清洁煤的好处是什么?清洁煤是如何有的?
清洁煤作为替代普通煤的新型燃烧材料,具有使用效率高,较为安全,且对环境更加环保等多种好处。由于我国对于环境保护的相关需求和改变,才促使了清洁煤的研发和诞生。
在实际应用中,清洁煤又叫洁净型燃烧煤,是用低灰、低硫、高热度值的优质无烟煤为主要材料,加入了固硫、黏合、助燃等有机添加剂加工成为的煤制品,具有燃烧环保、热能高效、使用简单等优点。 已经在许多地区都得到了推广和应用。
清洁型煤的诞生是为了顺应国家的环保需求和发展趋势。
这样就是现有的实际情况而言,许多地区在冬季的时候都会采用电力供暖或者天然气供暖的方式,现在一些经济欠发达以及交通不便的地区,仍然需要通过烧煤供暖的方式来度过冬天。为了减少煤炭对于环境的影响以及人民群众的身体损害,就诞生出了现在所存在的清洁煤。这种新型煤又称为洁净煤,原始材料用的是低硫、低灰、高热值的优质无烟煤,通过加入固硫、黏合、有助燃发等多种有机添加剂加工而成的环保煤制品。
清洁煤具有燃烧环保热能,高效实用简单的优点。
跟原有的燃烧煤相比,容易燃烧,发热量高,可以减少原有的煤炭用量,提高发热效率。而且无黑烟、无异味,对人体危害小,使用圆形和椭圆形洁净型煤比传统散装煤更方便和便于携带。降低燃烧后的硫含量,不会造成二次空气污染。为了进行清洁酶的推广和使用,政府部门还会给予一定的政策补贴和支持,因此在很多地区都得到了很好的推广和利用。
普通人在使用清洁煤时,也要做好防护措施。
虽然清洁煤在燃烧过程中没有明显烟气,但有不充分燃烧时也会一氧化碳的出现和产生,预防不当很容易造成个人中毒,一氧化碳是无色、无臭无味的可燃气体,人体一旦吸入过量会损伤中枢神经系统,产生头痛、头晕、呕吐、全身乏力、短暂昏厥等症状,严重的话会导致个体昏迷和死亡。个人建议清洁煤取暖时,必须安装循环排烟管道,并保证排烟管道通畅。房间要有良好的通风,防止空气不流通造成一氧化碳集聚。使用前要对相关的炉具和打火工具进行检查,防止出现无法引燃和不充分燃烧的问题。
煤炭清洁高效利用指煤炭洗选、燃料发电、清洁转化、分散燃烧等环节清洁和高效利用,关注效率提升和传统污染物控制。
在科技部“高效灵活二次再热发电机组研制及工程示范”项目中,包含两台660兆瓦超超临界二次再热机组。传统超超临界一次再热机组的发电效率一般为46%左右,而应用了二次再热技术后,发电效率可提升到48%以上。
在此基础上,2021年两台超超临界二次再热机组全年烟尘排放、二氧化硫、氮氧化物浓度均值比国家大气污染物超低排放标准低了一半左右,实现大气污染物超低排放。
新时代煤炭清洁高效利用,还要遵循“三高三低”特征,即:高效率、高安全度、高水平人才
首先,煤炭生产、运输和消费各环节应充分利用先进技术,做到节约高效;其次,要保证生产安全,使煤炭行业成为高安全度的行业;还要造就一支符合行业发展需求、能够引领行业进步的高水平人才队伍。三低是指低损害、低排放、低伤害。
最大程度降低煤炭开采对生态环境的影响;实现污染物、温室气体近零排放;改善矿井工作环境,保障煤炭行业从业者的身心健康。
清洁煤
煤转化电能
燃煤产生的二氧化碳是一种重要的温室气体,被认为是气候变暖的罪魁祸首。研究人员正在探索解决的方法——就是要将煤转化电能,实现二氧化碳零排放。
然而如何要实现这一目标需要解决许多技术问题。需要将煤炭中的硫、铁、石英、硅以及其它一些物质分离出来。近年来,研究人员在这方面取得了很多进展。例如,现在技术能够将将燃煤排放物脱硫98%,这已经不是什么困难,问题是即使提取出这些矿物质,燃煤仍然会产生大量的二氧化碳。
零碳排放技术
煤炭的零碳排放技术又称为碳捕获技术,现在已经有很多研究正在进行,以更好地完善这一技术。为了减少碳的排放,很重要的方法就是捕获碳,然后将其深埋入地下,而不是排放到大气中。今年3月,丹麦的埃斯比约(Esbjerg)建成了世界上第一家碳捕获(carbon capture)实验工厂。这一工厂的主要目标是帮助欧盟排少10%的二氧化碳,其中30%是减少传统电厂的排放。该厂的研究人员努力研发新的溶剂,以便更好的捕获碳,将其转化为固体形式。国际能源机构温室气体项目经理哈丽·奥杜斯(Harry Audus)说:“这种做法主要是让二氧化碳通过一种液体溶剂,然后将其压缩,注入地下。这一研究能够帮助提高二氧化碳的捕获率。”他还说,该厂研制的新溶剂和碳捕获技术成本会更低。现在每立法米二氧化碳的碳汇成本是50-60欧元,而该项目有望将成本低到20-30欧元。
清洁煤技术
在美国,布什总统最近也宣布了一揽子总投资为20亿美元的清洁煤技术研发项目。“绿色未来”就是其中之一。该项目计划总投入为10亿美元,由政府和企业共同合作完成,目标是建成世界上最大的零排放化石燃料工厂。这一计划将在未来3年内完成。
在所有的碳捕获技术中包括一项煤的气化技术。该技术利用蒸气和氧气把煤转化为一种合成气体,其主要成份是氢。然后利用合成气体发电。这种气体的发热量高,而且比煤更清洁,是一种更为高效的能源。它排放的二氧化碳浓度也比直接燃煤产生的二氧化碳高,因此比较容易捕获。收集的二氧化碳将被注下深层地下盐池或是不能开采的煤层隙缝中,还可以直接泵到油气田的底层,利用压力提升油气水平。因此,这一工程得到了很多支持,被认为是一种可以清洁利用煤的很好方法。
