1997年全国烟尘排放量达1873万吨,其中工业烟尘排放量占83.6%,城市总悬浮颗粒物TSP年均值浓度在32-741μg/m3范围之间,全国年均值为291μg/m3,超过国家二级标准(200μg/m3)的有67个城中,占城市总数的72.0%,北方城市年均值为381μg/m3,南方城市为年均值2μg/m3。北京、天津、重庆、济南、太原等均居世界上烟尘污染最严重的城市之列,其TSP值比WHO推荐值(40-60μg/m3)高很多倍。
城中氮氧化物年均值浓度在4-140μg/m3范围之间,全国年均值为45μg/m3。北方城市年均值为49μg/m3,南方城市年均值为41μg/m3。34个城市超过国家二级标准(50μg/m3),占统计城市的36.2%,其中广州、上海、北京三市NOx污染严重,年均值浓度超过μg/m3。
我国能源使用排放的CO2约占各种温室气体排放量的80%,它随能源消费量的增加而增加。据国际能源机构(IEA)的计算,1995年全球CO2总排放量为220亿吨,中国为30亿吨,占13.6%,仅次于美国的52.29亿吨(占23.7%),美国已经承诺到2008~2012年比1990年减排7%,中国的能源消费仍将随经济的发展而增长,故CO2排放量有可能在2O20-2030年间超过美国,届时我国不仅面临着温市气体排放问题的政治和外交方面的压力,我国经济发展和对外贸易也可能面临新的问题。
中国的环境污染与大量消耗煤炭有关, 1995年中国煤炭消费量占世界煤炭总消费量的29%, 70%的TSP,90%SO2、60%的NOx和85%的矿物燃料生成的CO2来自燃煤,要保护环境必须努力减少煤炭在一次能源结构中的比例。
2)交通运输压力大
中国煤炭生产基地远离煤炭消债中心,形成了西煤东运,北煤南运,煤炭出关的强大物流,不仅运量大,而且运距长。历年煤炭运量占铁路运量的40%以上,沿海和长江中下游水运运量中煤炭约占1/3。山西北部的煤运到上海2000多公里。到广州3300多公里,过多的使用煤炭,必然会给运输带来巨大的压力。
(二)洁净煤市场需求预测
我国自90年代中期开始发展洁净煤技术。洁净煤技术是指在煤的开发、加工转化、利用过程中能够提高效率、减少污染的各种新的、洁净的“煤技术”,主要包括煤加工、洁净燃煤与发电、煤转化、污染物治理及资源综合利用等四个技术领域。从长期的发展趋势看,传统的煤炭产品市场必将逐步为其他优质能源和洁净煤产品所替代。
1、国内外洁净煤技术开发利用趋势及方向
煤炭是世界上最为丰富的化石燃料资源。与较为洁净的石油、天然气相比,煤炭的开发利用造成的环境污染最为严重,能源利用效率也是最低的。因此,煤炭资源的高效、洁净利用引起世界各国的关注。
1)国外洁净煤技术开发利用的趋势及特征。
自20世纪80年代以来,由美国率先提出的旨在减少煤炭开发利用全过程中污染排放和提高利用效率的煤炭加工、燃烧、转化和污染控制技术——洁净煤技术(CCTP)在国际社会受到普遍重视,并在各国能源战略与政策中占有举足轻重的地位,其发展的趋势和特征有以下几方面:
(1)各国洁净煤技术研究开发的基本出发点是:保障能源稳定供应,降低对石油的依赖,提高能源供应与消费效率,在提高效率的前提下,减少煤炭消费,从而保护和改善环境质量,其重点是面向未来,旨在提供能满足21世纪环保要求和能源供应与需求形势的洁净煤技术;
