延安地區(qū)散煤治理的現(xiàn)狀與對策探討

趙 雄，王 龍，賈 龍，王 洋，張學梅，3，馬青華，3

(1.延能延安車村煤業(yè)清潔能源有限責任公司，陜西 延安 716000；2.陜煤陜西中環(huán)機械有限責任公司，陜西 銅川 727031；3.西安思源學院能源及化工大數(shù)據(jù)研究中心，陜西 西安 710038)

0 引言

全國民用散煤，主要用于北方地區(qū)農(nóng)村和鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民的生活能源與過冬取暖，年消耗量2億t左右，約占煤炭消耗量的5%[1-3]。這部分散煤燃燒方式粗放，能效低，直燃直排，PM2.5和SO2低空排放，對大氣環(huán)境污染嚴重。十八大以來，習總書記提出“推動北方地區(qū)清潔取暖”，環(huán)保部陳吉寧部長也提出“解決北方散煤問題，將大大緩解霧霾的困擾”的具體要求。陜西省藍天保衛(wèi)戰(zhàn)2019年工作《方案》中要求打好清潔能源替代硬仗，提高清潔取暖率。至此，如何緊抓“藍天保衛(wèi)戰(zhàn)”的戰(zhàn)略機遇，分析以往的經(jīng)驗和困境，尋找切實可行的路徑與對策，讓因地制宜，科學規(guī)劃，推進陜西省農(nóng)村和鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民的生活能源與過冬取暖的可持續(xù)發(fā)展，是我們亟待研究和解決的問題。

1 藍天保衛(wèi)戰(zhàn)帶來的新機遇

陜西中環(huán)機械有限責任公司前身為陜西煤炭建設公司管件設備廠，是由陜西煤炭建設公司控股，西安重工裝備制造集團有限公司參股的國有控股公司。陜西煤炭建設公司是陜西省的國有大型的骨干企業(yè)，也是省內(nèi)煤炭大基地開發(fā)建設的主體。延安能源化工集團是一家以煤炭安全高效綠色開發(fā)為主體的延安市屬大型綜合性能源企業(yè)。陜煤和延能都在區(qū)位、資源和政治具備很強的優(yōu)勢。同時，這種資源、區(qū)位和政治優(yōu)勢必須附有相應(區(qū)位、資源和政治)的責任并有積極參加到藍天保衛(wèi)戰(zhàn)的擔當。

農(nóng)村清潔取暖與脫貧攻堅、鄉(xiāng)村振興結合起來。陜西省的陜北地區(qū)以及其相鄰地區(qū)是革命老區(qū)，同時也是貧困地區(qū)。對于這些地區(qū)而言，解決好農(nóng)村和鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民的生活能源與過冬取暖問題既是民生工程，同時也具有脫貧攻堅、鄉(xiāng)村振興和生態(tài)文明建設、打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)的多重意義，因此必須從更高的高度來考慮、部署和推動。

完善市場推廣機制。為解決農(nóng)村和鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民的生活能源與過冬取暖的可持續(xù)發(fā)展問題，相關政策要求是“政府推動，企業(yè)主導”[4-6]。但這件事是新鮮事務，對如何做到“充分發(fā)揮企業(yè)的市場主體地位以利于完善市場推廣機制”還處于摸索階段，所以實際情況很容易變?yōu)椤罢鲗А⑵髽I(yè)配合”。

校企合作提升發(fā)展空間。校企合作可以充分發(fā)揮學校人才培養(yǎng)和服務社會的功能，加強學校科研工作并與地方經(jīng)濟、社會發(fā)展緊密聯(lián)系，可以更好地為地方經(jīng)濟建設和社會發(fā)展服務，同時借助于地方政府的支持與企業(yè)自身的優(yōu)勢，也為校企合作提供更大空間，以實現(xiàn)人才培養(yǎng)和提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的目標。校企共同參與民用高效潔凈煤研究開發(fā)工作是在產(chǎn)學研結合、技術研發(fā)、技術成果轉(zhuǎn)化以及人才培養(yǎng)方面的又一次有益探索。