然而,“绿色未来”项目真正能够实际运用尚需时日。这期间由于煤的价格低,而且比油、天然气的存储量大,煤的开采和使用量在变绿之前还会大幅上升。据世界能源组织预测,到2020年,全世界煤的使用量还将上升43%。而石油和天然气预计40年和60年后将开采殆尽,在这一背景下,清洁煤技术的研发就显得更有意义。
清洁煤技术:藏在深闺人不识
2005年2月,旨在限定全球温室气体排量的《京都议定书》正式生效,该条约的签署国已经达到140个。尽管美国是温室气体排放量最大的国家,但它提出将“按照自己的方式解决排放限制问题”,拒绝加入该条约。
2003年2月,美国政府宣布将实施一项名为“未来发电”的计划。该计划由美国能源部、私人投资者和国际组织共同投资10亿美元,在5年内完成设计和建造一座煤基零排放电-氢发电厂。这种发电厂的温室气体排放量可以达到“零排放”的水平,即使是排放出了二氧化碳气体,也可以通过技术手段将其“存储”于地下。
显然,这是一项面向未来的重要计划。然而,科学家指出:利用现有的技术能否解决当务之急呢?答案是肯定的。
今年,美国最大的燃煤电力公司(AEP)已经选好厂址,计划建造一座新型超净洁发电厂,即集成气化综合循环(IGCC)发电厂。人们往往把IGCC看作是“新技术”,但其实它是由两种著名的现有实用技术集合而成,而这两种技术都可以用来实现“未来发电”计划的最终目标。
第一种煤炭气化技术。在严格控制温度和压力的条件下部分燃烧煤,使其变为主要是由一氧化碳和氢气组成的浓缩合成气体,其中的杂质如二氧化硫等都很容易被除去。第二种技术是“循环”,这种技术已经在天然气发电厂得到普遍采用,涡轮的驱动力来自于天然气流和废热所产生的气流。最为重要的是,相比之下,从气流中捕获二氧化碳比从传统发电厂的烟囱中捕获二氧化碳要容易实现得多。
IGCC发电技术比当今普遍采用的燃煤发电技术先进很多。APE电力部门执行副董事长罗伯特·鲍威尔斯说:“我们已经对这种技术进行了深入的研究。人类从上世纪初已经开始使用煤炭气化技术,这种技术在石油化学工业和石油冶炼工业已经使用了很多年。此外,我们现在就拥有自己的循环燃烧发电厂。因此,上述两种技术都是成熟的和先进的。”
除了APE之外,美国国内和其他国家的大型能源公司对煤炭液化技术也十分重视。美国宾西法尼亚州的一个工业财团正计划建造一个工厂,从南非能源业巨人——萨索尔集团引进煤炭液化技术,工厂的设计产量为每天生产5000桶煤炭液化油。皮博迪能源公司也正在计划在伊利诺斯州建一个工厂,利用煤来生产天然气。在美国之外,一些能源公司正在计划建造“纯氧燃烧”工厂,主要使用纯净氧气来燃烧煤,以更易于捕获浓缩的二氧化碳。
APE预计,拟建的IGCC发电厂总投资将比传统发电厂高15%—20%。但是,一旦联邦政府颁布实施限制二氧化碳排量的有关措施,这些投资就可以很快回收。由于发电厂一般都位于开阔地带,有足够的空间可以存储发电厂排放出来的二氧化碳,而在这种背景下就可以将这些存储的二氧化碳销售给其他公司,以赚取利润。据估算,IGCC发电厂的收益将比传统的发电厂高出50%,前者的效率也高于后者,在形成一定规模时其成本还将会进一步下降,同时,随着设计水平和所用材料的改进其效率也将会进一步提高。此外,由于捕获得的二氧化碳可以被注入油田以提高石油产量,其废弃物的市场前景也将逐步看好。
显然,IGCC是一种成熟技术,所能带来的益处也是显著的,并且可以降低二氧化碳的排放。那么,为什么这种先进的技术不能够被广泛地采用呢?
霍华德·赫尔州戈是麻省理工学院的化工专家,他负责管理一个被称为“碳捕获专项行动”的工业财团。赫尔州戈认为:“技术本身并不是一个限制性因素,关键的因素是经济方面的激励”,“从技术的角度来看,我们可以很快实现这一目标。但如果政府不采取鼓励性政策,在这方面将不会有太大的作为。”
捕获碳的最终“命运”:不同的选择方案
清洁煤技术关键的步骤是捕获煤燃烧后释放的二氧化碳。唯如此,才有可能阻止温室气体的排放。而妥善处理或利用那些捕获的二氧化碳,则成为科学家、世界各大能源公司孜孜不倦地探索的另一个技术课题。
将二氧化碳注入地表之下已成为当今增加石油开采量的一种常用方法,但其主要目的并不是永久性地储藏二氧化碳。因此,亟待解决的一个关键问题是:我们能否把二氧化碳安全地存储在我们想存放的任何地方?
科学家认为,最安全的办法是将捕获的二氧化碳永久地存储于地表之下的某一个地方。主要方案是将二氧化碳“注入”到地表之下并对其进行矿物化后再埋藏。这种方式的潜在威胁是,一旦这些二氧化碳最终通过其他途径被排放到大气层中,将会导致全球变暖进一步加剧。
另一个问题是,如果在努力降低二氧化碳排放量的同时,人类依然增加化石燃料的消费量,那么减排的任务将会异常艰巨:这是因为对二氧化碳液化后再存储的庞大投入,要相当于人类开采原始化石燃料的投入!
