中高硫煤利用前景分析.pdf

第5 2 卷第4 期 2000 年1 1 月 有色金属 N O N F E R R U SM E T A L S V 0 1 ．5 2 ．N o ，4 N o v e m b e r2 00 0 中高硫煤利用前景分析 徐东耀，于妍，董平 中国矿业大学 北京校区 化工与环境工程系，北京1 0 0 0 8 3 摘要从经济、技术和环保政策三个不同角度出发，分析继续使用中高硫煤的必要性和可能性。指出在目前经济发展水 平，不得不继续燃用中高硫煤，但是必须采用相应的脱 固 硫措施。所采用的措施应该是价格比较低廉的技术，作者推荐采用洗 煤脱硫与散煤直接固硫相结合的技术。同时，强烈呼吁调整S 0 2 排污收费政策，变按煤中硫分收费为按S O 实际排放量收费，才 能调动生产和使用中高硫煤的煤矿和企事业单位采用脱 固 硫措施的积极性。 关键词中高硫煤；环保政策；脱硫技才之 中图分类号T Q 5 3 文献标识码7 ．A 文章编号1 0 0 1 0 2 1 1 2 0 0 0 0 4 0 1 2 7 0 3 中高硫煤概念的内涵常常变化。以前，只有硫 分大于1 ．5 ％的原煤被限制使用，那时，中高硫煤通 常是指含1 ．5 ％以上硫分的原煤。现在，随着不断 严格的环保政策的落实，不少地方政府已限制使用 硫分大于1 ％的原煤。这样，中高硫煤也就是指硫 分大于1 ％的原煤，因而，中高硫煤产量占我国煤的 总产量的比例也就相对增加了。此外，国家已明令 关闭硫分大于3 ％的煤井。因此，在煤炭市场上，中 高硫也就是指硫分在1 ．0 ％～3 ．0 ％的原煤，估计占 我国的煤产量的近1 ／5 。 随着环保政策的落实执行，各地政府通常按煤 中的硫分征收S 0 2 的排污费，这样燃用中高硫煤要 增加S 0 2 的排污费，使得中高硫煤在煤炭市场上的 竞争力不断下降，不少生产中高硫煤的煤矿面I 临生 存危机。对此，我们是否应采取必要的技术和管理 措施，以避免大批中高硫煤矿关闭的后果。我们是 否有适当的技术来保证既执行有关环保政策，又能 使中高硫煤的竞争力不会急剧恶化 1低硫煤能否完全替代中高硫煤 答案是否定的。首先煤炭产量中不小部分是中 高硫煤。据文献[ 1 ] 介绍，我国煤炭中硫分分布特点 是东北地区硫分低，西南地区硫分高；东部地区硫分 高，西部地区硫分低。而东部地区恰巧是能源相对 短缺地区，本地的中高硫煤对当地经济影响很大。 如果在东部地区大批淘汰中高硫煤，势必加剧当地 的能源短缺现象，增加东部地区生产的能源成本。 尽管当地生产的中高硫煤与外地运进的低硫煤相 比，目前在价格上相差不多，但一旦没有本地生产的 中高硫煤，人们不可能再以现在的煤价买到外地的 低硫煤。其次，东部地区用煤量巨大，如山东省年耗 煤近亿吨，如果完全依靠外地煤，能源供应的可靠性 也成问题。如去年冬天，天气寒冷，山西的煤运到山 东后，冻在车皮上卸不下来，从而影响生产，如果没 有本地煤应急，后果将会很严重。再者，本地中高硫 煤被淘汰，将导致大批工人失业，国家也不能收回建 设煤矿的投资，必将给国家、地方政府造成重大损 失。最后从煤炭资源看，随着煤炭资源不断开发、当 地生产低硫煤的矿井开采深度的增加，硫分通常将 增大，最后可能成为中高硫煤矿井，人们不得不重新 使用中高硫煤。鉴于此，人们不如现在就合理地搭 配使用一些中高硫煤，这样，能在更长的时间内限制 S O ，排放量的增长。 西南地区与外地的交通相对不方便，当地的经 济发展相对落后，当地的煤资源比较丰富，尽管这些 煤资源大部分属于中高硫煤，结果造成当地生产的 中高硫煤价格非常便宜。在市场经济下，附加高额 运费的外地低硫煤在价格上根本无法与当地中高硫 煤竞争。如果强制关闭当地煤矿，不但导致生产的 能源成本上升，而且由于经济相对落后，大部分企业 根本无法承受过高的能源成本。加上交通的限制， 外地煤更无法保证西南地区的用煤，因此，西南地区 无法将大批中高硫煤淘汰出煤炭市场。 另外从中高硫煤的使用价值看，也不应该都淘 汰。一种煤的使用价值如何，不能仅由硫分一个指 标来衡量。有不少中高硫煤虽然硫分偏高，但具有 较好的燃烧性能，如有较高的热值、挥发分、固定碳、 低的灰分、着火点，许多燃煤锅炉 窑炉 是按当地中 万方数据 1 2 8有色金属 第5 2 卷 高硫煤来设计的，只有使用这些中高硫煤，才能充分 发挥设备的功能。