2 現(xiàn)狀與對策

2.1 現(xiàn)狀與困境

已經(jīng)取得的成果：在延安市寶塔區(qū)已售出環(huán)保爐具(中環(huán)氣化輻射采暖爐、中環(huán)氣化水暖環(huán)保爐)3萬臺，根據(jù)回訪調(diào)研，售出的爐具燃燒效果好、使用簡單方便，得到用戶的一致好評。爐具有采暖和炊事雙重功能。企業(yè)已同時利用蘭炭、煙煤、生物添加劑、混合固硫劑生產(chǎn)出多種型號的型煤產(chǎn)品(中環(huán)潔凈球煤、磚煤，“藍天牌”潔凈球煤、磚煤、封火煤)。在2018年清潔取暖推進過程中，陜西省延安市寶塔區(qū)在利用型煤做飯取暖上，堅持“因地制宜”的原則，被中國農(nóng)村能源行業(yè)協(xié)會授予“北方農(nóng)村清潔取暖典型模式示范基地”。全國還有山東省陽信縣(生物取暖)和河南省鶴壁市(電熱風取暖)獲得相同的典型模式示范基地。

經(jīng)濟性尚差：藍天保衛(wèi)戰(zhàn)明確提出“宜氣則氣、宜電則電、宜煤則煤、宜熱則熱”的口號。科學的理解“宜”字，包括2個基本因素：一是物質(zhì)可獲得性；二是經(jīng)濟性。因為2018年潔凈煤是利用神木蘭炭、附近煙煤和混合添加劑所制備。蘭炭，學名半焦，是無粘結性或弱粘結性的中高揮發(fā)分煙煤，在中低溫條件下干餾，析出煤焦油、煤氣后得到的一種固體炭質(zhì)產(chǎn)品，已廣泛應用于電石、鐵合金、工業(yè)造氣、鋼鐵冶煉以及民用等領域。蘭炭產(chǎn)業(yè)是神木、榆林地區(qū)的特色產(chǎn)業(yè)。神木建設有8個蘭炭工業(yè)集中區(qū)，形成多條完整的循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈，并已建成46家年產(chǎn)60萬t及以上規(guī)模蘭炭生產(chǎn)企業(yè)，年總產(chǎn)能可達3 150萬t。物質(zhì)可獲得性在2018年還不是十分突出。而至于經(jīng)濟性，按目前的分析主要取決于：①產(chǎn)品數(shù)量，即量大可抵消固定成本從而降低單位成本；②技術路線，型煤從原料到成品涉及5個生產(chǎn)過程費用，即蘭炭、煙煤的采購費用，混合添加劑的費用，機械前處理(破碎、攪拌、加密、成型)費用，烘干費用和包裝費用，而技術路線的每一步是互相影響的；③動態(tài)系統(tǒng)(配煤、添加劑、技術路線)的優(yōu)化。

可持續(xù)發(fā)展的技術路徑：因為以排放指標為核心的清潔取暖界定標準和考核體系還在建立中，所以因地制宜構建適宜區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的技術路徑目前還只是停留在循序漸進、不斷優(yōu)化的階段，最終目的是在達到“用排放標準淘汰技術”。目前，陜西省質(zhì)量技術監(jiān)督局在2004年發(fā)布的“潔凈型煤”省級地方標準，按大氣污染物排放控制要求和煤炭資源分布情況，將陜西省境內(nèi)的城市市區(qū)強制性分為甲乙丙三級用煤區(qū)，并規(guī)定了各類區(qū)的潔凈型煤質(zhì)量要求。其中干燥基全硫、固硫率、干燥基灰分、收到基低位發(fā)熱量和灰熔融性等5個指標為強制性指標[7-10]。將企業(yè)標準定于相同于陜西省地方標準還是高于陜西省地方標準的決策就必然會影響產(chǎn)品的經(jīng)濟性。因此，建議在企業(yè)標準定于相同于陜西省地方標準的前提下，才能更好地不斷優(yōu)化、降低生產(chǎn)成本并擴大產(chǎn)品的性價比。在這個過程中，還要推動農(nóng)村清潔取暖整個系統(tǒng)的集成創(chuàng)新，搞好新產(chǎn)品研發(fā)、提高技術質(zhì)量、完善售后服務。由于在生產(chǎn)過程中受到的影響因素較多，產(chǎn)品質(zhì)量時有波動，質(zhì)量管理有待加強；“好煤配好爐”的聯(lián)合推廣力度不夠，市場有待進一步開發(fā)。

