劣质煤发电与气化综合比较

1.1劣质煤综合利用电厂发展存在的问题（1）现有鼓励扶持政策执行不力。国家为了促进劣质煤等资源的综合利用，节约能源、保护土地资源，减少环境污染，改善生态环境，从根本上解决好能源工业的可持续发展问题，制定了一系列的鼓励扶持劣质煤综合利用电厂发展的政策，但由于部门利益影响，致使在有的地区政策法规没有得到很好地落实，主要表现在:达成并网协议艰难、并网收费极不合理、硬性规定参与大电网调峰、规定的上网指标不合理。（2）税收问题。1994年国家税制改革后，综合利用电厂享受国家的优惠政策没能得以延续执行，使用低热值燃料的综合利用电厂与使用优质煤的大型电厂要交纳同样税收。税赋沉重，综合利用电厂自我发展、自我完善困难重重、技术进步和自我积累受到限制。⑶对劣质煤综合利用电厂的认定问题。国家关闭低效高污染的小火电机组，这是提高能源利用水平，减少环境污染的明智之举。但有的地方借综合利用电厂或热电联供之名，建设运营小火电，扰乱了电力市场，对常规大电厂和综合利用电厂都造成了冲击和危害，严重地影响了劣质煤综合利用电厂的发展。1.2燃用劣质煤对电厂生产的影响（1）输煤系统出力要求增加；（2）制粉出力要求提高，同时要求煤粉细度提高；（3）锅炉燃烧条件恶化；（4）飞灰可燃物增加，排烟温度升高等，从而锅炉效率下降；（5）尾部受热面磨损,特别是省煤器的磨损，使设备利用率下降和检修费用增加；（6）除尘器和引风机磨损，使检修费用增加，引风机电耗增加；（7）冲灰系统出力增加；（8）电厂总耗水量因冲灰水增加而增加，使供水系统投资和运行费用增加；（9）灰场投资增加；（10）环境污染恶化。2.劣质煤用于气化相较于发电的优势（1）将劣质煤炭气化可得到更高经济效益的化工产品，相较于燃烧发电可得到更多的投入回报；（2）对于操作稳定来说，劣质煤发电比气化面临的挑战更大；（3）劣质煤通过气化生产化工产品的能量转化效率要高于燃烧发电，通过以下两个图表可以直观的看出：表1示范装置能量转化率最低标准项目能量转化率％煤制油间接液化42煤制天然气52煤制合成氨42低品质煤提质75表2我国历年供电标准煤耗与能量转化率年份供电标准煤耗/[g(kW・h)-1]能量转化率%年份供电标准煤耗/[g(kW*h)-1]能量转化率%200338032.33200735734.41200437632.67200834935.20200537033.20200934235.92200636633.58201033536.67煤制气在资源利用方面具有一定优势。本地的劣质煤相对来说，气化反应性高、黏结性弱、燃烧效率较低，将其用于煤制气，可以有效利用资源。如煤制天然气气吨标煤耗水约3吨，低于湿冷技术的煤电，后者吨标煤耗水约6.6吨。相对于劣质煤的消耗水平来说，亦是如此；劣质煤气化在大气污染物排放方面优势明显。劣质煤气化采用还原条件下的纯氧气化，二氧化硫、氮氧化物、烟尘和重金属排放量很低，可有效回收硫磺资源，避免二次污染，且容易捕集封存高浓度的二氧化碳。目前，燃煤发电机组末端已有三级至四级的烟气处理设施，成为燃煤电厂能耗的主要来源。今后，如果相关政策进一步增加对脱碳、脱汞的要求，燃煤电厂的环保设施投入和能耗水平也将进一步提高。如不提前研判，有可能对煤电产业发展造成难以逆转的影响。劣质煤的危害(1)压占大量土地煤炭是我国的第一能源，占能源消费总量的67%以上，我国发电总量的70%由燃煤电厂供给。由于国内的技术相对落后导致劣质煤的综合利用率偏低，截止2006年，我国的煤矸石占地面对达到35万hm2以上，且以0.2-0.5万hm2的速度增加，矸石山积存总约30亿t。煤矸石侵占的不少为耕地，这也加剧了我国人多地少的紧张局面，例如，河南平顶山矿区开发的短短40年中，仅平煤集团所属煤矿及选煤厂排放煤矸石山31座，矸石积存量4000万t，占地100hm2,其中78%为可耕地，按当地平均种植水平，每年少收获粮食约62.6万kg，相当于1500多人的粮食占有量。（2）堆积污染水源劣质煤对水体的污染主要是因为长期大量堆积，由于降雨，雨水通过矸石山入渗到地下水体，在通过煤矸石的过程中发生了溶解反应产生了多种盐类溶液，特别是有些地区的矸石中含有重金属矿物，这些重金属对水体严重污染，渗入到地下水中对周边区域环境造成恶劣影响。