美国地质学家最近的一项研究成果,给人们提出了这方面的警示。50年前,为了增加石油产量,德克萨斯州一个古油井曾被注满二氧化碳,并用水泥加固管道。不久前,美国洛斯阿拉莫斯国家实验室地质学家乔治·古斯瑞获得了其中一块加固水泥,发现其中的一部分已经出现了斑点,科学家推断这是由50年前存储的二氧化碳和地下水混合后形成的碳酸腐蚀所致。这一结果提醒人们,海底存储的二氧化碳可能会对起加固作用的水泥产生腐蚀,利用这种方法存储的二氧化碳最终仍然有可能会被释放到大气层中。果真如此,削减二氧化碳排量所带来的暂时性好处将会消失殆尽。
然而,多数人依然对这种方法保持谨慎的乐观态度,认为人类已基本掌握了正确处理这一问题的大部分技术。截至目前,采用这种存储方法,挪威国家石油公司和达科他煤气化厂都已分别存储了2000万吨二氧化碳;阿尔及利亚的一个天然气田也存储了1700万吨二氧化碳;荷兰的一个项目则存储了800万吨二氧化碳。
联合国政府间气候变迁专家小组估计,采用适当的技术可以将所存储二氧化碳总量的99%保留100年以上,随着技术的进步,这一年限有可能增加到1000年。
除了对二氧化碳捕获后进行存储、出售给石油公司,用以增加石油产量之外,另外一种方案是利用二氧化碳生产甲醇,它是比氢气更实用的燃料。
目前,人类已经吹响了向“氢能经济”迈进的号角。但在这个过程中,除了氢气生产之外,氢气的输送和储藏都需要全新的设施,并且燃料电池技术也必须有实质性的进展。相比之下,“甲醇经济”则相对容易实现。因为利用二氧化碳和氢气生产的甲醇是一种液态能源形式,可以使用目前的设施来输送甲醇,并且甲醇经过改进后就可以作为汽车燃烧使用。
美国南加州大学洛克尔碳氢研究所所长、诺贝尔化学奖获得者乔治·奥拉赫教授是“甲醇经济”的积极倡导者,他对此充满信心。他说:“从以碳为基础的经济向‘氢能经济’过渡是一种美好的设想,但真正实现这一目标并不容易,而我们拥有大量可以循环利用的二氧化碳。”
编辑本段
中国的煤化工产业的发展
2008年中国的煤化工产业继续有序发展,煤化工产业发展政策逐步完善,煤基甲醇和煤基二甲醚的试点应用取得可喜进展,产能得到进一步释放,新型煤化工产品逐渐走向市场,并被市场接受。随着金融危机影响的加剧,中国煤化工产业面临成本压力,行业发展趋缓。由于国家政策总体上仍支持煤化工发展,节能减排已是大势所趋,故中国煤化工产业虽短期受困但前景仍十分可观。
新型煤化工以生产洁净能源和可替代石油化工的产品为主,如柴油、汽油、航空煤油、液化石油气、乙烯原料、聚丙烯原料、替代燃料(甲醇、二甲醚)等,它与能源、化工技术结合,可形成煤炭——能源化工一体化的新兴产业。煤炭能源化工产业将在中国能源的可持续利用中扮演重要的角色,是今后20年的重要发展方向,这对于中国减轻燃煤造成的环境污染、降低中国对进口石油的依赖均有着重大意义。可以说,煤化工行业在中国面临着新的市场需求和发展机遇。
清洁煤
乡镇人民政府、街道办事处应当按照上级人民政府及其相关部门的要求,做好本辖区内煤炭清洁利用工作。第五条 市经济和信息化委员会是本市煤炭清洁利用的行业管理部门,具体负责煤炭清洁利用的监督管理和协调指导工作。县市区人民政府经济和信息化部门是本辖区煤炭清洁利用的行业管理部门,具体负责煤炭清洁利用的日常监督管理工作。
发展改革、公安、财政、国土资源、住房城乡建设、城市管理、交通运输、环境保护、工商行政管理、质量技术监督等有关部门,应当按照各自职责,依法做好煤炭清洁利用管理的相关工作。第六条 生产、加工、经营、储存、运输、使用煤炭的企业、单位和其他生产、经营者,应当依照相关法律、法规以及本办法的规定,实施煤炭清洁利用,防止或者减少对环境的污染。
鼓励使用煤炭清洁利用新技术、新工艺,提高煤炭利用效率。第七条 煤炭清洁利用行业管理部门和相关部门以及新闻媒体应当加强对煤炭清洁利用法律、法规和政策的宣传教育,增强全社会煤炭清洁利用和环境保护意识。第二章 煤炭质量第八条 市煤炭清洁利用行业管理部门应当根据国家、省规定的煤炭质量标准以及本市大气污染防治的实际需要,会同质量技术监督、环境保护等部门拟定本市煤炭质量要求,由市人民政府批准并公布实施。
本市煤炭质量要求可以根据实际需要适时调整。第九条 在本市销售的煤炭,应当符合本市煤炭质量要求。第十条 煤炭生产企业应当建设配套的煤炭洗选设施,对其开采的煤炭进行洗选、加工,降低煤炭的硫分和灰分,限制高硫分、高灰分煤炭的开采。新建煤矿应当同步建设配套的煤炭洗选设施,使煤炭的硫分、灰分含量达到规定标准;已建成的煤矿除所采煤炭属于低硫分、低灰分或者根据已达标排放的燃煤电厂要求不需要洗选的以外,应当限期建成配套的煤炭洗选设施。
禁止开采含放射性和砷等有毒有害物质超过规定标准的煤炭。第十一条 煤炭经营企业和煤炭燃用单位应当建立煤炭质量查验制度,对购销的每批煤炭质量进行抽样检测。第十二条 煤炭经营企业和煤炭燃用单位应当建立煤炭购销台账,并保存相关交易凭证。购销台账和交易凭证的保存期限不得少于二年。
