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煤炭清洁要在全产业链发力

2018-12-07 04:49:02

煤炭清洁要在全产业链发力

“作为中国的基础能源,煤炭肯定要革命,但不是‘革煤炭的命’。提‘后煤时代’尚早,‘去煤化’不可取。煤炭领域革命的核心在于整体推进煤炭全行业、全产业链的清洁利用。”中国工程院原副院长谢克昌院士2014年12月18日在中国工程院重大能源咨询项目———《中国煤炭清洁高效可持续开发利用战略研究》(以下简称《研究》)发布会上提出如上观点。

《研究》凝聚了30位院士的智慧,形象地提出我国煤炭资源“井”字型分布格局、系统提出了科学产能综合评价体系、建立了煤炭质量宏观评价“洁配度”指标、通过案例研究了输煤输电经济成本平衡点。而且,对各类先进发电技术进行了多方面比较、对各类煤化工产品进行了全生命周期分析。还分析了煤基多联产系统的优势和发展方向、提出了污染物约束下的煤炭消费量上限。

符合科学产能的煤炭量约为目前的三分之一

《研究》提出,我国保有煤炭资源量为19455.89亿吨,其中,已利用资源量为4040.37亿吨(约占20.8%)。根据我国煤炭资源的分布,还首次提出了“井”字型的分布格局,以“两纵”(大兴安岭—太行山—雪峰山线和贺兰山—龙门山线)和“两横”(天山—阴山线和昆仑山—秦岭—大别山线)四条线为界,可划分为东北区、黄淮海区、东南区、蒙东区、晋陕蒙宁区、西南区、北疆区、南疆-甘青区、藏区九大区域,位于“井”字中心的晋陕蒙宁区恰好也是我国煤炭资源为富集的地区。

《研究》还提出了煤炭科学产能的综合评价体系。谢克昌认为,科学产能是要在保证一定时期内持续开发的储量前提下,用安全、环境友好、高效的方法将煤炭资源限度采出的生产能力。

根据四川大学校长谢和平院士的研究,科学产能评价指标体系主要从生产安全度、生产绿色度、生产机械化程度三大方面进行分析,由12个一级评价指标和22个二级评价指标构成。以2010年全国煤矿的煤炭产量32.4亿吨为例,符合科学产能要求的煤炭产量仅为10.78亿吨。

“中国目前单位能源产出效率仅是世界平均水平的一半,如果将能效提高到世界平均水平,就可少用一半能源,节能是比开发更为优先的能源资源。”谢克昌表示,这次我们建立了煤炭质量宏观评价指标即洁配度。引入洁配度,将煤炭分为不同的等级,可以强化煤炭的分质、分级利用。

郑州大学校长刘炯天院士研究认为,我国目前商品煤的洁配度为25%,其中,钢铁原料用煤、化工原料用煤的洁配度分别达到了54%、50%,而燃料用煤的洁配度仅为18%,美国用煤的洁配度则是60%。我国用煤洁配度较低的原因一方面是中国煤炭资源条件较差,原煤灰分普遍较高,原煤硫分中等,但分布不均,总体来看低品质煤占到了总量的40%。另一方面,煤质与用煤设备的匹配程度较低,尤其是燃料用煤。

《研究》认为,我国原料用煤和美国的洁配度相当,而动力煤洁配度远低于美国。发电用煤主要以原煤和配煤为主,几乎不使用洗选后的优质动力煤,用煤质量不断下降且不稳定,与锅炉设计指标偏差较大,发电效率下降,用煤煤质适配度为48%。工业锅炉煤炭供应来源不稳定,大多燃烧低质煤,用煤煤质适配度仅为23%。

根据刘炯天的预测,到2015年、2020年、2030年,我国商品煤洁配度的目标分别是37%、46%、57%。

输煤输电经济成本平衡点在1800千米左右

我国煤炭资源“西多东少”、“北多南少”的分布特点决定了煤炭往往需要长距离运输,以2010年为例,全国煤炭铁路运输量近20亿吨,占到了全国煤炭总产量的61.54%,占铁路货运的45%。随着我国以特高压直流输电技术为代表的先进输电技术的发展,输电成为了减少环境污染、减轻交通压力的重要输送方式。

“输煤输电并举是长期的煤炭利用方针,对于不同地区应进行科学分析,合理安排输煤输电布局。”南方电公司专家委员会主任李立浧院士对输煤输电的成本进行了比较。他认为,输煤输电经济成本平衡点在1800千米左右,山西、内蒙古、宁夏的煤炭在输电经济上有一定优势,实行洗精煤输煤、洗中煤输电能源利用效率较高。新疆离负荷中心较远,从长远角度看,应重点考虑输煤,但近期由于运力建设等方面的问题,着力发展输电也是必要的。

《研究》对各类先进发电技术进行了多方面比较,认为目前我国超超临界机组等技术已达世界水平,但整体上还需进一步优化火电结构。其中,高参数、大型化是提高燃煤供电效率的有效途径,我们应根据国情和煤种特色,因地制宜、统筹协调发展各类先进技术。

“目前中国合成氨、甲醇、电石和焦炭产量均居世界首位,对世界煤化工产业、技术有举足轻重的影响。”谢克昌表示,根据对各类煤化工产品进行全生命周期的分析发现,生产流程较长的产品的资源消耗和污染物排放相对高一些,但同时经济性也相对好一些。预计到2020年,现代煤化工占煤化工耗煤比例将由目前的4%提高到30%。

《研究》还提出了污染物约束下的煤炭消费量上限,认为按现有技术条件和污染物排放强度,2030年煤炭消费量需控制在20亿吨以下。若考虑技术进步和强化管理带来的排放强度降低,按照全国污染物排放控制目标测算,允许的煤炭消费量约50亿吨。“如果要突破未来燃煤二氧化碳的减排约束,只有依靠技术进步来实现。”谢克昌说。

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