建立杭州市洁净煤技术应用体系,加强杭州市生态支持力建设

建立杭州市洁净煤技术应用体系，加强杭州市生态支持力建设（许建新2004年7月）前言生态支持力是可持续发展能力建设的基础，主要包括资源承载能力、环境缓冲能力和基础设施服务能力。加强生态支持力建设，为杭州生态市建设奠定坚实基础。建立高效的资源利用体系以自然资源有效保护和合理开发为导向，以资源的有序有偿、集约高效、循环利用为原则，建立节约型的资源利用体系和稳定的供应体系，提高资源的承载力，切实消除杭州可持续发展的资源瓶颈。建立良性循环的生态环境系统坚持污染防治与生态保护并重，加大环境治理力度，修复、保护自然生态环境，全面改善杭州生态环境质量，提高环境的缓冲能力，营造健康优美的生态环境。本文试图论述治理大气污染与杭州建设生态城市的关系，并提出“建立杭州市洁净改性煤技术应用体系”的构想及方案，以期通过该方案的实施，实现城市空气质量指标的达标，并实现能源的节约利用，促进杭州市高效的资源利用体系和良性循环的生态环境系统的建设。一、概论改革开放以来，我国坚持环境保护基本国策和可持续发展战略，提高环境意识，加强法制教育、增加环保投入，控制主要污染和排放总量，使我国在经济高速增长过程中避免了环境质量急剧恶化的局面。但是，在环保工作取得重大成绩的同时，不可持续的发展模式造成的环境污染、资源浪费和生态破坏仍在相当范围内存在。社会经济飞速发展、人口高度集聚，生态环境面临严峻挑战，可持续发展正成为全球的共识。党的十六届三中全会提出了以五个统筹为导向、完善社会主义市场经济体制的目标和任务，把生态环境建设列入全面建设小康社会的四大目标之一。浙江省委、省政府也提出了“积极实施可持续发展战略，以建设‘绿色浙江’为目标，以建设生态省为主要载体，努力保持人口、资源、环境与经济社会协调发展”的宏伟蓝图。作为浙江省省会城市，杭州历来重视社会经济和环境建设。“东南形胜，三吴都会，钱塘自古繁华”，近十几年来杭州可持续发展综合能力呈稳步上升趋势，为生态市目标的实现奠定了基础。2000年临安市被命名为国家级生态示范区，2001年和2002年淳安县和建德市分别被列为国家级生态示范区建设试点。至2002年底，全市已有1个县（市）命名为国家级生态示范区，临安太湖源镇创建成国家级环境优美小城镇，13个乡镇创建成省市级生态乡镇，8个村创建成生态村。但相对于国家生态市28项建设指标体系，目前仅单位GDP能耗、单位GDP水耗、森林覆盖率、受保护地区占国土面积比例、工业用水重复率、工业固体废物处置利用率、城市气化率、城市集中供热率、恩格尔系数等九项指标达到标准。杭州生态市建设面临历史性挑战。根据生态市建设指标差距分析、可持续发展限制因子分析，结合各指标历年发展趋势，要实现市区2010年、全市2015年达到生态市建设目标，其中城市空气质量等八项指标将是生态市建设的关键因子。本文论述城市空气质量指标这一单项关键因子。二、大气污染源及对生态环境的危害形式全球性的四大公害：大气烟尘、酸雨、温室效应、臭氧层的破坏，随着经济的发展，已经严重影响人类的生存条件。中国是世界最大的燃煤国家和最大的发展中国家，今后若干年中国的经济持续高速发展，对能源的需求和消费不断增加，由此仍引起环境问题越来越突出。2001年，全国废气中二氧化硫排放量1948万吨，燃煤约占90%；烟尘排放量1059万吨，燃煤约占90%；全国CO2排放量约为629.6万吨，燃煤约占85%。因此，中国大气污染的烟尘、酸雨和温室效应，主工业废气排放总量为1867亿标立方米，二氧化硫排放总量9.29万吨，其中工业占96.5%；烟尘排放总量4.56万吨，其中工业占97.8%；工业粉尘排放总量为12.15万吨。酸雨杭州酸雨比较严重。2002年市区降水酸度年均pH为4.68，酸雨频率73.6%。