煤炭购销台账应当如实记录每批次购销煤炭的种类、数量、煤质检测结果、交易日期以及交易双方的名称、地址、联系方式等内容。第三章 煤炭燃用第十三条 煤炭燃用单位应当采用清洁生产工艺,配套建设除尘、脱硫、脱硝等装置,或者采取技术改造等其他控制大气污染物排放的措施,不得超标准、超总量排放污染物。第十四条 新建、改建、扩建燃煤发电项目应当符合国家、省规定的大气污染物超低排放标准。
未达到大气污染物超低排放标准的在用燃煤发电机组,应当在市人民政府规定的时间内完成改造。第十五条 新建燃煤锅炉等燃煤设施应当符合国家、省规定的大气污染物超低排放标准。
在用燃煤锅炉等燃煤设施应当在市人民政府规定的时间内完成清洁能源替代或者技术改造,减少煤炭用量和大气污染物排放。第十六条 市、县市区人民政府应当采取措施,加强民用散煤的管理,制定奖励或者补贴政策,鼓励居民燃用优质煤炭和洁净型煤,推广节能环保型炉灶。
生活源直燃煤小锅炉和火炉应当在市、县市区人民政府规定的期限内实施清洁能源替代。第十七条 县市区人民政府应当制定政策,扶持相关企业建立覆盖镇(街道)、村(社区)的民用清洁煤炭配送网络和节能环保炉灶销售网络。
民用清洁煤炭应当封闭仓储、包装销售,并按照国家标准对其质量、数量、生产或者销售单位等进行标识,实现源头可追溯。
本条例所称煤炭清洁利用,是指在煤炭生产、加工、经营、储存、运输和使用过程中,采用科学合理的技术和措施,控制或者减少环境污染,提高煤炭利用效率的活动。第三条 煤炭清洁利用监督管理,应当遵循源头防治、疏堵结合、分级负责、属地管理的原则。第四条 市、区县人民政府是煤炭清洁利用监督管理的责任主体,应当制定政策和措施,建立协调保障机制,构建清洁、高效、低碳、安全、可持续的煤炭清洁利用体系。
镇人民政府、街道办事处应当按照上级人民政府及其相关部门的要求,做好本辖区内的煤炭清洁利用工作。第五条 市人民政府煤炭管理部门是本市煤炭清洁利用的主管部门,具体负责煤炭清洁利用的监督管理和协调指导工作。
区县人民政府煤炭管理部门是区县煤炭清洁利用的主管部门,具体负责本行政区域煤炭清洁利用的日常监督管理工作。第六条 市、区县人民政府相关部门在煤炭清洁利用监督管理中应当履行下列职责:
(一)发展改革部门负责指导和推进能源结构调整和产业结构调整工作;
(二)经济和信息化部门负责煤炭消费总量控制和清洁能源开发替代工作,依法督导企业节约利用煤炭资源;
(三)公安机关负责查处阻碍行政机关工作人员依法执行职务的违法行为;公安机关交通管理部门负责查处上道路行驶的煤炭运输车辆的违法行为;
(四)环保部门负责对煤炭燃用单位污染物治理设施运行情况和污染物排放情况依法实施监督管理;
(五)工商部门会同煤炭管理部门依法查处无照经营煤炭的违法行为;
(六)质监部门负责对向社会提供公证数据的煤炭检验检测机构依法实施监督管理,负责对属于强制检定的计量器具依法实施强制检定;
(七)交通运输部门、城市管理和行政执法部门负责对煤炭道路运输行为依法实施监督管理。第七条 生产、加工、经营、储存、运输和使用煤炭的企业、单位和其他生产、经营者,应当依照相关法律、法规以及本条例的规定清洁利用煤炭,防止或者减少对环境的污染。
鼓励使用煤炭清洁利用新技术、新工艺,提高煤炭利用效率,降低煤炭污染物排放。第八条 煤炭管理部门和相关部门以及新闻媒体应当加强对煤炭清洁利用法律法规、政策的宣传教育,增强全社会清洁利用煤炭和保护环境的意识。第九条 煤炭管理部门应当建立举报制度,公开举报电话和电子邮件地址,受理举报,组织调查处理或者转交有关部门调查处理。
任何单位和个人有权对违反本条例的违法行为进行举报。对举报属实的单位和个人,煤炭管理部门应当给予奖励。第二章 煤炭质量第十条 市煤炭管理部门应当根据国家、省规定的煤炭质量标准以及本市大气污染防治的实际需要,会同经济和信息化、质监、环保等部门拟定本市煤炭质量要求,由市人民政府批准并公布实施。第十一条 在本市销售的煤炭、煤炭燃用单位燃用的煤炭,应当符合本市煤炭质量要求的相应规定。第十二条 煤炭生产企业应当建设配套的煤炭洗选设施,对其开采的煤炭进行洗选、加工,降低硫分、灰分,提高煤炭质量。
禁止销售和燃用未经洗选的煤炭。第十三条 煤炭经营企业和煤炭燃用单位应当建立煤炭质量查验制度,对购销的每批煤炭的质量进行抽样检测。第十四条 煤炭经营企业和煤炭燃用单位应当建立煤炭购销台账,并保存相关交易凭证。购销台账和交易凭证的保存期限不得少于二年。
煤炭购销台账应当如实记录每批次购销煤炭的种类、数量、煤质检测结果、交易日期以及交易双方的名称、地址、联系方式等内容。第十五条 市煤炭管理部门应当加强对煤炭质量状况的分析和评估,会同经济和信息化、质监、环保等部门对本市煤炭质量要求适时作出调整,由市人民政府批准并公布实施。第三章 煤炭燃用第十六条 本市实行煤炭消费总量控制制度。
市经济和信息化部门应当根据本市煤炭消费总量控制目标,会同相关部门制定煤炭消费减量替代工作方案。区县人民政府应当依据本市煤炭消费总量控制目标和减量替代工作方案,建立燃煤总量减量、等量替代机制,逐步削减本行政区域燃煤消费总量。
对于涉及燃煤的固定资产投资和技术改造项目,审批部门应当按照区域燃煤总量控制目标以及减量、等量替代的有关规定,严格控制审批。