2.2 路徑與對策

清潔能源是個復雜性的系統(tǒng)工程，設想按以下步驟來系統(tǒng)地解決這個問題。

數(shù)據(jù)收集：廣泛收集市場和客戶反饋，包括當?shù)氐馁Y源稟賦、經(jīng)濟實力、居民可承受能力、消費習慣、機制體制等情況。現(xiàn)有爐具熱性能檢測、大氣污染物檢測(包括煙氣的顆粒物、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、林格曼黑度等數(shù)據(jù)的收集)。現(xiàn)有和可能備選的固體燃料分析(工業(yè)分析、元素分析、發(fā)熱量分析、經(jīng)濟)。

型煤加工：型煤加工生產(chǎn)全過程主要涉及機械前處理(破碎、攪拌、加密、成型)和烘干的經(jīng)濟分析和優(yōu)化。因為技術路線的每一步是互相影響的，加之系統(tǒng)(配煤、添加劑、技術路線)的優(yōu)化是動態(tài)的，利用MATLAB軟件進行數(shù)據(jù)處理，分別用多元線性回歸、多項式回歸、逐步回歸分析和非線性回歸對數(shù)據(jù)進行分析，并對各因素進行權重分析，可找出最佳的條件。

型煤添加劑配方優(yōu)化：通過對含有不同添加劑的民用型煤燃燒排放數(shù)據(jù)進行分析，不斷優(yōu)化添加劑在型煤中的重要作用，不僅需要實現(xiàn)粘合作用，更要提高固硫率，從而解決排放問題。在指定煤樣和燃燒爐具的基礎上，進行科學配煤，根據(jù)配合煤中含硫量的多少進行針對性研究，研究內(nèi)容包括固硫劑的種類、數(shù)量及最佳使用條件。優(yōu)先使用揮發(fā)分、硫分、灰分以及有害元素含量較低的優(yōu)質(zhì)煤。前期目標是提高燃料的清潔化品質(zhì)。

爐具熱能利用率優(yōu)化：通過對傳統(tǒng)爐具的再設計，運用改火走煙道為管、延長燃燒路徑、正反燒相結合的設計思路，提高民用爐具的熱能利用率，充分氣化燃燒。傳統(tǒng)爐具煤中可燃氣體通常經(jīng)煙囪直接排放，既污染又浪費，通過重新設計改造，增加煤氣收集裝置以及二次配風系統(tǒng)，使得原本排放掉的一氧化碳、甲烷、丙烯這些可燃煤氣充分進行二次燃燒，既提高了熱能利用率，又降低了排放污染。中端改善燃燒過程，提升熱效率及利用率。

顆粒物排放控制：通過優(yōu)化爐膛結構，改變煤的成型工藝、粘接劑等，達到煤在爐膛中的靜態(tài)燃燒效果，使得顆粒物的排放達到降低效果。終端減少污染物排放和能源消耗，提高安全性。

3 結語

治理散煤，打好藍天保衛(wèi)戰(zhàn)猶如滾石上山，不進則退，需要所有人堅持不懈、持之以恒的努力。政府和企業(yè)要加強企業(yè)標準化建設，維護品牌形象，加大市場營銷，擴大市場應用。通過校企合作加強煤+爐的匹配，聯(lián)合推廣潔凈型煤+節(jié)能爐具，提供技術保障，加強與重點用戶的合作。最終借助政府、企業(yè)、高校共同合作、推進，保證質(zhì)量、建立信譽、保障民生，才能打贏這場藍天保衛(wèi)戰(zhàn)。