切实推进煤炭清洁高效利用,可以从哪些方面发力呢?
首先需要从统筹推进煤炭清洁低碳发展、多元化利用和综合储运。应尽最大努力保障国家能源安全。要坚定肩负保障国家能源安全重大使命,夯实煤炭和燃煤发电基础保障,进入夏峰关键时期,我省保障能源供应任务艰巨,要全力保障煤炭生产。紧紧围绕保供目标,加强统筹规划,全力挖潜增效。
其次需要推广煤炭清洁利用的障碍等方面入手。主要来自技术和资金问题。煤炭清洁利用技术取得了长足进步,但仍有许多问题没有突破。特别是一些煤炭加工核心技术尚未掌握,仍需引进,增加了研发和推广成本。一些技术虽然达到了世界先进水平,但没有国家政策的支持是无法大力推广的,对提高煤炭清洁利用水平的作用有限。
再者需要推进节能减排重点工作,推动能源利用效率大幅提升。主要污染物排放总量持续减少,实现节能减碳减排协同,质量持续提升生态环境,目标是为尽快实现从能源消费“双控”向碳排放总量和强度“双控”转变创造条件,为实现碳达峰和碳中和目标奠定坚实基础。推动新型基础设施能效提升,加快数据中心和基站绿色改造,促进电子信息制造绿色利用。
要知道的是煤炭在我国能源体系中发挥着基础性和基础性作用,煤炭上下游产业是我国国民经济的重要组成部分。煤炭价格过高或过低都会对煤炭上下游产业平稳健康发展有影响和我国能源安全稳定供应产生不利影响。因此,建立煤炭上下游合作共赢的长效机制,将煤炭价格稳定在合理区间内,对于认真贯彻落实中央经济工作会议精神,促进煤炭上下游产业高质量发展。
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。
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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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可以。这主要是由于以下几个原因:新能源的开发受到了薄弱环节、高能耗密度、高投入成本、技术难度的制约,低生产率。热能生产仍然不是国家的主体,新产业的诞生和老产业的退出不是同步的,发电、在许多情况下,发展取决于对工业至关重要的火力发电厂的发展。
新能源产生的电质量差,如果没有转化或以其他方式直接进入电网,可能会对其造成巨大的影响,给其带来极大的风险,并最终限制其监管能力。
目前,世界各地的发电厂大多依靠燃烧石油和煤炭发电。的确,电力机车在运行过程中不会对环境造成污染,但电力机车的电能来源仍然会造成污染,所以这是一个相对的概念。因此,电力机车对环境的积极意义只有在产生的大部分电力依赖于清洁能源的情况下才会增加。
对我国来说,煤炭也占据了中国能源消费结构的大部分。事实上,也有研究表明,中国的主要发电方式是燃煤,对电力机车污染环境具有重要意义.[火电厂]类别包括燃煤、稻草及焚化废物发电,不论何种燃料必须以焚化为基础;同时,燃烧产生各种似乎不是清洁能源的物种的排放。
同样道理,超过60%的电力需求是由于电力比例逐渐下降;但在短期内,如果新生产模式的增长受到储备能源成本的限制,不能迅速减少发电量。但是,从传统发电的角度来看,这似乎是一个更大的问题,仍然低于汽车的排放量,由于对排放的控制非常严格,因此使用了燃料。
新能源有自身的劣势,能源密度大,投入成本高,技术难度大,生产能力低,这都制约了新能源的发展。。
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。
1、烟气污染。煤炭使用排放的SO2,NO气体不断增长,使得酸雨增加。
2、粉尘污染。对电站周围环境的粉煤灰污染严重,对人们生活和植物生长造成不良影响。
3、资源消耗了。水是汽轮机的冷却介质,一座1000MW的火力发电厂每天耗水量约十万吨。全国的煤炭消耗5000万吨。所以煤炭发电是不清洁能源。