非电领域煤炭集中清洁高效利用技术解决方案及推广政策研究

王娜，莫君媛

（中国电子信息产业发展研究院工业节能与环保研究所，北京，100846）

非电领域煤炭集中清洁高效利用技术解决方案及推广政策研究

王娜，莫君媛

（中国电子信息产业发展研究院工业节能与环保研究所，北京，100846）

我国“富煤、少气”，煤炭清洁高效利用是现阶段解决我国资源环境制约的关键。目前，我国火电行业常规污染物减排成效显著，污染物进一步削减面临边际空间递减、边际成本攀升的制约，而钢铁、水泥、玻璃和陶瓷等非电领域排污强度大，且受制于技术、成本和机制等约束，污染治理步伐明显滞后，已成为我国大气污染防治的“短板”。新型模块化梯级回热式清洁煤气化技术等先进煤炭清洁利用技术的出现，为非电领域大气污染治理和煤炭清洁集中高效利用提供了可靠技术解决方案。实地调研结果和技术经济分析表明，新型模块化梯级回热式清洁煤气化系统具有制气成本低、制气过程清洁环保、经济效益高等特点，节能减排效果显著，市场前景广阔。政府应加大对先进煤炭清洁利用技术推广应用的支持力度，在重点城市和工业园区加快推广，运用PPP等模式助力推广，加大正向激励政策力度，强化非电领域淘汰落后、环保标准约束并加强监管。

煤炭清洁利用；煤制气；非电领域

一、引言

煤炭清洁高效利用是当前解决我国工业可持续发展和资源环境制约问题的关键。现阶段，燃煤发电减排空间日益缩小，工业窑炉等非电领域污染治理形势严峻，成为现阶段大气污染治理的短板。新型模块化梯级回热式清洁煤气化技术等煤炭清洁利用技术的出现，为非电领域煤炭清洁高效利用提供了可靠途径。模块化梯级回热式清洁燃煤气化技术弥补了传统非电领域散煤利用方式能效低、污染大等方面的不足，具有煤种适应性强、制气成本低、制气过程清洁环保、经济效益高等特点，可在非电领域实现煤炭清洁集中高效利用，对解决现阶段大气污染问题，满足工业绿色发展对低成本清洁燃料的需求，具有重要意义。

二、非电领域煤炭不清洁利用是大气污染防治的短板

1. 煤炭清洁高效利用是治霾关键

2015年，我国煤炭消费总量约39.6亿吨，占一次能源消费总量的64%。燃煤和不清洁用煤是大气污染的主要来源之一。全国70%的烟粉尘排放、85%的二氧化硫排放以及67%的氮氧化物排放都源于以煤炭为主的化石能源燃烧［1］。近年来，部分省份为应对大气污染问题，强制出台了限制工业用煤、推动天然气替代的政策，但受天然气供应不足及成本制约，多数地区工业领域煤改气政策落实进展缓慢。鉴于我国“富煤、少气”的资源禀赋特点，煤炭的能源消费主体地位短期内仍无法被取代。因此，煤炭清洁高效利用应成为当前解决我国工业可持续发展和资源环境制约问题的首要战略选择。

2. 非电领域污染治理形势严峻

目前，我国煤炭消费中45%为电煤、50%为工业非电领域用煤、5%为生活用煤。截至2015年底，全国煤电机组脱硫设施、脱硝设施安装率已分别达到99%和92%，煤电行业常规污染物排放指标已经达到世界先进水平，电力行业污染物进一步削减面临边际空间递减、边际成本攀升的制约。与电力行业污染治理成效相比，非电领域污染治理进度和煤炭清洁利用水平明显落后于电力行业［2］。非电领域煤炭利用方式有直接燃烧、“前端固定床煤气发生炉制气+后端窑炉环节烧煤气”等［3］。工业燃煤小锅炉、工业燃煤窑炉排放系数高，尤其是使用高硫、高挥发的劣质煤时对空气质量影响更大。传统固定床煤气发生炉因制气成本低，在工业领域应用数量众多，其中约一段炉2万台、二段炉1万台，其煤气化过程会直接排放大量的烟粉尘、二氧化硫，以及大量十分难处理的焦油、酚水等，环境污染十分严重。我国部分地区已明令逐步淘汰固定床煤气发生炉，但由于替代水煤气的天然气价格高会导致企业生产成本大幅增加，煤改气进展缓慢。可见，要补齐非电领域大气污染防治短板，满足工业绿色发展对低成本清洁燃料的需求，推进非电领域煤炭清洁集中高效利用，亟须大力发展可使用低阶煤、综合转化率高，环境治理成本低、经济效益好的清洁煤气化技术。

