散烧煤主要是指小锅炉、家庭取暖、餐饮用煤等民用煤。在我国的煤炭消费结构中,发电占56.4%,钢铁(含炼焦)占23.9%,建材、化工用煤占12.7%,散烧煤占7.0%,散烧煤总量达2.5亿吨左右。煤炭散烧产生的二氧化硫、烟尘排放总量为同质原料电煤燃烧的4倍、8倍。按照环保部《大气细颗粒物一次源排放清单编制技术指南(试行)》计算,散烧煤煤炉一次PM2.5排放系数是电厂煤粉锅炉的30~50倍。
煤炭散烧污染严重的重要原因是煤品质较差,来源不稳定,质量难以控制,且排放的污染物无法集中有效处理。对此,国家已出台了《京津冀及周边地区落实大气污染防治行动计划实施细则》、《商品煤质量管理暂行办法》等多项法规严控散烧煤品质,污染严重地区如京津冀也已施行了严于国家要求的地方标准。
目前满足国家和地方要求的散烧燃料主要是无烟煤,但我国无烟煤产量少,2013年无烟煤产量6亿吨左右,占全国煤炭产量的16%,且大部分用于化肥、铸造、冶金等行业,民用散烧无烟煤价格高,晋城地区无烟煤出厂价每吨900元左右,不易在广大散烧煤用户中推广。因此,寻找可长期供应、质量稳定的高品质民用散烧燃料是当务之急,而热解半焦由于其高品质(低挥发分、低硫、低灰、高热值)、资源充足,且有一定规模供应,是目前可行的散烧煤清洁替代品。
热解半焦,俗称兰炭,以长焰煤、弱粘煤和不粘煤等低变质烟煤为主要原料,采用中低温热解工艺进行生产,联产油品,半焦产率约为原料煤的60%~70%,油品产率约为10%。热解过程中,原料煤81%的挥发分、60%的硫、28%的氮被脱出,硫、氮元素最终转化为硫化氢、二氧化硫及氰化氢、氨气等气态物质,污染物得到了集中有效处理,故半焦具有低挥发分、低硫、低氮等特点。另外半焦生产原料价廉易得,工艺条件温和,且联产高附加值油品,所以半焦价格低,神府煤田圈地区一般半焦出厂价每吨300~500元,利于推广。
我国神府煤田圈拥有储量巨大的半焦优质原料,且已形成了一定的半焦生产规模,目前该地区块状半焦产能已经达到5000万吨。此外,粉煤热解技术也已临界突破,由于热解过程本身具有良好的经济性,一旦成功必将形成上亿吨的粉状半焦产能,而粉状半焦可通过添加合适的物料加工成更为清洁的民用散烧型焦。
榆林半焦的部分煤质指标与阳泉无烟煤、晋城无烟煤及散烧煤相关法规、标准(以《商品煤质量管理暂行办法》、河北省的《工业和民用燃料煤》DB13/2081-2014为例)进行对比,结果如下。
可以看到,榆林半焦灰分、挥发分、全硫含量低于阳泉、晋城无烟煤,且完全满足相关国家和地方标准对散烧煤的指标要求。
陕西煤业化工技术研究院、北京煤科院、中国石油大学、西安建筑科技大等科研院所对神木半焦进行了一系列检测与实验,认为其燃烧排放的一氧化碳、二氧化碳、烟尘等指标接近优质无烟煤,部分指标优于无烟煤,完全可作为更为环保洁净的民用散烧煤进行推广应用。另外,北京市节能环保中心在神木实地取样检验分析后发布了技术报告,认为神木半焦的各项技术指标完全符合北京市地方标准《低硫煤及制品》(DB11/097)中煤炭质量的要求。
半焦是散烧煤清洁、廉价的替代品,半焦在散烧煤领域的推广利用是大气污染防治的长期重要有效措施。目前25mm以上的半焦生产技术已经趋于成熟,整体生产过程能够达到环保要求,今后的主要工作是进一步加强技术创新,大幅度提高单炉和单厂生产规模,采用更为高效经济的节能环保技术,实现园区化运行。另外陕西煤业化工集团、神华集团、中煤集团等正在进行大规模粉状半焦生产工艺研发,预计很快就会突破,将实现低阶煤的全粒径利用,不仅可以获得大量的高附加值煤焦油,提高生产厂家利润,而且可以提供大量的、价格低廉的、质量稳定的半焦产品,最终形成低阶煤热解、煤焦油加工、清洁散烧煤利用三个新型产业,对促进国民经济发展具有重要意义。
因此,郑重建议:
一、加快热解半焦在全国的推广应用,尤其是京津冀等大气污染严重地区替代现有散烧煤的进程,并建立半焦配送体系,实现保质保量集中供应。
二、以神府煤田圈为基础建立热解半焦规模化生产示范基地,制定相关政策支持低阶煤热解、煤焦油加氢、清洁散烧燃料的科技与产业发展。
三、对通过热解技术得到的油品、洁净半焦在销售过程中给予税收优惠等政策上的支持,提升企业生产积极性。