新批复建设的涉及燃煤的固定资产投资和技术改造项目,应当按照批复的燃煤总量进行建设、生产和使用。
有“乌金”之称的煤炭,是我国能源构成的绝对主力。2017年,煤炭消费量占我国一次能源消费的60%以上。然而,随着人民群众对美好环境的日益向往,煤炭这个能源领域的“老革命”,却不得不面临环保这个新难题。一方面,我国“富煤、贫油、少气”的能源结构特点,决定了未来相当长一个时期内,煤炭主体能源地位不会改变;另一方面,环保压力让煤炭处在社会舆论的风口浪尖,“排煤、禁煤、限煤”的呼声不绝于耳,让我国煤炭产业艰难前行。
作为中国乃至世界煤炭企业的领跑者,神东煤炭集团在壮大规模、巩固安全、提升科技水平的同时,把绿色和环保作为企业发展的核心理念,逐渐探索出一条“绿色开采+清洁利用+生态治理”的发展之路。源自神东的绿色能源,捍卫着京津冀的碧蓝天空,驱动起“长征”火箭的庞大身躯,让一座座超低排放机组有了源源不绝的清洁动力。环保、清洁,这既是惊艳世界的神东品牌,更是对煤炭产业发展前行的绿色引领。
清洁利用:“黑”与“绿”的结合,让“光与热”和“净与美”不再矛盾
煤炭的价值,是奉献光与热,点亮万家灯火,驱动马达轰鸣。如何在发挥煤炭价值的过程中,避免因排放带来的污染,这曾是世界性的难题。对此,神东人又如何破解?那就是通过开采、洗选过程中对煤质的严格管控,淋漓尽致地发挥出神东“三低一高”的特质,让煤炭的清洁利用和绿色转化成为现实。
2018年6月的一天,在神东集团补连塔煤矿22310综采工作面,矿综采一队队长石强正带领员工们在采煤机旁忙碌。不管手头的活再忙,只要发现金属丝、铁块、矸石、塑料等杂物,每一个人都会默默地捡起并放在悬挂在顺槽皮带上的杂物袋里。这样的杂物袋每隔20米就有一个,往往一个班就会放满,交接班期间由上一班集中处理。若是发现了漏掉的杂物,那就得接受每件500-1000元的罚款。由于低灰、低硫的特点,这个工作面采出的原煤被作为煤制油和煤制烯烃的专用原料。棱角分明的煤块,经过输煤皮带和栈道一路运至神东洗选中心煤制油选煤厂,又经过末煤重介旋流器洗选加工工艺,转化为灰分不超过5%的末煤,最终在鄂尔多斯煤制油公司煤直接液化工艺中转化为优质油品。由神东环保煤转化成的军民用柴油、车用汽油、军民用航空煤油等油品,不仅具有低硫、低氮等特点,燃烧后的废气所含污染物极少,可有效减少PM2.5的污染,是优质的清洁燃料。
神东煤的特征是“三低一高”,即低硫、低磷、低灰、中高发热量,是优质动力、化工和冶金用煤。对神东人来说,煤质是效益的源泉,更是品牌的保证。对煤质的检查,已成为神东一项常态化管理。通过在线监测、自动取样检验等措施,神东实现了对煤质的全流程控制,确保产品的优质、清洁。同时,以煤炭清洁高效利用为重点,神东围绕燃料煤、原料煤、煤基材料三个方向,加大清洁煤炭产品研发力度,扩大煤炭洗选、配煤、精加工和分质分级利用,形成了神洁、神优系列等20种不同规格产品的环保煤,拓宽清洁高效利用渠道,让神东煤成为造福万民和各行各业的“环保救星”。
清洁发电,净化蓝天。 “三低一高”的神东环保煤,与一座座能源集团超低排放机组相结合,烟尘排放低于5毫克/立方,达到并超过了天然气的排放水平,在点亮万家灯火的同时,又把对环境的影响降至最低,共同构筑起煤炭清洁利用的典范。
“用煤和用气一样干净”,这是神东人的保证,也是神东人的担当,更是神东人对煤炭产业最大的贡献和引领。
说起煤矿,高耸的煤堆和矸石山,飞扬的煤尘、流淌的黑水,还有塌陷的地表,人们的脑海中不由会闪过这样的景观。而在中国神东,由于坚持不懈的绿色开采和环境保护,不堪的景象成为过去,取而代之的一幅“产煤不见煤,采煤不见矸,矸石不外排,天蓝荒漠绿,煤海碧水流”的美丽画卷。
煤炭,是大地母亲对全体人类的惠赠。然而,在煤炭开采、洗选、运输等过程中,又实时产生着对生态和环境的损害,主要表现在煤炭采空区、地表破坏、粉尘污染,以及对地下水的影响。治理,从源头开始。针对煤田蕴藏实际,神东通过不懈地创新与努力,先后突破了5米以上6.3米、7.0米、8.0米、8.8米大采高加长综采工作面,以及采用厚煤层放顶煤开采技术、切顶留巷无煤柱等世界级的尖端开采技术,实现了安全开采、高效开采和绿色开采。以上湾煤矿为例,由于建成了世界首个8.8米超大采高智能综采工作面,经测算开采回采率可提高约8个百分点,煤炭产品含矸率降低5至8个百分点,比综放开采能多出煤约1500万吨,实现了经济效益和环保效益的双赢。
治理,在煤炭生产的各个环节。对开采中产生的吨矸石,神东通过自主创新的“分层开拓、无盘区划分、全煤巷布置、立交巷道平交化”采掘布置技术,最大程度减少矸石产出量,并充分利用井下废巷和贮矸硐室充填矸石进行煤矸置换,实现井下矸石不升井;对排出地面的洗选矸石,主要用于发电、制砖、填沟造田, 做到了“采煤不见矸”。 从矿井下到地面,煤炭的生产、运输、储存、洗选、装车,全部通过胶带输煤栈桥和原煤仓、产品仓、装车塔实现封闭运行,全程不落地。而铁路外运、销售煤炭,则采用自主研发的封尘固化剂喷洒固化煤列表层,降低铁路沿线的煤尘污染,实现了“采煤不见煤”。
