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许明超:民用散煤六种替代技术应用及政策建议

中国炉具网-炉具行业门户丨综合服务平台    2017-05-08     来源:炉具网     浏览:897

中节能咨询有限公司许明超博士在论坛期间发言

      第十一届炉博会【2017中国民用清洁采暖高峰论坛】发言摘要之

       去年的时候,国家发改委想研究一下中国散煤治理的现状到底是什么样的,虽然现在散煤大家都在说这个事情,但是究竟散煤,尤其是民用散煤,对我们污染物排放贡献有多大,其实还是在业内有争议的。因此,我们公司受国家发改委委托,承接了这个项目。当时调研了京津冀鲁这几个地区,每个省调研三个市,每个市调研了三个市县,直接下到最基层,到村一级,因为散煤在农村用的比较多,包括城乡结合部这些地方。这次调研后,我们得到了很多的一手资料,对目前国内散煤整个的技术路线做了比较,同时给发改委提出了我们的建议。
   
       对于散煤已经有了一个正式的定义,用于民用炊事取暖等分散式使用时未经加工的民用煤,这个是国家权威部门的定义,已经在煤科院写入国家标准当中,我们国家每年散煤的消耗超过3亿吨,所以说民用煤在能源消耗结构当中,还是占有相当的比重的,给我们大气带来的污染还是非常厉害的。那么民用散煤治理有哪些替代技术?各自有着怎样的利弊?

         
       技术线路一:清洁型煤及兰炭替代民用散煤
   
       燃烧效果:民用散煤燃烧效果评价指标主要包括:着火时间、火层温度、燃烧时间和燃尽率等。通过不同种类民用煤的燃烧对比试验结果可知:烟煤、兰炭和兰炭型煤的点火时间要比无烟煤和型煤短(即“易点燃、好烧”)。主要是由于前者的着火点比后者低,烟煤、兰炭和兰炭型煤的燃烧持续时间比无烟煤和型煤短。燃烧持续时间与燃烧速率和反应活性有关,前者的反应活性高于后者,在相同进气速率的前提下,其燃烧持续时间比后者短,烟煤、兰炭和兰炭型煤的火层温度低于无烟煤和型煤。火层温度与燃料的发热量有关,后者的发热量高于前者,烟煤、兰炭和兰炭型煤的燃尽率高于无烟煤和型煤,燃料的利用效率高,这与民用燃料的灰分和炉具燃烧状况有关。
   
       排放效果:以榆林烟煤、洗块煤、兰炭型煤、传统兰炭、升级版兰炭以及宁夏无烟煤和山西无烟煤为研究对象进行燃烧排放试验研究,主要结论如下:民用燃烧PM2.5排放方面,传统兰炭中湿熄兰炭和干熄兰炭较原料洗块煤(烟煤)的PM2.5排放降低达75%以上,清水熄焦兰炭较原料洗块煤(烟煤)的PM2.5排放降低达90%以上,而兰炭型煤PM2.5排放仅为原煤和洗块煤排放的烟煤2%以下,排放的降低与挥发分在兰炭生产工艺过程中的去除有明显关系。

       污染气体NOX和SO2排放方面,各煤种之间无显著差异,原因在于NOx和SO2的排放受燃烧温度、供氧条件等多种因素影响,存在不确定性。多环芳烃(PAHs)排放方面,传统兰炭中湿熄兰炭和干熄兰炭较原料洗块煤的PAHs排放降低达80%以上,清水熄焦兰炭和兰炭型煤较原料洗块煤的PAHs排放降低达97%以上。不同种类民用煤的燃烧排放因子实验可知,兰炭和无烟型煤燃烧排放的无机和有机污染成分比原煤均有不同程度的降低,尤其是多环芳烃类(PAHs)和PM2.5降幅最大,因此建议大力推广民用兰炭和洁净无烟型煤。

       存在问题:煤源方面:烟煤资源量占全部资源量的66%,褐煤约占13%,无烟煤仅占11%,急需开发与烟煤配套的洁净燃烧技术和炉具。 成本方面:相对于烟煤,无烟块煤和型煤的原料成本和加工成本较高,型煤总成本高于政府指定的居民采购价格,型煤生产的利润主要来自政府财政补贴。此外,洁净型煤的生产时间主要集中在6~11月份,其余时间停产,设备闲置期长。这些原因导致洁净型煤的成本大大高于烟煤散煤。 技术方面:燃料与炉具不匹配,型煤和兰炭生产清洁化等问题。标准化方面:节能环保要求越来越高,标准的部分内容已不能满足要求,缺少与民用燃煤炉具配套且包含排放、技术及监测三方面的标准体系。

       技术路线二:电能替代民用散煤(煤改电)

       存在问题:技术方面电制热设备运行时间增长,缩短了使用寿命;系统初始投资增加;工作班次增加,人工费用增加;蓄热罐体积较大,同时有一定的热量损失;采用开式循环方式时,水泵耗电量增加,水系统容易产生腐蚀。

       成本方面:与集中类似的供热方式方式相比,如:燃油、燃气、燃煤、电蓄热等。运行费用由小到大的顺序是:燃煤、燃气、燃油、电蓄热。因此单纯从运行经济的角度来看:电蓄热方式并不是最优方案。

       相关建议:电采暖不具备节能能力,初始投资稍低,但运行成本较高,大面积电采暖应少用慎用,因地制宜使用电采暖。

       技术路线三:天然气替代民用散煤(煤改气)

       存在问题:天然气供给不足,以河北为例,河北省到2017年煤炭消费总量将削减4000万吨,将造成能源消费缺口1亿吨标煤,预计届时天然气供需缺口达107亿方,天然气供应缺口加大;运行成本高,以河北为例,新增供热采暖用天然气,价格约3元/立方米,供热运行成本远高于燃煤供热;壁挂炉市场竞争混乱,地方保护主义严重,常常发生本土品牌以低价中标,但无法保证产品质量的情况发生。

