我国是世界上最大的煤炭生产和煤炭消费国。在煤炭生产和使用过程中,浪费资源、污染环境、无效运输问题突出。只有大力推进煤炭洗选加工,才能提高煤炭质量,减少原煤直接燃烧,提高能源效率,降低环境污染,减少煤炭无效运输,实现中央提出的节能减排目标。
一、我国煤炭洗选加工不适应节能减排的要求
近年来,我国煤炭产量迅速提高,2007年达到约26亿吨,2008年有可能达到27亿吨,2010年将超过30亿吨。煤炭洗选加工业也取得较快发展,原煤入选能力和入选量分别由2000年的5.25亿吨、3.86亿吨上升到2005年的8.37亿吨和7.03亿吨;全国选煤产业集中度不断提高,选煤厂数量由2000年的1300多座减少到2005年的961座;选煤技术取得显著进步,采用先进选煤工艺的选煤厂数量不断增加,采用重介选煤法的选煤厂超过40%;开发了大直径无压三产品(精煤、中煤、矸石)重介旋流器、大处理能力的喷射式浮选机和浮选柱、复合式干法选煤成套设备等一批先进技术和设备,广泛采用在线灰分、硫分检测仪表、重介质密度自动控制系统、计算机控制、辅助管理系统和快车装车自动化系统,提高了产品质量和生产效率。
但从我国煤炭洗选加工整体水平来看,与发达国家相比,仍然存在不小差距。
一是原煤入选比例低。2 0 0 6 年, 全国原煤入选率为33%,其中国有重点煤矿原煤入选率为54.7%,地方国有煤矿原煤入选率为26%,乡镇煤矿原煤入选率只有9.8%。动力煤入选率仅为20%。原煤入选率远远低于国外55%~95%的水平。
二是商品煤质量差。我国的炼焦精煤平均灰分为9.5%,而美国、澳大利亚和俄罗斯分别为6 % 、6 % ~ 8 % 和8 % ; 我国的动力煤平均灰分为25%~28%,而美国、澳大利亚等国只有9.5%~11%。高灰、高硫商品煤已成为我国用煤行业高能耗和高污染的重要因素。
三是选煤厂规模小。2005年全国共有选煤厂961处,原煤入选总能力为8.37亿吨,平均生产规模为87万吨,远远低于美国340万吨的平均水平。由于选煤厂自动化水平不到20%,设备可靠性不高,造成我国选煤厂用人多、工效低,平均工效为先进国家的20%左右。洗选效率比主要产煤国家低7%~8%,不能完全适应我国原煤性质和产品质量、品种变化的要求。大型振动选煤设备、模块化选煤成套设备主要依靠进口。
四是选煤副产品利用率低。煤炭洗选排出的大量煤矸石、煤泥和尾矿水等副产品,由于缺乏利用设施,长期堆放或直接排放,不仅浪费资源,而且严重污染环境,占压和侵蚀土地。2005年,全国洗选共计排放废水约6700万吨,煤炭开采和洗选加工每年产生和排放的煤矸石、煤泥达3.8亿吨,利用率为53%,煤矸石堆场占用土地高达65000公顷以上。
五是促进煤炭洗选加工的政策法规不完善。对动力煤洗选缺乏有效的激励机制。在环保法规方面,奖罚力度不够。国家目前的罚款收费远远低于企业采用减排技术需增加的投入和成本,动力煤用户由于缺少经济激励和强制性的要求,选用洗后动力煤的积极性不高。
二、大力发展煤炭洗选加工对于降低环境污染、充分利用资源、提高运输效率意义重大
煤炭在生成和开采过程中,掺混入大量的伴生物和岩石杂质。只有通过洗选加工,才能提高煤质、分离杂物,收到降低环境污染、充分利用资源、提高运输效率的综合效益。
一是降低环境污染。采掘机械化程度高是现代煤炭工业的特征之一。同时,机械化采煤也使煤层夹矸和顶底板岩石大量混入煤炭,加上煤炭中的其他伴生物,需要通过洗选加工进行分离,降低煤中的灰分和硫分,减少煤炭燃烧时烟尘和SO2等大气污染物以及灰渣的排放。煤炭燃烧已成为我国最大的SO2和烟尘排放源。2004年,全国废气中SO2排放量为2250万吨,烟尘排放量为1100万吨,其中,燃煤造成的SO2和烟尘排放量分别占排放总量的70%和80%。SO2排放形成的酸雨面积已占国土面积的1/3。据测算,入洗1亿吨煤炭,可脱除煤中的大部分黄铁矿硫,能减少燃煤时排放SO2100~150万吨,而洗选脱硫成本仅为烟道气脱硫成本的1/10。通过洗选还能回收煤炭共伴生矿物,例如回收的黄铁矿可作为制造硫酸的原料。
二是充分利用资源。通过原煤洗选加工,可以提高煤炭利用效率,降低产品成本。例如,炼焦精煤灰分每降低一个百分点,焦炭灰分就能降低1.33个百分点,炼铁时的燃料比就能降低2.66个百分点。这不仅使生铁生产能耗降低,而且石灰石耗量和排渣量也相应降低,有利于环境保护。工业锅炉或窑炉按设计要求燃烧块煤,可节煤18%左右,减少烟尘排放量40%以上。电厂粉煤锅炉燃烧小于6mm的粉煤,可降低制粉电耗,提高热效率3%~8%。