“废水、废气、固废”,对煤矿开采影响环境的“三废”,神东人向来是不吝投入、重拳治理。多年来,神东累计投入环保治理资金18亿元,全面建设了清洁生产、“三废”治理、综合利用设施。所有矿井井下煤尘治理采用集控措施,对工作面及巷道实施喷雾与水幕喷洒措施,有效控制煤尘污染;对于地面集中采暖供热小区,采取热电联供模式减少烟尘产生,分散矿井所有锅炉统一安装了除尘脱硫设施,烟尘排放全面达标;应用煤炭开采地下水保护关键技术,在采空区建成35座地下水库(库容总量3200万立方,相当于2个西湖的水体量),地面建成38座废水处理厂和3座深度水处理厂,实现地下分布式水库、选煤车间、锅炉房构成废水闭路循环系统,和生产复用、生活日用、生态灌溉实现水的多种利用,在一个缺水地区建成了超10万人生活、年超千亿元产值的大型煤炭生产基地。
煤矿开采,不能以破坏环境为代价。这是神东人坚定地承诺,也是他们多年来夙兴夜寐、为之奋斗的目标。今日,这美丽的矿区告诉我们,神东人言出必践,一诺千金。
生态治理:当荒漠矿区成为绿色煤都,神东人圆了30年的梦想和追求。金山银山、青山绿水,这是神东人用双手创造的传奇
神东矿区地处毛乌素沙地与黄土高原过渡地带,干旱少雨,原生植被种类单调,平均植被覆盖率仅3-11%,风蚀区面积占总面积的 70% , 生态环境十分脆弱,是全国水土流失重点监督区与治理区。上世纪90年代,为了给自己和儿女们创造一个美丽的家园,神东的创业者以不畏艰苦的精神和百折不挠的勇气,克服了常人难以想象的困难,一点一点地染绿了矿区。随着时光的推移,荒凉的地貌早已成为老员工们心中的回忆。保护环境、建设生态矿区,则成为全体神东人秉承的理念。
面对资源开采与脆弱生态环境之间的矛盾,神东摒弃了先开发后治理的传统做法,坚持开发与治理并重,构建起持续稳定、科学有效的的生态系统。针对矿区外围流动沙地,优化草本为主、草灌结合的林分结构,营造了267平方千米生态防护林,建成了“外围防护圈”; 针对矿井周边裸露高大山地,优化水土保持整地技术,建设了“两山一湾”周边常绿林与“两纵一网”公路绿化 30平方千米,形成了常绿景观,构建起“周边常绿圈”; 针对生产生活环境,建设了森林化厂区、园林化小区 12 平方千米,绿地率达 40%以上,植被覆盖度达到了 80% 以上,打造出“中心美化圈”,成为采矿业水土保持治理的示范性模式。
通过科技创新路上的高歌猛进,神东人从无到有建立起采煤沉陷区生态修复技术体系。应用封堵种草、水保整地、锚固植树等技术措施,解决了裂缝、错台、滑坡等地质环境问题;采用水土保持与风沙治理措施,年减少入河泥沙约 566 万吨;采取覆土、植物与微生物综合复垦技术,提高了排矸场和沉陷区土地质量。为培育生态经济产业链条,神东大力发展沙棘等经济林产业,创新了“茶园式”种植模式,已栽植大果沙棘 25 平方公里 255万株,到盛果期预计可实现产值近亿元。在美化环境的同时,深度落实了精准扶贫政策,建立当地群众参与经济林营造和管护的机制,为当地群众提供了稳定收入。
神东,我国第一个两亿吨级新型煤炭基地。它不仅书写了中国煤炭工业的神话,更是创造了绿色开采的奇迹。几代神东人对环保梦想的一路追逐,勇于创新和敢于担当的神东精神,让环保与绿色成为惊艳世界的神东品牌。
既要金山银山,也要绿水青山。在中国神东这片梦幻之地,这不仅是追求,更是现实。
好烧的,洁净煤环保高效,与烟煤相比:干净、无烟、灰少、方便、燃烧时间长;火苗更旺,燃烧时间更久,添火次数少,省钱省事起火更快、火苗更稳定、燃烧更充分。可参照农村清洁能源网
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北极星大气网讯:10月21日,国务院新闻办公室举行新闻发布会称,截至2019年底,全国实现超低排放的煤电机组占煤电总装机容量86%,中国建成了世界最大规模的超低排放清洁煤电供应体系。放眼国外,煤电在为世界提供了百十年的电力后虽然渐显颓势,但许多国家至今仍在投入技术对其进行污染治理和改造,使它继续为人类服务。
图 国际能源署称世界燃煤发电在2018年到达创纪录的顶峰,然后从2019年开始下降。
印度:控制煤电污染会损失百亿美元
长期以来,煤电一直是全球电力生产的领导者。根据英国石油公司(BP)2018年发布的《世界能源统计年鉴》,本世纪以来,燃煤发电在全球电力生产中的占比基本徘徊在40%上下,几乎是核电、水电和可再生能源发电量之和。从煤电占能源供应比例来看,中国、印度、波兰和南非四国国内超过2/3的电力来自煤电。
图 印度燃煤电厂长期排放不达标,已经成为国家环境问题中的痛点。
以印度为代表的亚洲发展中国家,由于缺乏较为先进的清洁能源、储能技术以及成熟的可再生能源政策框架,使用清洁能源的成本较高,对印度这样的新兴经济体来说,廉价的煤电仍是最佳的发电选择,这就使得南亚和东南亚一带成为全球少有的煤电占比增长地区,但这也给当地煤电治污带来了不小的麻烦。
图 印度杜蒂戈林的一座亚临界燃煤电站,这种电站热效率最低,单位电量的碳排放最多。