用低硫煤代替这些中高硫煤，有 时会影响燃煤锅炉 窑炉 的正常运行。也就是说， 不对炉体进行必要的改造，无法用低硫煤来替代中 高硫煤。如对炉体进行改造，改造费谁来承担 从上述分析可知，完全用低硫煤替代中高硫煤 方法治理S O ，污染，在东部和西南地区很难行得 通。 2石油、天然气能否替代中高硫煤 答案也是否定的。在我国，煤炭是主要能源，这 一点在今后很长一段时间内不会改变。我国油气资 源相对缺乏这一事实暂时也不会改变 图1 【2 】。另 外，我国虽然人均能源消耗量在世界上相对较低，但 能源消耗总量非常巨大。主要靠从国外进口石油、 天然气来解决我国能源问题根本行不通，而且非常 危险。 煤炭石油犬然气水电 1 9 9 1 年。次能源消费构成 图1 中国煤炭、石油、天然气资源 比例及一次能源消费构成 现在我国正在实行使石油、天然气的价格逐步 与国际接轨的政策。目前，国际石油、天然气价格飚 升，每桶原油价格已突破3 0 美元，每1 0 0 0 _ 尺3 天然 气3 ．8 美元，而且今后相当长时间内价格将维持在 高位。每升油价0 ．1 9 美元，约合1 ．6 元人民币，而 每升油的热值不会超过1 2 0 0 大卡。已知每公斤煤 的热值为5 0 0 0 大卡以上，其价格不超过0 ．3 元。如 果用煤来产生1 L 油的热量，只要化0 ．3 1 2 0 0 0 5 0 0 0 0 ．7 5 元。显而易见，如果用油替代中高硫 煤，将大大增加产品的能源成本，我国大多数企业根 本用不起。对于天然气也有相同的结果。以北京市 为例，市政府一再称给了大量补贴的民用天然气价 格为1 ．4 元／m 3 ，而每米3 天然气的热值在7 0 0 0 大 卡，相当于1 ．4 k g 煤，而1 ．4 k g 煤只要0 ．4 2 元。上 面只是从价格上进行初略地评估，还没考虑将燃煤 炉改为油炉 或气炉 所必须的昂贵的改造费。当然 燃用油、天然气的热效率通常比燃用煤的热效率要 高，但这还是无法弥补巨大的价差。难怪，现在有许 多石油企业要将燃油锅炉改为燃煤或燃水煤浆锅 炉。总之，在目前我国的经济发展水平，很难用油或 气取代中高硫煤。 3使用中高硫煤必须采用固 脱 硫措施 我国还不应将中高硫煤淘汰，并不意味着可以 不加限制地使用中高硫煤。因为，由燃煤引起的硫 酸型酸雨已经在西南地区和东部地区造成严重危 害。我国西南地区已成为世界上第三大酸雨区，重 庆、贵阳降水的p H 年均值分别为4 ．2 6 和4 ．1 0 ，有 时低到3 ．0 左右，造成大范围的森林退化和土地、水 资源等生态系统的破坏，腐蚀金属、合金构件，浸蚀 建筑材料和露天艺术品，同时，对人的身体健康也造 成很大的危害。据统计，仅重庆市，酸雨造成的直接 经济损失每年高达2 亿元。东部地区酸雨危害同样 严重，青岛、杭州降水p H 年均值分别为4 ．6 7 和 4 ．9 4 ，可见，治理S 鸥污染已迫在眉睫。 酸雨不仅给我国经济造成重大损失，而且对我 国的形象造成不良影响。我国政府正面临着越来越 大的国际压力，治理燃煤的S 0 2 污染已势在必行。 4治理二氧化硫污染的技术必须价廉 前面已指出，我国还要用中高硫煤，主要原因是 使用其它燃料能源成本太高。所以，治理S 0 2 污染 的成本必须低廉，至少要小于燃用其它燃料造成的 成本增加值，否则，还不如改用其它燃料。 治理燃煤造成的S 0 2 污染的技术很多，大致可 分为燃前脱硫、燃中固硫和燃后脱硫三大类。其中， 已在实际中使用的技术有洗煤脱硫、炉内喷钙、型煤 固硫、散煤直接燃中固硫和烟气脱硫。烟气脱硫和 炉内喷钙技术主要适用于大型锅炉，此外，它们的固 硫成本还太高，我国不少火力发电厂还难以承受巨 大投资 占电厂总投资的2 0 ％以上 和昂贵的运行 费用 增加发电成本约2 0 ％，炉内喷钙技术固硫成 本稍低 。再者在我国造成S 0 2 污染的主要污染源 是数量众多的中小型锅炉 窑炉 [ 3 】。这些炉子很 难配备庞大的烟气脱硫和炉内喷钙设备，因此，这两 种技术在我国的应用前景有限。 从表1 中可以看出【引，我国比较可行的技术是 洗煤脱硫和散煤直接燃中固硫。