比，二氧化硫、氮氧化物、颗粒物排放分别降低83%、50%、67%——今年1月的国家科技奖励大会上，“燃煤机组超低排放关键技术研发及应用”获得国家技术发明奖一等奖，这是我国煤炭清洁利用迈出的大步子。
以煤为主的能源结构短期内难改变，应推动煤清洁高效利用
据统计，2017年我国能源消费总量44.9亿吨标准煤，其中煤炭消费占能源消费总量的60.4%，比上年下降1.6个百分点。“中国的煤炭消费量约占全球一半，再加上此前利用方式粗放，大量煤炭分散燃烧带来了高排放。”国家发改委能源研究所研究员韩文科说。
中国煤炭加工利用协会理事长张绍强认为，“清洁利用和规模化燃用是当前改善大气质量行之有效的方法”。
不少专家认为，煤炭减量化是清洁高效利用的前置任务，否则污染物排放浓度再低，总量依然庞大。从趋势看，煤炭减量化以及清洁能源替代正稳步推进，两年来我国煤炭去产能超过5亿吨，2017年非化石能源占全国能源生产总量的17.6%，比2012年提高6.4个百分点。
虽然煤炭在一次能源中的比重呈下降趋势，但在中短期主体能源地位较难改变，实现煤炭转型发展是我国能源转型发展的立足点。
“大力发展清洁能源我们有共识，但远水解不了近渴。一方面，在我国化石能源已探明储量中，煤炭占94%以上，石油和天然气仅占6%左右，二者对外依存度较高，不考虑品种的使用差异，消费成本也比煤炭高不少；另一方面，风电、光伏等新能源的稳定性、可控性有待提升，至少短期内要大比例替代煤炭还比较难，不能立竿见影。”张绍强认为，应该科学有序降低煤炭消费比重，推动煤炭清洁高效利用。
我国煤电机组污染物排放控制指标处于世界领先水平
生产侧而言，煤炭清洁高效利用迈出实质步伐。煤炭质量更优，2017年我国原煤入选率为70.2%，同比提高1.3个百分点；资源综合利用推进，2017年全国煤矸石综合利用处置率达67.3%。
目前，我国煤炭消费主要分布在燃煤发电、冶金炼焦、煤化工、锅炉用煤（含建材窑炉和供热供暖）、民用散煤几个方面，用煤量分别约占煤炭消费总量的50%、17.5%、6.8%、20%和不足6%。
“其中发电用煤占比大，但消费集中、污染物控制和减排力度大。”张绍强说，我国已经突破大型燃煤超低排放发电技术，燃煤电厂大气污染物排放达到甚至优于国家天然气发电排放标准，即烟尘不高于5毫克每立方米、二氧化硫不高于35毫克每立方米、氮氧化物不高于50毫克每立方米。那么，成本会不会很高呢？张绍强介绍，“所增加的发电成本大概2—3分每千瓦时，新增成本不足10%，比燃气发电成本低。”
国家能源局有关负责人介绍，截至2017年三季度末，京津冀、河南等多地已提前1—2年完成全部具备条件机组的超低排放改造任务，全国累计完成煤电超低排放改造6.4亿千瓦以上，提前完成2020年改造5.8亿千瓦的目标；新建煤电机组全部为超低排放，我国煤电机组污染物排放控制指标已处于世界领先水平。
除了超低排放工程，煤电领域节能改造、灵活性改造也在加快推进。“截至2017年三季度末，全国累计完成煤电节能改造5.3亿千瓦；此外，我们还着重实施热电解耦改造和纯凝煤电机组深度调峰改造，最大限度发挥煤电机组调峰能力，为新能源发电腾出空间。比如辽宁省部分煤电机组实施灵活性改造后，2017年新能源弃风率下降6个百分点。”国家能源局有关负责人举例。
煤炭深加工方面，我国工艺国产化水平提高，部分关键技术领跑国际，以煤为原料可以生产出超清洁柴油、天然气等。据中国环境科学研究院完成的整车运行和台架实验，煤制清洁柴油与国五标准柴油相比，可使尾气中排放的一氧化碳、细颗粒物、氮氧化物和碳氢化合物分别降低24%、49%、12%和34%。不过在韩文科看来：“煤化工可以发展，但规模应当适度有序，尤其要在生态环境可承受的范围内。”
散煤治理是难点，将坚持散煤减量替代与清洁化替代并举
总的来说，燃煤发电、冶金炼焦、煤化工三个煤炭消费领域能大规模集中利用，污染物控制逐步向好。目前真正难操作、难监管的主要是大量散煤，主要包括工业领域中的小锅炉和小窑炉散烧煤、民用生活散煤等。通常这些散煤都是分散采购，流通环节混乱难监管，煤的灰分和硫分含量高；分散使用、燃烧过程效率低；大多数为直燃直排，脱硫、脱硝等设施几乎为空白。
据不完全统计，我国燃煤供热供暖工业锅炉近48万台，各种窑炉约13万台，年耗煤约7.5亿吨。“锅炉效率低、污染物控制设施简陋，大量供热锅炉因季节性因素负荷变化较大，实际燃烧效率、锅炉热效率平均比国际先进水平低15%—20%，导致烟尘排放超过全国排放总量的40%，二氧化硫排放量占全国排放总量的35%以上，成为严重的大气污染物排放源。”张绍强介绍。
他认为，10蒸吨每小时以下的小锅炉由于过度分散、炉型老旧、容量小等，不宜再进行改造，应加快淘汰进程，支持整合更换；20蒸吨每小时以上等级的工业锅炉与电站锅炉相似，配套烟气净化措施后同样可以实现超低排放。
“现在有新型煤粉型工业锅炉燃烧效率在90%以上，单是节能一项就比老旧链条炉提高30个百分点以上。但目前推广存在一定困难，这与违规成本过低、监管不到位有关，但也受一些地区‘一刀切’去煤化影响，有的地方还要求大中型热电机组也必须换成燃气发电，不管是不是实现超低排放，导致企业技术研发和应用积极性不高，这就值得商榷了。相关部门可以将排放标准提高到与燃气机组一致，谁优谁劣可以对比，超出了标准，再关停淘汰都没问题。”张绍强建议。
民用散煤消费总量每年在2亿吨左右，其中超九成用于北方农村冬季取暖。虽然民用散煤占比小，但大部分炉灶原始、使用分散、用户经济承受能力不高，算得上煤炭清洁高效利用一块难啃的“硬骨头”。国家能源局有关负责人表示，将坚持散煤减量替代与清洁化替代并举、疏堵结合，通过落实优质煤源、建设洁净煤配送中心、推广应用洁净煤和型煤、先进民用炉具、加强监管等措施，解决民用散煤清洁化利用问题。
中国能源研究会常务副理事长周大地认为，清洁高效的同时，也应该向低碳努力，“煤炭的高碳性没办法改变，当前重点是清洁高效，但不是说低碳就放弃了。”日前召开的国家能源工作会议提出，要抓紧研究实验碳捕集及应用技术，争取早日实现突破，使煤电发展更加符合清洁低碳安全高效的要求。
“统筹推进煤炭清洁高效利用是2018年能源工作重点任务之一，我们将在控制煤炭消费总量的基础上，着力提高电煤在煤炭消费中的比重，争取到‘十三五’末，电煤比重提高到55%左右，30万千瓦级以及具备条件的燃煤机组全部实现超低排放。”国家能源局有关负责人说。