各县（市）降水酸度年均pH均低于5.60，其中临安降水酸度最低，且酸雨率最高。显然，杭州目前存在的大气污染问题与燃煤有关。在《杭州生态市建设规划》文本第85条关于大气环境保护措施中提到：工业点源污染控制依靠科技进步，发展洁净煤技术，改进煤炭燃烧方式，提高化石燃料利用效率；发展高效的脱硫除尘脱硝治理技术，加强工业点源大气污染防治工作，提高脱硫除尘效率。酸雨污染防治实施二氧化硫排放总量控制，以能源结构调整为根本，以工业点源污染防治为手段，强化酸雨污染防治，削减二氧化硫和氮氧化物排放量。四、建立洁净煤技术、评价体系洁净煤技术是美国首先在1985年12月提出的，指煤炭在开发、加工、利用人过程中旨在减少污染与提高利用效率的加工、燃烧及污染控制等技术的总称。是使煤作为一种能源应达到最大限度潜能的利用，释放的污染控制在最低水平，达到煤的高效、清洁利用的目的，是适应全球可持续发展的新技术特点和解决环境问题的主导技术之一，也是利用现代科技实现煤炭资源综合利用和实现洁净燃烧的新兴技术和产业。根据《中国洁净煤技术“九五”计划和2010年发展纲要》中确定的洁净煤技术体系基本框架为4个领域14项技术，但具体到不同的城市和区域，在某一个时期均应结合当地综合条件，都将涉及到一个洁净煤技术选择的先后次序和确定先后次序的方法。1．建立具有杭州市特色的洁净改性煤技术体系根据《中国洁净煤技术“九五”计划和2010年发展纲要》中对洁净煤技术领域的阐述，另一方面根据杭州郊县（市）的工业锅炉、水泥窑炉，均以燃烧煤炭为主这一事实，再加之杭州市率先拥有国内外先进的洁净改性煤技术，对杭州市如何采用洁净煤技术必须进行组合和划分。把其分为4个方面，具体包括：①洁净改性动力煤；②洁净改性工业型煤；③洁净改性动力配煤；④普及型煤锅炉（上点火蜂窝煤）。2．洁净煤技术评价体系发展洁净煤技术的首要原则是要使社会环保效益与经济效益并重，故而应对所采纳的洁净煤技术进行综合评价。评价体系由4大部分组成：①环境特征：是指实施洁净煤技术后减少污染排放的特征。这里重点选取了2个对大气环境污染严重的指标——降烟尘和脱硫率。②节能率：是指实施洁净煤技术后，提高锅炉热效率、节约能源消耗的特征。③技术成熟度：分实验室、中试、示范、商业性示范、商业化5个阶段。④经济性：主要指每种洁净煤技术的单位投资、成本和效益。依据上述确定的洁净煤技术评价体系，对所采纳的洁净煤技术，应由环保局有关主管部门与专家共同进行全方位审查（市场应用效果、用户意见、商业化程度、企业标准、运用模式保障体系），确定具体的洁净煤技术应用体系。五、多元化洁净改性煤技术体系特征洁净改性煤技术是由杭州本兴节能环保科技有限公司开发成功的多元化洁净改性煤技术。目前，技术产品通过了实验室、中试、示范、商业性示范四个阶段的工作，经过浙江省热工检测中心、浙江省能源利用监测中心监测表明：BX洁净改性煤技术，在工业蒸汽锅炉上应用能节约锅炉燃煤15%以上，降低烟尘总排放量60%以上。其技术指标达到了产品的设计标准，在同类产品中处国内最领先的地位。以下逐项论述洁净改性煤技术特征：1．洁净改性动力煤众所周知，某一个城市或地区要想燃烧洁净工业型煤、洁净动力配煤，必须有洁净煤技术与产业的支撑，没有洁净煤产业作产品供应保证，难以大面积的燃烧洁净工业型煤或洁净动力配煤。要想承建满足某一城市需要的洁净工业型煤、动力配煤的洁净煤产业，将需要巨大的投资。所以，研究投资少、见效快、最易社会化与规模化的洁净煤技术，是当前进行大气污染治理非常迫切的研究课题。由杭州本兴节能环保科技有限公司负责产业化的的洁净改性动力煤技术，为解决这一难题提供了科学的技术方案。洁净改性动力煤旨在锅炉燃烧的动力煤（原煤、混煤）中，按0.2%的比例将BX—JM1型煤炭改性剂（粉未固体状）较均匀的加入（不需要搅拌），即为洁净改性动力煤。