三、模块化梯级回热式清洁燃煤气化技术应用调研分析

模块化梯级回热式清洁燃煤气化技术是先进的煤炭清洁集中高效利用技术［4］，为工业园区提供清洁、廉价的燃料气，目前在陶瓷、氧化铝等行业已经成熟应用，是非电领域煤炭集中清洁高效利用的成熟解决方案，通过了由工业和信息化部组织的科技成果鉴定和国家重点环境保护实用技术示范工程考察。该技术及成套装置是基于循环流化床气化原理开发的一种新型清洁煤气化工艺，技术系统包括主气化工艺和后处理工艺。原煤经破碎筛分送入气化炉，气化剂经高温换热器预热后进入气化炉与碎煤反应生成粗煤气和炉渣，反应后炉渣以固态形式排出，粗合成气经旋风分离器实现煤颗粒在炉内外循环，增加煤颗粒在床层内的停留时间从而提高碳转化率，分离后经三级换热器进一步回收余热，经过干式除尘和湿法脱硫等后处理工艺后经加压机送至用户使用，制气过程清洁环保，生成的煤气清洁程度相当于国家二类天然气标准，非常适合园区供气，市场空间广阔。

1. 技术经济分析

通过对安徽马鞍山技术研发基地、沈阳法库陶瓷工业园示范工程、广西信发铝业等的清洁煤气化项目的调研，模块化梯级回热式清洁燃煤气化技术特点和技术经济分析如下：

1）适合园区集中供清洁煤气。清洁煤气化设备单炉产气量最大达4万立方米/小时，煤气热值范围为1300-2200大卡/立方米，并可根据实际需要进行模块式组合，可以满足工业生产中不同工艺对燃料的需求，适合工业园区大范围集中供气，可将园区内企业分散、不清洁、低效的散煤利用方式转变成集中清洁高效利用，从源头上解决园区工业燃煤小锅炉、工业燃煤窖炉的污染排放问题。清洁煤气化系统集成度高，采用自动控制系统，能有效保障园区供气的可靠性和安全性。

2）制气过程清洁环保。清洁燃煤气化系统由于反应温度比传统固定床煤气发生炉高，原料中的挥发成分、焦油、重质碳氢化合物等裂解较为完全，制气过程不产生焦油和酚氰废水等污染物。且采用干式除尘和前置脱硫，避免传统水洗除尘带来的耗能、耗水等问题，产出的低含碳灰渣可用作建材原料，可基本实现无固废排放。产生的粗煤气经除尘、脱硫后含尘量低于10毫克/立方米、硫化氢低于20毫克/立方米，颗粒物和硫化氢含量仅为水煤气的1/20和1/15-1/20，清洁程度接近天然气。

3）工艺流程高效。清洁燃煤气化系统通过旋风分离器增加煤颗粒在床层内的停留时间提高碳转化率，系统综合碳转化率超过95%。该技术通过能量梯级回收利用，如高温余热用于预热气化剂，实现“高温助燃”，煤气热值最高可达2200大卡/立方米。该技术可使用洗选后的碎煤和粉煤以及含杂质较多的泥煤、褐煤等低阶煤，充分发掘了低阶煤的利用效率。

4）制气成本低。该技术可用碎煤为原料，相对于传统固定床煤气化炉必须使用的块煤而言成本较低。清洁煤气的制气成本大约是固定床煤气发生炉的4/5，以天然气同等热值计算，清洁煤气的制气成本约为2元/立方米，远低于大多数城市的工业用天然气价格，仅相当于广东、浙江、安徽、江苏等地工业用天然气价格的1/2左右。

5）投资回收期短。清洁燃煤气化系统的一次性投资较大，单台（套）4万立方米/小时设备投资额约为5200万元，但清洁燃煤气化系统占地面积小、运行成本低、投资回收期短，主体装备使用寿命约15年左右，中长期投资效益远高于使用天然气和传统固定床煤气发生炉。