       相关建议:增加天然气供给量,真正解决供需矛盾;加快天然气管道网络和配套储气设施建设;严格壁挂炉相关标准规范;继续深化天然气价格形成机制改革。

       技术路线四:沼气及生物质替代民用散煤

       2003—2015年,中央累计安排386亿元用于农村沼气建设。在中央投资带动下,经过各地共同努力,农村沼气发展进入了大发展、快发展的新阶段。截止到2014年底,全国户用沼气达到4383万户,中央支持建成各类型沼气工程达到103036处,总池容达到1690万立方米,供气户数达到19.27万户。全国乡村服务网点达到11.07万个、县(区)级服务站1140多个,服务沼气用户3257.62万户左右,覆盖率达到74.3%,服务体系不断完善,服务能力显著提升。

       以沼气设计、沼气施工、沼气服务、沼气装备和“三沼”综合利用为主要内容的产业化体系初步建立,形成了年产沼气160亿立方米的生产能力,可替代2600多万吨标准煤,减排二氧化碳6300多万吨,年处理粪便、秸秆、生活垃圾约16亿吨,使1.5亿多农民受益。农村沼气不仅为农村地区提供了清洁能源,而且缓解了农村“脏乱差”的环境问题,已成为重要民生工程和新农村建设亮点工程,对生态文明建设做出了重大贡献。

       存在问题:生物质成型燃料供热锅炉排放标准限制生物质锅炉使用;扶持政策不完善,无法享受税收优惠政策;生物质热电联产资源保障困难,价格波动大,缺乏生物质热电联产鼓励性财税政策;生物质气化供热技术处于示范阶段,气化率较低,燃气质量差;气化炉对原料敏感,含水率超过20%时,系统温度波动太大。

       相关建议:结合碳税相关政策,为沼气及生物质供热提供激励措施;设立科技专项,重点支持全产业链技术体系研究;规范技术标准体系;创新生物质供热的碳汇交易体系,打破传统燃煤供热行业的垄断格局。

       技术路线五:节能炉具技术

       根据《中国统计年鉴》(2015),我国1.6亿农村居民家庭中,采用分散采暖的约9300万户,其中燃煤采暖约6600万户,燃烧生物质及其他采暖的约2700万户,按照户均使用2台各类采暖炉具计算,炉具市场容量约1.8亿台。2015年全国水暖炉销售总量高达600万台,其中京津冀周边地区节能炉具销售量增长速度较快,节能炉具市场的整体节能潜力很大。以天津市静海县为例,2015年全县推广13500台节能炉具,热效率高于70%,取得了显著的节能减排效果。

       存在问题:采暖炉具行业缺乏国家级的发展规划指导;采暖炉具未纳入“能效标识”管理体系;政府招标项目有待完善;燃料和炉具不配套。

       相关建议:统一规划,制定引导扶持政策;完善采暖炉具污染物排放检测方法及相关标准;坚持“好煤配好炉”的发展思路。

       技术路线六:热泵技术

      据不完全统计,国内销售的热泵机组约有四十多个品牌,其中国产机组约占25%,其余为合资产品、台资产品和进口产品。水(地)源热泵厂家70.0%分布在山东、广东、北京地区,占领了大部分的地/水源热泵市场。
   
       存在问题:热泵水源的使用政策不到位;水源的探测开发技术需进一步提高;热泵用水不能保证100%回灌;整体系统设计需要优化。

       相关建议:涉及水(地)源热泵统取用的地下水,在保证地下水质以及100%回灌情况下,可免除用水费;建立完成的地下水、土壤温度等监控体系,及时掌握热泵对周围环境的影响;优化水(地)源热泵的系统设计,提高系统COP系数。

       民用散煤减量代替及清洁化利用政策建议
   
       1.下体民情,确保政策导向

       比如说下一步推广水地源热泵,这里有复杂的因素,之前在国内用的话,从运行角度是非常不错的,也是一种清洁能源。还有好煤配好炉,这个应该得到大力的发展和推动,对于这些方针措施的制定和推动,一定要在了解当地用户和当地老百姓的采暖需求和用能需求的基础上,只有充分了解当地用户的情况,才能确保政策导向的正确性。

       2.因地制宜,优化配置资源

       对于散煤治理,不能搞“一刀切”,现在很多地方是什么呢?山东奔着北京,北京说煤改气,山东也说煤改气,山东行吗?北京可以投20个亿,山东拿不出这么多资金,这些事情是非常现实的,一定要因地制宜,充分尊重各地的资源禀赋和财政情况,然后根据地方资源优化配置,做到资源的当地化和高效化利用。
   
       3.标本兼治,系统解决问题

       对于散煤治理,不仅要治标还要治本。“标”是现在散煤要减量化,“本”是要把各地区的发展,能源结构放在一起,做一个综合性的考虑。根据我们地方的实际情况来解决散煤,以及散煤带来的环境的问题。
 
       4.水到渠成,引导激活市场

       所有的散煤技术通过政府的推进和引导,最终要回到市场,也就是说,国家或地方政府的补贴是不可持续的。无论是什么技术还是要回归市场,依靠政府、地方政策来推动走不长,也不可能持续。通过调研我们认为,只有在市场中通过良性竞争和循环,才能让散煤治理工作能够长期、持续、有效的做下去,国家或地方的补贴只是暂时的。对此,我们要认清这一点,国家的补贴和政策一定是不可持续的,不可能今年1吨型煤补200元,明年、后年还这么补,这完全不可能,最重要回归理性、回归市场。
 

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