依据BX—JM1型煤炭改性剂所固有的工作原理，并在实践中的应用和监测，足以证明了洁净改性动力煤具有显著的环保效果和节能效果，可以与洁净工业型煤相比美。降低烟尘排放总量60%，降低二氧化硫排放总量>45%，节煤率>15%。用煤单位采用该项技术，按目前杭州市（含郊县、区）燃煤的市场价，扣除购买添加剂的投入，每吨洁净改性动力煤可获纯利润100元以上，具有社会效益和经济效益双赢的特征。用煤单位自行购买BX—JM1型煤炭改性剂，按统一技术规程将BX—JM1型煤炭为改性剂加入到动力煤中（原煤、混煤）。禁止各销售煤炭的单位、个人经营非洁净动力煤（散煤），在销售散煤前须按技术规程加入BX—JM1煤炭改性剂，使之加工成洁净改性动力煤向市场销售。实施洁净改性煤技术体系，最宜实现社会化、规模化；投资少、见效快、易推广、有效益，应当作为一个城市的首选洁净煤应用技术。2．洁净改性工业型煤BX洁净型煤技术所生产的洁净改性工业型煤具有长期防水、防潮湿、免烘干和足够的冷、热机械强度、热稳定性，具有上火快、出力大、节约煤炭、降低SO2排放、林格曼黑度<1级等技术特征；其各项环保指标、热工指标远远高于其它技术生产的工业型煤，同时所用原料成本也比其它技术生产的工业型煤，所以，BX洁净改性工业型煤应当作为工业型煤首选产品。杭州本兴节能环保科技有限公司将以BX洁净改性工业型煤技术为技术依托，统一技术规程、统一技术标准，在杭州市首先应用于合成氨等化肥行业造气和耐火材料行业、冶金行业的工业窑炉中。其原因在于合成氨工业的能源消耗占整个化肥行业的50%强，而上述行业的能源（原料）均为国家已告急的无烟块煤，杭州的煤炭资源匮乏，使用BX洁净改性工业型煤技术可以实现采用资源丰富、价格便宜的无烟煤粉作原料，实现资源体系建设的优化；同时，耐火材料行业、冶金行业的污染严重，环保排放问题的解决已刻不容缓，目前许多地区均已改进这些行业的窑炉设备（如采用造气炉），采用BX洁净改性工业型煤技术，在窑炉设备改造前或改造后，对环保的排放问题都将起到非常重要的作用。该项目经过科技查新，证明处于国内最领先的技术水平。目前，已申报国家创新基金的支持。本兴节能环保科技有限公司于2004年12月，建立BX—JM1型煤炭改性剂生产基地，将洁净型煤技术在杭州市实现工业化。同时，继建立BX—JM1型煤炭改性剂生产基地后，将建立大型BX洁净型煤生产基地，将BX洁净型煤技术应用于杭州地区的工业窑炉（如水泥窑炉）和小吨位锅炉，进一步解决杭州市的大气污染物排放问题。3．洁净改性动力配煤加入BX—JM1型煤炭改性剂生产的洁净改性动力配煤是洁净改性动力煤中较先进的洁净煤。其最大特点是煤炭的性能更符合锅炉的燃烧要求（如：灰熔点、焦渣特征、含硫量、挥发分），同时可极大的拓宽煤炭资源的充分利用率（如：低熔点煤、高硫煤、劣质煤、低挥发分煤、高挥发分煤、高洁焦煤）。因此，生产、应用洁净改性动力配煤，更能体现经济可持续发展战略。向市场直接供应洁净改性动力配煤，给用煤单位带来方便，用户不再对煤进行二次加工（拌煤或炉前加剂），同时也保证了洁净煤的产品质量和可靠性。由于我省、我市煤矿资源贫乏，加之生产洁净动力配煤需要承建配煤厂、购买多种煤炭和添加剂，占用流动资金较大。个别有实力的煤炭销售公司，对洁净动力配煤的市场缺少信心，对政府推广洁净动力配煤的政策力度持怀疑态度。上述等等问题，将使洁净动力配煤产业的发展举步不前。如果各级政府能与治理大气污染、建设生态城市步调一致，制定强有力的保护政策和优惠政策，洁净动力配煤的产业定能出现规模化的发展。目前，包括建德市、桐庐县以及周边的龙游、兰溪等县市都在进行热电联网论证，有的已被批准实施，这些县市将出现大量的煤炭需求。相信，有政府和社会各界的支持，洁净配煤系统必将建成，那时，杭州地区及周边县市即使煤炭用量增加，环境也将得以保护。4．