2. 市场前景和节能减排效果分析

市场前景广阔。目前，该技术已在国内陶瓷、氧化铝等行业成熟应用，还可拓展至金属深加工、造纸、纺织行业以及集中供燃气的工业园区，市场前景广阔。在紧迫的大气污染治理压力下，模块化梯级回热式清洁燃煤气化技术具有广阔的市场空间。从总量上看，目前我国固定床煤气化炉设备保有量约为3万套，相当于1.8万套1万立方米/小时的模块化梯级回热式清洁燃煤气化系统，预计未来我国清洁煤气化技术装备市场和延伸燃料市场空间将达9000亿-10000亿元。

节能减排效果显著。模块化梯级回热式清洁燃煤气化技术可以为陶瓷、玻璃、造纸、纺织印染和金属深加工行业的高耗能高污染企业提供高效、清洁、廉价的燃料，促进这些非电行业实现煤炭清洁集中高效利用，节能减排效果显著［5］。如果现有存量固定床煤气化炉全部改用清洁燃煤气化系统，可实现年节煤3300万吨，减排二氧化硫300万吨、酚氰废水3300万吨、粉尘200万吨，减排量相当于全国二氧化硫年排放量的15%、粉尘年排放量的15%（见表1）。

表1　模块化梯级回热式清洁燃煤气化技术节能减排潜力

四、加快推广煤炭清洁高效利用技术的建议

1. 在重点城市和园区加快推广

一是以重点用煤城市为主体开展工业煤炭清洁高效利用，推广先进煤炭清洁利用技术，落实《工业领域煤炭清洁利用行动计划》。在河北、山东、辽宁、广东等重点用煤地区创建工业煤炭清洁高效利用试点城市，编制区域煤炭清洁利用实施方案，因地制宜对非电领域重点耗煤设施实施淘汰落后和先进煤炭清洁利用技术推广，综合提升区域煤炭清洁高效利用整体水平。二是以工业园区为突破口集中推广先进煤炭清洁利用技术。开展利用煤炭清洁利用技术向园区、城市集中供气试点示范，将分散、不清洁、低效的散煤利用方式转变成集中清洁高效利用。地方政府可组织协调工业、财政、环保等相关主管部门形成联合工作机制，简化煤炭清洁利用项目审批手续，加快项目实施进度。尤其是针对工业窖炉燃煤过程的污染排放问题，选择广东、福建、山东等省的陶瓷园区，辽宁、山东、浙江、广东、福建等地的玻璃园区以及山东、山西、河南、贵州和广西的氧化铝园区，以及集中供燃气、热电联产的工业园区推广煤制清洁煤气，形成可复制的园区应用成功案例，并逐步扩大应用范围。

2. 运用PPP等新模式助力推广

一是灵活运用政府与社会资本合作的PPP模式积极推广先进煤炭集中清洁高效利用技术。由技术方、地方（园区）政府、用能企业（其他社会资本）各投资1/3，实施园区清洁廉价燃料集中供应。建立地方政府、供能企业、用能企业等共同协商的清洁燃料定价管理机制，以确保投资方和用能企业的利益。清洁煤技术拥有方主要承担项目设计、建造、运营、服务等职能；地方政府主要负责能源定价管理、补贴拨付以及相关优惠政策的落实。二是在非电领域大力推广第三方能源服务模式。鼓励工业企业通过从第三方能源服务公司购买清洁能源的模式，实现污染物源头控制［6］。三是成立煤炭清洁高效利用产业联盟，以产业联盟的方式推动煤炭清洁利用技术深度研发和推广应用。

3. 强化环保标准约束和淘汰落后

一是完善非电领域煤炭清洁利用标准。加快修订《工业炉窑大气污染物排放标准》和燃煤重点行业污染物排放标准，针对部分耗煤量大、污染严重的关键工业窑炉装备制定专门的能效和环保标准。制定清洁煤气产品标准，通过产品标准明确赋予清洁煤气节能环保属性。制定和完善促进工业窑炉等非电领域的煤炭清洁高效利用的技术标准与导则，规范和引领非电领域煤炭清洁高效利用。二是加强淘汰落后和环保监管。及时修订《产业结构调整指导目录》和《环境保护综合名录》，加快淘汰落后工业炉窑等非电领域用煤设备，明确区分煤炭利用的重污染工艺和环境友好工艺。强化能耗、环保、质量和安全标准监管，坚决深入整治违法排污企业，开展现场监察、联合监察、交叉监察等多种形式的节能监察行动，通过严格监管倒逼非电领域落后用煤设备的改造升级和煤炭清洁高效利用技术推广。