(2)由于发达国家煤炭80%以上用于发电。因此,各国洁净煤技术的研究开发的重点是先进的发电系统及与发电技术有关的污染控制设备。主要涉及4个应用领域:一是先进发电技术:包括常压循环流化床燃烧发电、增压流化床联合循环发电、煤气化联合循环发电、煤气化燃料电池发电、磁流体发电等;二是环境控制设备:主要包括各种低NOx燃烧器、燃料脱硫技术、烟气脱硫装置等;三是清洁煤制备技术:包括洗选、煤气化技术、水煤浆技术、煤液化技术等;四是工业应用项目:包括在钢铁、水泥等工业部门的应用示范项目;
(3)从国外洁净煤技术的发展情况看,一些具有高技术含量的洁净煤技术有着研究难度较大,投入巨大,开发周期较长等特点,其开发、示范和推广应用的投人比例约为1:10:100,因此,需要有足够的资金投入和政策扶持。
2)中国洁净煤技术开发利用的趋势及特征。
20世纪90年代,基于能源结构及环境状况,中国将洁净煤技术作为可持续发展和实现两个根本转变的战略措施之一,给予了高度重视。我国于1994年成立了由国家计委、国家科委、国家经贸委和煤炭、电力等13个部委组成的国家洁净煤技术推广领导小组,1997年国务院批准出台了《中国洁净煤技术“九五”计划和2010年发展纲要》。近几年,国家又陆续颁布了一些与洁净煤技术有关的法律法规,明确提出了“发展和推广洁净煤技术”,并对各项洁净煤技术的采用、推广作出详细规定。与此同时,国家投入大量资金,进行相关技术的研究开发,引进技术或自主开发建设了一批示范工程,有效地促进了我国洁净煤技术的发展和应用,在总体发展水平上与发达国家有较大差距。
中国已将发展洁净煤技术列入《中国21世纪议程》,并根据中国煤炭消费呈现多元化格局的特点,本着环境与发展的协调统一环境效益与经济效益并重以及发展洁净煤技术要覆盖煤炭开发利用的全过程等原则,提出了符合中国国情,具有中国特色的洁净煤技术框架体系。
《纲要》确定了中国洁净煤技术发展的重点领域和方向。主要包括4个领域14个方面:一是煤炭加工领域:包括选煤、型煤、配煤、水煤浆技术;二是煤炭的高效洁净燃烧技术领域:先进的燃烧器、流化床燃烧(FBC)技术、整体煤气化联合循环发电技术;三是煤炭转化领域:包括煤炭气化、煤炭液化、燃料电池;四是污染排放控制与废弃物处理领域:包括烟气净化、煤层气的开发利用、煤矸石、粉煤灰和煤泥的综合利用、工业锅炉和窑炉等技术。重点针对电厂、工业炉窑和民用3个领域,注重经济与环境协调发展,重点开发社会效益、环境效益与经济效益明显、实用而可靠的先进技术。在组织实施上采取优先推广一批技术成熟、在近期能够显著减少烟煤污染的技术,如选煤、型煤、配煤、烟气脱硫等;示范一批能在21世纪初实现商业化的技术,如增压循环流化床发电、大型循环流化床、工业型煤等;研究开发一批起点高、对长远发展有影响的技术,如煤炭液化、燃料电池等。
2、洁净煤技术市场需求分析
1)煤炭消费市场预测
(1)煤炭消费量。中国目前煤炭消费总量为10亿吨左右,煤炭在一次能源消费中占到75%以上。预计“十五”期未以至到2010年前后,煤炭在一次能源消费中的比例下降10个百分点,但由于能源消费总量还会增加,煤炭消费量绝对数基本不会有明显减少,还会维持在10亿吨左右。
(2)中国煤炭消费结构。中国煤炭消费的85%以上是作为动力燃料,用于发电、工业锅炉窑炉和民用等。2000年我国发电用煤量约4.5亿吨,约占煤炭总消费量的近1/2,发电平均耗能比国外先进水平高25%。工业锅炉耗煤3.5亿吨,工业窑炉耗煤0.24亿吨,民用煤1.36亿吨,民用煤燃烧平均热效率仅有15%左右。除燃料外,在作为工业原料用煤中主要是化肥用煤,大约在0.5亿吨左右。