普及型煤锅炉，发展上点火蜂窝煤产业蜂窝煤起源于欧洲，18世纪以后从荷兰经意大利、日本传入我国。1982年全国市场供应蜂窝煤1,300万吨。近年随着治理大气污染、建设生态城市、开发煤炭资源利用等不断的深入，蜂窝煤的品种和应用范围愈来愈多，愈来愈广。尤其是上点火蜂窝煤、上点火蜂窝煤锅炉的研究得到迅速发展。很多城市均已在小吨位锅炉上，大面积采用了上点火蜂窝煤锅炉，取得了显著的环保效果和节能效果。上点火蜂窝煤锅炉取代小吨位（6T/h以下）锅炉已大势所趋。上点火蜂窝煤产业、型煤锅炉产业呈现向规模化、规范化产业发展形势，必将形成新型的朝阳环保产业。上点火蜂窝煤锅炉之所以燃烧效率高、烟尘排放量比工业型煤少，主要取决于“型煤锅炉”的结构和上点火蜂窝煤的燃烧方式。上点火蜂窝煤锅炉在燃烧过程中随时间而周期性的变化，在整个型煤层上面的各处，气体成分大至地均匀的；由于型煤孔隙多的特点，能充分接触氧气，使之燃烧完全；型煤单位质量大，密实度高，内部导热性好，又通过科学的配伍和改性剂、粘结剂的作用，改变和提高了型煤的燃烧活性和热稳定性；加上着火传递过程中，型煤上、下表面温度悬殊而产生胀裂，尤其当型煤挥发分燃尽只有固定炭的时候，型煤的表面呈现花卉状的裂缝，使型煤燃烧速度加快，这时锅炉的炉膛温度最高。基于这种燃烧特性，可以燃用其它锅炉无法适应的劣质煤炭，如煤泥、焦末、煤矸石。实验证明，采用先进的BX—JM1型煤炭改性剂、BX—GM型工业型煤粘结剂与所特有的改性煤炭配伍技术而生产的上点火蜂窝煤与先进的型煤锅炉配套使用，可达到较高的燃烧效率（>80%），节煤率>30%，林格曼黑度<1/4级，SO2、NOX的排放大幅度降低，均达到国家一类地区排放标准。（标准号：GB13271—2001）采用BX—JM1型煤炭改性剂、BX—GM型工业型煤粘结剂生产的上点火蜂窝煤，均可实现：免闷料，免凉晒，免烘干，长期防水和防潮湿，防冻，不捂垛，具有足够的冷强度和热强度和热稳定性、反应活性；大幅度降低二次破碎率，可回收炉渣无限期的循环使用；雨季、冬季均可连续生产；成品可在露天贮存，宜实现工业化、大规模化生产和应用。综上所述：洁净改性上点火烽窝煤及型煤锅炉，是替代小吨位锅炉最为理想的环保、节能型锅炉和型煤产品。六、建立多元化洁净改性煤技术应用体系依据以上论述的洁净煤技术评价体系、多元化洁净改性煤技术体系特征，依据杭州市燃煤结构及成熟的洁净改性煤技术与现有的洁净性煤产业发展状况，建立适合杭州地区及周边县市大面积治理大气污染、推进杭州市生态城市建设的多元化洁净改性煤应用体系，符合杭州的实际特征，必将获得卓越的硕果。以杭州地区每年1181万吨燃煤，采用多元化洁净改性煤应用技术，可取得如下节能效果和环保效果。1．按平均节煤率15%计算，每年可减少200万吨燃煤量。可直接降低17%烟尘、SO2的排放量。2．2002年，全市工业废气排放总量为1867亿标立方米（其中工业二氧化硫排放量为8.97万吨，工业烟尘排放量4.46万吨，工业粉尘排放量为12.15万吨）。应用洁净改性煤技术后，固硫率按45%计算，则减少工业二氧化硫排放量为4.04万吨；消烟和除尘率均按50%计算，则可减少工业烟尘排放量2.23万吨，工业粉尘排放量为6.07万吨。节能部分减少的排放，加上洁净改性煤技术固有的环保效果，项目对杭州市的大气环境指标的优化无疑将起到非常重要的作用。3．如燃用1181万吨洁净改性煤，按节煤15%计算，每年少耗煤200万吨，节煤耗折合人民币12.0亿元（按杭州目前平均煤价650元/吨计算）。由于手烧炉燃烧技术落后，没有消除烟尘的措施，烟囱低矮，排污严重。空气污染无国界，尤其是县、乡镇污染更为严重，均属低空污染。为确保杭州建设成为生态城市，必须与周边县市建立全面共同治理协议，杭州地区的重点放在郊县，应加大力度更换上点火蜂窝煤锅炉，从根本上