我国在煤炭安全高效清洁生产方面取得哪些成果?未来煤矿建设趋势如何?
首先我国煤炭技术含量高,生产效率高。煤炭生产效率也称为生产人机工程学,即一个普通工人一天工作的煤炭产量。技术进步推动我国煤矿机械化水平和单井产量规模逐步提高,带动煤炭生产效率快速提高。智慧绿色已成为煤炭生产的新趋势。煤矿安全得到根本改善。我国煤炭资源普遍埋深,采煤以地下煤矿为主。井下环境复杂,灾害风险因素多,煤矿安全生产面临巨大挑战。
其次矿石容量和外观良好。根据新发布的绿色矿山建设标准要求,煤矿在矿山外观、矿区绿化、废弃物排放、生态保护与修复等方面有更高的约束性要求。为进一步贯彻创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念,绿矿对矿区功能分区进行了合理布局。矿山外观与地表、植被等周边自然环境和谐统一,绿化覆盖率达100%。矿区花园实现“三季花四时绿”,煤矿环境堪比大学校园。
未来煤矿建设趋势将会走寡头垄断的产业结构。在长期的市场竞争和政府引导下,煤炭行业进入生命周期成熟期,生产效率高,生产成本稳步下降。四大煤炭企业占据90%以上的市场份额。这种产业结构既符合规模经济的要求,又保持了相当大的竞争活力,适合长期稳定发展。
要知道煤炭产业是指以开采煤炭资源为主的产业。它是国家能源的主要来源之一,也是国民经济的重要支柱之一。煤炭在我国能源中的主导地位不会改变。虽然比重呈缓慢下降趋势,但煤炭在我国能源市场的主导地位不会改变,当前国民经济的发展离不开煤炭。煤炭产业高质量发展面临多重挑战。新能源、清洁能源替代煤炭步伐加快;煤炭需求增速放缓;煤炭清洁高效利用迫在眉睫。
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。
“在现有资源禀赋下,中国国情决定了一个‘非常之局’,在可预见的相当长一段时间里,中国基础能源供给以煤为主的现状无法改变,这是业界和学术界的基本共识。”在7月13日于上海举行的中国煤炭绿色生态发展论坛上,华夏新供给经济学研究院院长、全国政协委员贾康如是说道。
未来20年,中国的能源结构依然离不开煤。煤炭长期占一次能源消费总量的70%左右,预计到2030年,中国煤炭消费量仍占一次能源消费总量的55%左右。在前述论坛上,中国煤炭加工利用协会理事长张绍强称,与石油天然气相比,煤炭是目前中国自然能源资源中消费价格最低廉、使用最便捷、运输储存最方便安全、生产成本最低、勘探基建投入最少、资源最丰富最有保障的能源品种。
但长期以来对煤炭的粗放式开发利用的确滋生了大气污染等很多问题,引发地下水和地表生态损伤。当天参加论坛的煤炭行业、金融行业人士都认为,这并非煤炭本身的问题,而是用煤的人没有把煤炭利用好。在中国的资源条件和现实需求下,煤炭行业正在探索清洁化高效利用之路。
天然气无法完全替代煤炭成为主力能源
张绍强说,很多人把中国能源转型的希望寄托在天然气身上,但“我们现在已经在用美国的液化气、澳大利亚的液化气、北极的液化气……如果要全部替代,那全世界的天然气都不够一个中国用。”他还算了这么一笔账:1标方天然气相当于1.89千克商品煤,以全国年消耗38亿吨煤炭的体量计算,如果天然气完全替代煤炭,则需要2.1万亿标方天然气。2017年,中国自产天然气为1426亿标方,仅相当于2.7亿吨商品煤;进口天然气926亿标方,仅相当1.75亿吨商品煤。2017年,由于中国的液化天然气进口量大增,已经使得全球天然气价格暴涨。
因此,张绍强认为,煤和天然气的禀赋差异,使得天然气在中国完全替代煤炭的可能性极小。
目前,中国煤炭的使用方式和消费领域可分为六大构成,分别为燃煤发电、炼焦和喷吹、煤化工转化、建材耗煤、民用煤和其他零散用煤。据张绍强介绍,其中电煤占比最高,以19.6亿吨占到煤炭消费总量的一半以上。
燃煤产生的主要排放物有粉尘、灰渣、二氧化硫、氮氧化合物、和二氧化碳。
张绍强称,中国目前已经突破了大型燃煤的超低排放发电技术。其中电袋联合和干湿法联合除尘技术对粉尘的清除效率可以达到99.9%以上;二氧化硫的排放可以降低至每标方5毫克以下;但由于民用散煤的煤炉大多结构简陋,没有除尘和气体脱硫脱汞装置,因此排放气体污染较为严重,但民用散煤在有机挥发物上难以控制的顽疾也可以通过煤炉改造解决。
所谓燃煤超低排放,指的是以天然气发电允许排放的标准成为煤炭发电的排放标准,即烟尘≤5mg/Nm3、SO2≤35mg/Nm3、NOx≤50mg/Nm3 (GB13223-2011)。
“目前真正处于(环保)失控状态的,主要是散煤,消费总量约为7.5到8亿吨的水平。”张绍强指出,“这也是近期清洁供暖和蓝天保卫战的关注重点。对于环保上难以控制的民用散煤,我们还是主张煤改气、煤改电。”
但对于煤改电的能效,张绍强仍持有质疑:“中国现有电力生产中66.7%是由燃煤发电,但全国平均供电能效不足40%,输电平均线损6.8%,农电线损更大达到8%,如果采用直热式电采暖,能效按90%计算,实际终端供暖能效只有28.8%。”
煤炭清洁利用:技术已实现,推广阻碍大
张绍强介绍说,目前煤炭行业的节能升级和超低排放改造已完成5.8亿千瓦,占比近60%。剩下的40%超低排放改造,难点在于工业锅炉和焦炭等领域。中国工业锅炉过去锅炉均是层燃炉型原煤散烧,大多数没有烟尘及有害气体排放的净化装置或装置过于简陋,导致污染严重。目前已有新的工业锅炉技术,可以实现和天然气同样的排放标准。
技术是实现了,但要推广改造并不容易。张绍强称,近两年来工业锅炉“一刀切”地煤改气,后果之一是工业窑炉和锅炉的超低排放改造进程被随之打断了。
让张绍强头疼的还包括,2017年4月环保部发布《高污染燃料目录》,将所有涉煤制品全部列入高污染燃料目录中,并提出禁燃区要求。“这一定程度上会压缩煤炭行业进一步清洁利用的空间。”
环保部高污染燃料目录
此外,张绍强提出,在焦炭领域,虽然中国目前已有焦化厂能基本实现零排放,但暂时只停留于行业内示范项目,一般的焦化企业尚缺乏经济能力和环保理念完成改造。
“在中国,绿色金融并不排斥煤炭。”复旦大学绿色金融研究中心副主任李志青说。对于金融层面如何支持传统能源领域的绿色发展,李志青在会上表示,燃煤锅炉节能环保提升改造、余热暖民、燃煤电厂超低排放改造等煤炭高效清洁化利用的项目,都明确地列在国内绿色债券发行指引中。
“清洁能源和可再生能源撑大梁,还需要很长时间的努力才能达到。而煤炭的清洁利用的难度和成本又是最高的。”贾康在会前接受澎湃新闻的采访时表示,“在这样的制约之下,必须要由有效的市场加上有为和理性有限的政府,针对中国的‘非常之局’,形成‘非常之策’的解决方案。”