三是减少运力浪费。2006年国内煤炭总调运量17.68亿吨,平均运距为600公里,如果全部入选,可清除1.8亿吨矸石,节约运力约1080亿吨公里。
四是煤基产业链延伸的基础。选煤是煤炭加工、转化为清洁燃料和原料必不可少的关键环节。洗选加工是煤炭循环经济产业链和产品链的起点。洗选加工过程中产生的大量煤泥、煤矸石、煤泥水及煤炭伴生物等多种副产品是煤炭企业构建以煤炭为基础产业链的重要原料。通过大力发展煤矸石电厂、煤矸石水泥厂、矸石砖厂和煤泥水处理复用,用煤炭伴生物加工制造稀有金属、陶瓷建材等产品变废为宝,可以有效提高资源利用效率和煤炭企业的综合实力。
三、把大力提升煤炭洗选率,做为实现节能减排目标、充分利用资源的战略措施抓紧抓好
建立和完善相关政策法规和标准体系,对于促进煤炭洗选加工业发展、提高煤炭质量、降低环境污染、实现节能减排目标至关重要。
1、加快选煤厂建设步伐,加大老选煤厂技术改造力度,尽快提高煤炭入选能力和入选率。选煤能力低是当前入选率低的主要原因。政府有关部门在编制矿区开发规划时,应充分考虑选煤厂的配套建设,大型煤矿必须配套建设与矿井能力相适应的选煤厂;中、小型煤矿集中的地方建设群矿型选煤厂,集中洗选,形成规模;现有煤矿没有选煤厂的,应限期补建相应能力的选煤厂。新建选煤厂规模原则上不得低于30万吨/年。要求除褐煤以外的原煤全部入洗,特别是高灰、高硫煤炭必须全部入洗。争取“十一五”期末原煤入洗率达到50%,“十二五”期末原煤入洗率达到70%。应把这一目标与节能减排指标一起分解到重点产煤地区和企业,落实责任,务必兑现。为了促进选煤行业的节能降耗,建议国家安排一定规模的国债资金加大选煤厂的技术改造力度,用先进的重介质选煤工艺替代传统的跳汰选煤工艺,提高选煤厂的洗选效率。
2、制定商品煤质量国家标准,完善洁净煤市场供应机制。应根据环保和提高能源利用效率的要求,制定商品煤质量国家标准和鼓励发展煤炭洗选加工的政策,对重点耗煤行业(电力、冶金、化工和建材)规定相应的煤炭质量标准。例如炼焦精煤灰分必须低于12%,大型电厂燃煤灰分不得大于20% (煤矸石电厂除外);鼓励工业锅炉和炉窑尽可能使用洗精煤等清洁燃料,限制直接燃烧高硫、高灰原煤。完善商品煤定价机制,动力煤应严格按发热量计价,炼焦煤按灰分、硫分计价,提高质量级差价,鼓励洁净煤的生产和使用。在强制要求煤改气供热的城市,允许采用低硫煤和洗精煤的用户在满足现行环境标准的前提下继续使用燃煤。
3、提高污染物排放收费标准,鼓励使用洁净煤。建议国家制定和完善燃煤污染物排放的政策法规,制定合理的污染物排放收费标准。例如,提高对炉渣、大气污染物(尤其是SO2)排放的收费标准,引导用户积极使用洁净煤。适度提高煤矸石和煤泥排放的收费标准,促进煤矸石和煤泥的综合利用。对于酸雨控制区和大、中城市城区的煤炭燃料,应规定燃料煤的硫分上限,不允许直接燃烧含硫量1%以上的煤炭。
4、加大选煤科技投入,促进选煤技术尽快升级,提高洗选设备的国产化水平。我国是世界上最大的煤炭洗选加工国,到2010年,选煤能力将达到13亿吨以上。同时,我国又是世界上最大的选煤技术设备市场,国际上煤炭洗选制造业巨头纷纷进入,竞争激烈。我国加强对洗选关键技术及设备的研究开发非常迫切。国家可分为面向选煤生产建设的产业化技术、重点研究开发的关键技术和前瞻性的基础研究三个层次,组织开展选煤技术的研究与攻关。当前,应重点开发模块化选煤厂生产技术与成套装备、高效重介旋流器选煤成套装备、高硫煤和难选煤脱硫技术与工艺、选煤厂自动化控制技术和装备、大型振动筛离心机技术和装备、重介质旋流器选煤机理、选煤设备磨损机理和新型选煤技术的研究。国家在资金和政策方面应大力扶持技术力量强、加工手段先进、具有一定生产规模的选煤设备制造厂,以模块化选煤设备、大型振动筛和胶带运输机为主,构建具有自主创新能力的选煤设备制造体系,为我国煤炭企业提供先进的选煤装备。
5、支持中煤、煤矸石和煤泥综合利用项目的建设。将选煤副产品发电和建材生产项目列入国家专项发展规划。国家可提供国债资金和优惠贷款建设选煤副产品综合利用示范项目。建议取消选煤副产品发电的增值税,所得税前5年全免、后5年减半。对煤泥和煤矸石电厂上网电价提供0.05元/千瓦时的财政补贴。
(作者系国家安全监管总局研究中心主任 中国煤炭工业发展研究中心主任)