大家知道，随着硫 分增高，无机硫中的黄铁矿所占比重也逐步提高，而 大部分黄铁矿可以用洗煤技术脱除。同时，通过洗 万方数据 第4 期徐东耀等中高硫煤利用前景分析1 2 9 煤技术，还可大大降低煤的灰分，提升煤的质量。不 过，洗煤脱硫通常不能除去煤中的有机硫，这些有机 硫仍然要在燃烧过程中造成S 0 2 污染。对此，作者 认为，原煤经洗煤脱硫后，还要进一步实行燃中或燃 后脱硫，才能将煤中大部分 7 0 ％ 的硫分除去，不 对大气造成污染。从固硫成本看，只有散煤直接燃 中固硫技术与洗煤脱硫技术结合，才不至于大幅度 增加固硫成本。所谓散煤直接燃中固硫技术就是将 固硫剂直接混入洗煤或原煤中，在燃烧过程中，固硫 剂将煤燃烧时析出的S 0 2 留在渣中。要使这种技 术有实用价值，必须有高效、价廉的固硫剂。作者之 所以提出采用洗煤脱硫与散煤直接燃中固硫相结合 表1 常见固 脱 硫技术成本比较 堕堕垫查堕堕垩 兰 固煎堕奎』 垂堑煎 散煤直接燃中固硫4 0 - - 5 5 1 ．1 8 型煤固硫5 0 ～6 0 2 ．6 8 洗选脱硫 3 0 - - 4 0 1 ．7 8 烟气脱硫8 0 - - 9 0 4 ．1 7 的技术路线来治理S 0 2 污染，在于我们已成功开发 出较理想的固硫剂。在链条炉币使用F s 一1 型固 硫剂，S 0 2 的排放量可削减4 0 ％到5 5 ％；在粉煤炉 中使用P B 一1 型固硫剂，S 0 2 排放量可削减4 0 ％左 右“J ，同时还能一定程度地改善燃煤的燃烧性能。 而固硫成本只有1 ．1 8 元／k g 硫。不过，要鼓励燃煤 用户实行这种技术，必须调整某些环保政策。现在 的按煤中硫分收费，阻碍人们采用燃中、燃后固 脱 硫技术的积极性，应改为按S 0 2 实际排放量收费， 才能鼓励大家采用新的、价廉的燃中、燃后固硫技 术，尽管这样做将增加环保管理部的管理难度和大 大增加监测的工作量。 5结论 我们不得不继续使用中高硫煤，但是，燃用中高 硫煤造成的S 0 2 污染必须治理。治理燃煤引起的 S 0 2 污染的技术很多，每种技术各有所长，只有综合 使用各种技术才能达到目的。就我国而言，由于水 平所限，只能采用廉价的固硫技术。作者认为，将洗 煤脱硫与散煤直接固硫技术结合起来，能获得较好 的治理效果。在实行这种技术方案时，我们强烈希 望改变目前按煤中硫分收S 0 2 排污费的政策，改为 按S 0 2 实际排放量收费。这样做才能使中高硫煤 资源得到充分利用，避免许多工人下岗，避免造成大 量资产损失，在降低治理s 0 2 污染的成本同时，达 到治理S O ，污染的目的。 参考文献 1 戴和武等．见煤炭科学研究院论文集．1 9 8 7 ．3 9 4 ，3 9 8 2 陈鹏．中国煤中硫的赋存特征及脱硫，煤炭转化，1 9 9 4 ，1 7 2 1 ，8 3 黄钟成等．见中国煤炭加工利用协会1 9 8 6 年年会论文，1 9 8 6 4 徐东耀．燃煤固硫添加剂的研究[ 博士论文] ．2 0 0 0 上接第1 1 2 页 3 ．3 综合利用技术进步支持条件研究 综合利用技术的进步很大程度上依赖于新设备 和药剂的产生，因此，研究支持条件是必要的。 3 ．3 ．1 选矿新设备研究。复合力场选矿技术及设 备；高效、节能、耐磨筛分设备；高效实用一体化装 置；控制及在线检测设备。 3 ．3 ．2 选矿、冶金新药剂研究。氧化矿捕收剂生产 技术及性能研究；金矿浸出助浸剂，浸出剂生产技术 及性能研究；湿法冶金预处理剂，浸出剂生产技术及 性能研究。 3 ．3 ．3 节能降耗破磨设备、矿浆输送方法及设备研究。 4结论 技术创新是发展高科技，实现产业化的重要前 提，矿产资源综合利用领域应通过技术创新，加强矿 产资源综合利用技术的开发和推广应用，依靠科技 进步实现矿产资源的持续发展。矿产资源综合利用 技术创新可达到以下目的 1 增加矿产资源储量，提高矿产资源的战略保 障程度。 2 促进我国矿产资源的综合利用和尾矿资源 化的科学技术发展，提高其科学技术水平，提高矿产 资源的利用率和综合利用程度。 3 通过发展矿产资源深加工技术，提高矿产的 附加值，使之增强适应市场变化的能力。 4 大力推广应用节能降耗技术，降低矿产品的 加工成本，提高矿山企业效益，推动国有矿山企业的 技术改造和产业升级。 万方数据