几年前,印度科学技术与政策研究中心(CSTEP)进行的一项空气污染研究表明,由于印度的燃煤电厂向大气中排放大量有害气体和颗粒物,到2030年因不遵守排放标准导致的早死病例多达30万至32万例,此外还有5100万人因呼吸系统疾病住院。安装更先进的设备来控制硫氧化物、氮氧化物和颗粒物等是个不错的选择,但这笔账算下来,印度的燃煤电厂要损失98亿至115亿美元,每度电的成本会因此提高9%至21%,印度当局经过权衡,最后认为控制煤电污值得投入。2015年12月,印度环境、森林与气候变化部(MOEFCC)出台了限制燃煤电厂中硫氧化物、氮氧化物和颗粒物浓度的新标准,给国内燃煤电厂两年限期执行。但到2017年12月,当局发现几乎没有燃煤电厂安装了治理污染的设备,于是被迫将最后期限延长至2022年。”有消息人士说,两年限期让煤电行业承受了巨大的压力,这才导致了延期。但大多数专家认为,到2022年许多燃煤电厂仍不会遵守严格的标准。当局对此有所准备,正从招标和施工审批、杜绝监测数据造假和监督改造成本上加大管理力度。目前,印度正在改造境内所有旧煤电厂,使其排放水平降至国家标准,同时将关闭一批严重超期服役的老旧电厂。
图 印度是世界产煤大国,图为印度一处露天煤矿。
抛开具体的技术不谈,我们可以认为印度在煤电污染治理中遇到的问题是许多发展中国家普遍存在的。不过,好在随着可再生能源发电成本的不断下降,煤电在印度能源结构中的“王者”身份也许会开始动摇。
日本:逐渐淘汰低效燃煤电厂
据国际能源署(EIA)2019年公布的数据,2018年日本90多家燃煤电厂的发电量估计为3170亿千瓦时,在日本电力结构中占比约为1/3。日本煤炭消费总量中99%来自进口。2018年,日本进口煤炭总量超过2.1亿吨,若加上天然气发电量,日本有74%的电力来自于化石能源,这一比例远高于欧美发达国家。
图 福岛核事故发生后,日本煤电建设连续数年增长。
日本煤电高占比的原因是一次 历史 性突发事件。早在2010年时,日本经济产业省就计划减少燃煤发电量,计划到2030年将煤电份额减少一半以上,用核电弥补这一空缺,将核电比例提升至50%。然而,2011年发生的福岛核事故不仅大大削弱了日本电力的“清洁度”,更引爆了公众多年来都无法缓和的“反核”情绪。为弥补关停核电带来的电力缺口,日本启动了很多煤电项目。不过,日本较好地处理了煤电产能扩大和污染治理之间的矛盾,原因是日本在煤电污染控制技术上有底气。
日本自上世纪七八十年代以来,在燃煤发电诸多环节研发了大量先进技术,并投入使用,其中一些技术出口国外(包括中国)。在烟气污染防治技术方面,日本应用的以低低温电除尘技术为核心的烟气协同治理技术路线中,湿法脱硫的协同除尘效率可达 70%~90%。再如资源化脱硫技术中的活性焦脱硫技术,是通过移动床利用活性焦吸附解吸二氧化硫,利用硫酸生产工艺制备硫酸,集脱硫和收集工业原材料于一体。该技术在日本等国的大型电厂中投入应用,日本的新矶子电厂已有 2 600兆瓦机组的应用业绩。
在低氮燃烧方面,日本的三菱、日立公司等在低氮氧化物燃烧器开发与应用上均有良好表现。在低氮燃烧技术相关专利申请方面,全球相关专利申请企业排名前10位中,日本占有6家,美国有3家。但好消息是,近几年来我国在这方面的专利数量正迅速增加。
2015年6月,日本成立由政产学各界组成的“促进新一代火力发电技术协会”,开始举全国之力推动下一代火力发电清洁高效利用技术的开发。日本内阁于2018年7月批准第五个战略能源计划,推动日本向高效和下一代燃煤发电转变,以逐步淘汰低效煤炭使用。今年7月,日本经济产业大臣梶山弘志表示,日本将在2030年前逐渐淘汰低效燃煤发电厂,这是其战略能源计划的一部分,日本经济产业省官员开始制定更为有效的新框架,以确保逐步淘汰低效燃煤发电厂。
美国:煤电发电量最大的发达国家
全球能源监测机构发布的数据显示,2019年全球燃煤电站发电总量排名前十的国家由高到低依次为:中国、印度、美国、日本、韩国、南非、德国、俄罗斯、印度尼西亚、澳大利亚。在新建燃煤电站方面,2019年这10国中仅有美国、德国、澳大利亚3个国家没有新建燃煤电站投运,且美国2019年关闭的燃煤电站容量位居10国之首。但如今的美国仍然是煤电发电量最大的发达国家,燃煤电厂对美国空气污染带来的影响(包括PM2.5、臭氧和酸雨等)也不容忽视。在美国,燃煤电厂每年消耗的煤炭占煤炭消费总量的90%以上,燃煤电厂排放的二氧化硫约占全美国排放总量的一半,排放的氮氧化物占10%。
图 美国亚拉巴马州的寡妇溪燃煤电厂停运后,美国谷歌公司2018年开始动工,将其改造成一个使用可再生能源的数据中心。
在美国,大多数燃煤电厂采用湿法烟气脱硫系统(WFGD)来控制二氧化硫排放,用低氮燃烧器、燃尽风和选择性催化还原系统(SCR)来控制氮氧化物排放,用静电除尘器(ESP)来控制颗粒物(PM)。大约有一半的燃煤电厂还会使用带有袋式除尘器的活性碳喷射系统(ACI)来控制汞排放。美国在低氮燃烧领域较为擅长。美国有公司开发了旋转对冲燃尽风技术(ROFA),从锅炉二次风中抽取30%左右的风量,通过不对称安放的喷嘴,以高速射流方式射入炉膛上部,形成涡流,从而改善炉内的物料混合和温度分布,从而大幅降低氮氧化物生成。目前,该技术在欧美发达国家有良好的应用。