4. 加大正向激励政策力度

充分发挥市场机制和经济杠杆作用，创新非电领域煤炭清洁高效利用支持扶持政策［7］。一是实施环保价格和补贴政策。借鉴火电行业环保补贴方法，对研发推广清洁燃煤技术的环保企业给予一定的补贴，补贴方式可按照单位产品清洁用煤量来核算。支持企业采用先进的煤炭清洁高效利用技术淘汰落后的煤炭利用方式，对主动改造不清洁用煤工艺的污染企业给予一定的财税扶持。二是加强资金支持引导。建议国家设立工业绿色发展基金，并建立煤炭清洁高效利用子基金，引导资金流向工业窑炉等非电领域煤炭清洁利用和技术改造。三是大力发展绿色金融。采取财政贴息等方式在煤炭清洁利用领域推广绿色信贷，加强信贷政策与工业技术改造、产业升级等衔接配合，完善对先进清洁煤技术应用项目的担保机制，加大风险补偿力度。四是在非电领域建立和完善环保“领跑者”制度，给予环保“领跑者”财税政策支持，推动非电领域污染物防治从“底线约束”转变为“底线约束”与“先进带动”并重。

［1］王丽丽.煤炭清洁利用如何从蓝图变为现实？［N］.中国煤炭报，2015-05-25.

［2］王辅臣，代正华.煤气化-煤炭高效清洁利用的核心技术［J］.化学世界，2015，01：51-55.

［3］濮洪九.关于推进我国煤炭清洁生产与利用的相关思考［J］.中国能源，2010，03：5-8.

［4］李红艳.中国煤炭清洁利用技术发展概况［J］. 科技创新与生产力，2010，09：63-65.

［5］刘莎莎.科达机电煤气化炉为传统能源减排［N］.证券时报，2010-07-12.

［6］赵剑峰.低碳经济视角下煤炭工业清洁利用分析及政策建议［J］.煤炭学报，2011，03：514-518.

［7］许红星.我国煤炭清洁利用战略探讨［J］.中外能源，2012，04：1-13.

Study on the Policies and Technical Solution of Centralized Clean and Highly Efficient Utilization of Coal in Non-electric Field

Na Wang， Junyuan Mo
（The Development Center of Information Industry of China， Beijing， 100846， China）

The energy structure of China is rich in coal and poor in natural gas， so clean and efficient utilization of coal is the key to solve the constraints of resources and environment in China. At present，the major pollutant emission reduction in thermal power industry is remarkable and further reduction face rising of marginal cost. It's remarkable that the emission intensity in non-electric field is large and pollutant treatment has been lagged behind. So China's air pollution prevention and control of the short board is in non-electric field. The emergence of advanced coal cleaning and utilization technologies， suchas Modular Cascade Regenerative Eco-Gasification Technology， provide a reliable way for the reduction of air pollution in the non-electric field. According to the survey and technical economic analysis results，Modular Cascade Regenerative Eco-Gasification Technology has the advantages of using low rank coal，process cleaning， low cost， high economic benefit and broad market prospects. The government should support the applications of advanced clean coal utilization technology， accelerate the application of advanced clean coal technology in key cities and industrial parks， innovative use PPP model， increase positive incentive policy efforts， strengthen constraints of environmental protection standard， promote the elimination of backward and strengthen supervision in the non-electric field.

Efficient and clean utilization of coal； Coal gasification technology； Non-electric field

F426

A

2095-7866 （2016） 04-412-06

工业经济论坛 URL： http//www.iereview.com.cn 10.11970/j.issn.2095-7866.2016.04.007

王娜（1978-），女，管理科学与工程专业，博士，中国电子信息产业发展研究院工业节能与环保研究所副研究员。研究方向：工业节能环保、煤炭清洁利用和工业经济运行分析等。

E-mail： nawang007@163.com

莫君媛（1987-），女，化学工程与技术专业，博士，中国电子信息产业发展研究院工业节能与环保研究所助理研究员。研究方向：工业领域煤炭清洁高效利用、再制造等。