其次，长期堆积在露天的矸石与空气中的水和大气发生化学反应，产生硫化物污染空气的同时，通过降水等方式进入地表地下水污染周边水源。水体一旦遭污染，被污染的水就直接或间接地通过人体食物链毒害人体并危及整个生态系统。（3）堆放污染土壤环境煤矸石中含有SO2、SiO「Alp、Fe、Mn等常量元素，并且还含有少量有毒重金属如Hg、Pb、Ga、Ti、Sn、V、Co等，煤矸石经风吹、日晒、雨淋等分化作用，部分元素浸入土壤中，造成土壤污染。煤矸石中含有的SO2和SO3分属于酸性污染物，与水反应作用生产的酸类通过降雨等渠道对人畜、农作物和建筑物有严重的破坏性，严重可以使人畜生病死亡，矸石山周边的土壤不能生长植物。堆放污染空气矸石颗粒扬尘是矿区及周边地区空气污染的主要污染源，由于堆放的煤矸石的自然风化，一旦遇到风沙天气矸石的悬浮颗粒和少量的煤粉被吹到大气中四处飞扬，造成粉尘污染。当前，对我国大气环境造成污染的最主要、最具普遍影响的污染物有5种:飘尘、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳和总氧化剂。煤矸石在堆放及处理过程中不同程度地排放出这5种污染物。煤矸石具有自燃的性质，长期在空气中堆放容易产生CO、SO2、SO3、NOX等有害气体和烟尘。由于空气中酸性气体的含量过高，一旦降雨势必会对该地区的水环境造成污染，形成空中、地表、地下立体式煤矿环境污染。危害公共安全1966年在英国南威尔士的阿邦芳，1座高达60m的矸石山滑塌，11万m3的矸石垮塌下来，使100多人丧生。造成这次事故的原因是矸石堆在1个矿泉上，使矸石山内水量达到饱和，降低了矸石山的稳定性。1972年美国西弗吉尼亚的布法罗山谷连降72h暴雨，降雨量达94mm，使堆在山谷中的米德福克矸石蓄水坝破裂，近50万m3的水携带近17万m3矸石倾泻到下游，冲毁了大量建筑物，使100余人死亡，4000多人无家可归。造成这两次惨祸的根本原因是贮矸场选址不当，矸石堆放时未经处理，堆积松散。2004年6月5日重庆万盛由于连日暴雨引起东源煤矿煤矸石山垮塌，造成3死3伤，18人失踪，煤矸石山整体迁移500m。此外，还不断有矸石山烧死、熏死或滑塌压死人的报道。正在自燃的矸石山，如遇雨水渗入，受热后空气急剧膨胀，还会引起爆炸。（6）运输过程造成危害由于劣质煤掺杂大量煤矸石、碎石、渣土，灰分比重多在40%一65%，直接导致输煤卸、储、配系统、制粉、除灰系统长期超负荷运行。劣质煤运输和堆放的过程中产生大量的粉尘，风速达到4m/s以上时颗粒就会飞起并悬浮于大气中，粉尘中含有很多对人体有害的元素，如汞、铭、镉、铜、砷等，颗粒小的会被人体吸入肺部，久而久之产生病变。《河南省蓝天工程行动计划》目标要求，到2017年，全省可吸入颗粒物（PM10）浓度将比2012年下降15%，细颗粒物（PM25）浓度将比2012年下降10%，优良夭数逐年提高，重污染天气较大幅度减少，全省空气质量总体改善。其中，重点区域郑州、开封、洛阳、平顶山、安阳、新乡、焦作、许昌、三门峡等9个省辖城市可吸入颗粒物（PM】。）浓度比2012年下降20%，细颗粒物（PM25）浓度比2012年下降15%，空气质量将明显好转。力争再用五年或更长时间，逐步消除重污染天气，全省空气质量明显改善。2016年度蓝天工程实施方案的工作目标为，全省可吸入颗粒物（PM10）平均浓度达到115微克/立方米以下，细颗粒物（PMQ平均浓度达到78微克/立方米以下，优良天数达到190天以上，重污染天气大幅减少，全省空气质量总体改善。到2016年年底，煤炭在我省一次能源消费中的比重控制在76%以下,非化石能源消费比重提高到5.5%以上。并且禁止销售和使用灰分高于32%(褐煤高于25%)、硫分高于1%的散煤。《三门峡市2016年度工业大气污染治理方案》要求，2016年10吨/时以上燃煤锅炉全部实现达标排放，其中单台出力65吨/时及以下的燃煤锅炉要达到《锅炉大气污染物排放标准(GB13