全球每年排放到大气中的汞总量约为5000吨,而燃煤过程中汞排放占相当大的比重。从上世纪末开始,汞污染治理一直是美国燃煤电厂的防治重点之一。美国环境保护署(EPA)称,在1990年,下列三个工业部门的汞排放总量约占美国的2/3:医疗废物焚化炉、市政垃圾焚烧厂和燃煤发电厂。前两个行业已受到排放标准的约束,但燃煤电厂的汞污染还有待治理。
图 2018年11月,美国北卡莱罗纳州的诺曼湖上热气蒸腾,附近的马歇尔电厂向湖中排放了大量温度较高的废水。
本世纪以来,美国燃煤电厂根据“清洁天空计划”的要求,开始重点解决排汞控制问题,美国能源部为此选择了8项新的排汞控制技术试验项目进行投资。美国电力科学研究院的专利排汞控制技术作为试验项目的一部分,在6个项目中进行试验。此外,美国能源部计划长期大规模地对富有发展前景的排汞控制技术进行试验,尤其是在燃烧褐煤和装有较小型静电除尘器的燃煤电厂展开试验。
欧盟:多国公布淘汰煤电时间表
在欧洲国家中,德国率先向燃煤发电污染开刀,在上世纪80年代制订了《大型燃烧装置法》,要求自 1987年7月1日起,大型燃烧装置排放烟气中的二氧化硫浓度不得超过400毫克/立方米,烟气中的硫含量低于燃料含硫量的15%。因此,几乎所有的德国电厂都在原有的机炉厂房旁建立起高大崭新的烟气脱硫、脱硝设备,这成为德国电厂的一大特色。德国人后来把1983至1988 年期间在全西德范围内加装烟气净化设备的举措称之为“改装运动”。到1988年,西德已有95%的装机容量安装了烟气脱硫装置,燃煤电厂的二氧化硫排放量由1982年的155万吨降低到1991年的20万吨,削减幅度达到87%,在欧盟和世界范围内起到了很好的示范带头作用。
图 位于劳西茨的一个德国燃煤电站,德国已经决定于2038年彻底停运燃煤电厂。
由于燃煤电厂烟气在脱硝、除尘和脱硫的同时,可对汞产生协同脱除的效应。欧盟《大型燃烧装置的最佳可行技术参考文件》建议,汞的脱除优先考虑采用高效除尘、烟气脱硫和脱硝协同控制的技术路线。采用电除尘器或布袋除尘器后加装烟气脱硫装置,平均脱除效率在75%(电除尘器为50%,烟气脱硫为50%),若加上SCR装置可达90%。
在清洁煤领域,欧盟研究开发的项目有整体煤气化联合循环(IGCC)技术、煤和生物质及废弃物联合气化技术、循环流化床燃烧(简称CFB,当前主流清洁煤燃烧技术)技术、固体燃料气化与燃料电池联合循环技术等。
图 英国北约克郡的艾格伯勒燃煤电厂已经于2018年关闭,同年该厂区成为电影《速度与激情》的拍摄场地之一。
在欧洲,煤电发展现状和预期因国家而异。这主要取决于各国监管机构对脱碳、空气质量的政策,以及煤电在各国电力生产中的地位等。为了落实《巴黎协定》中的节能减排目标,欧洲各国政府也相继公布了淘汰煤电的时间表:英国决定在2025年前关闭所有煤电设施;法国计划到2021年关闭所有煤电厂;芬兰考虑到2030年全面禁煤;荷兰将从2030年起禁止使用燃煤发电等。类似情况也在世界其他地方发生。包括美国在内的许多国家正在远离煤炭,因为其他清洁能源正在变得越来越便宜,而环境法规也让这种矿物燃料的市场遇冷——既然燃煤发电有替代选择,为什么还要用呢?
中国:煤电排污标准比发达国家严
由于煤电在我国电力供应结构中占比超过一半,全面实施超低排放和节能改造,有利于提升我国煤电行业清洁、高效、高质量发展的水平。自2014年以来,我国大力推进国内各发电企业实施超低排放和节能改造工程。一方面推行更为严格的煤电能效环保标准,提出全国有条件的新建燃煤发电机组大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机组排放限值,具备条件的现役燃煤机组实施超低排放改造。另一方面,有关部门进一步明确超低排放电价政策,有效降低了企业改造和运行成本。
图 燃煤电厂是20世纪最重要的人类遗产之一
据中国电力企业联合会统计,在2012年至2017年这5年间,在全国煤电装机容量增幅达30%的情况下,煤电的二氧化硫、氮氧化物、烟尘排放量下降幅度达86%、89%、85%。煤电机组供电标准煤耗从325克/千瓦时下降至312克/千瓦时。考虑到我国煤电装机容量全球最大,现在超低排放改造的基础容量已经超过7亿千瓦,这在全世界都绝无仅有。以前,我国的烟气污染物排放标准比发达国家要宽松,但现在我国燃煤电厂烟尘、二氧化硫和氮氧化物排放水平已与燃气电厂接近,比发达国家的排放要求严格50%以上。
图 印尼中爪哇岛哲帕拉的孩子们在燃煤电厂附近玩耍,对近在咫尺的污染源视若无睹。这种景象在煤电持续扩张的东南亚很常见。
中国的燃煤电厂发生的变化说明,煤电作为上个世纪遗留下来的象征物并没有过时,只要我们有智慧地对其进行充分利用,它就能继续生存并焕发出生机活力。
图 南非国有电力公司新建成的库塞尔燃煤电厂也采用湿法脱硫装置
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