延安地区散煤治理的现状与对策探讨

赵 雄，王 龙，贾 龙，王 洋，张学梅，3，马青华，3

(1.延能延安车村煤业清洁能源有限责任公司，陕西 延安 716000；2.陕煤陕西中环机械有限责任公司，陕西 铜川 727031；3.西安思源学院能源及化工大数据研究中心，陕西 西安 710038)

0 引言

全国民用散煤，主要用于北方地区农村和乡镇居民的生活能源与过冬取暖，年消耗量2亿t左右，约占煤炭消耗量的5%[1-3]。这部分散煤燃烧方式粗放，能效低，直燃直排，PM2.5和SO2低空排放，对大气环境污染严重。十八大以来，习总书记提出“推动北方地区清洁取暖”，环保部陈吉宁部长也提出“解决北方散煤问题，将大大缓解雾霾的困扰”的具体要求。陕西省蓝天保卫战2019年工作《方案》中要求打好清洁能源替代硬仗，提高清洁取暖率。至此，如何紧抓“蓝天保卫战”的战略机遇，分析以往的经验和困境，寻找切实可行的路径与对策，让因地制宜，科学规划，推进陕西省农村和乡镇居民的生活能源与过冬取暖的可持续发展，是我们亟待研究和解决的问题。

1 蓝天保卫战带来的新机遇

陕西中环机械有限责任公司前身为陕西煤炭建设公司管件设备厂，是由陕西煤炭建设公司控股，西安重工装备制造集团有限公司参股的国有控股公司。陕西煤炭建设公司是陕西省的国有大型的骨干企业，也是省内煤炭大基地开发建设的主体。延安能源化工集团是一家以煤炭安全高效绿色开发为主体的延安市属大型综合性能源企业。陕煤和延能都在区位、资源和政治具备很强的优势。同时，这种资源、区位和政治优势必须附有相应(区位、资源和政治)的责任并有积极参加到蓝天保卫战的担当。

农村清洁取暖与脱贫攻坚、乡村振兴结合起来。陕西省的陕北地区以及其相邻地区是革命老区，同时也是贫困地区。对于这些地区而言，解决好农村和乡镇居民的生活能源与过冬取暖问题既是民生工程，同时也具有脱贫攻坚、乡村振兴和生态文明建设、打赢蓝天保卫战的多重意义，因此必须从更高的高度来考虑、部署和推动。

完善市场推广机制。为解决农村和乡镇居民的生活能源与过冬取暖的可持续发展问题，相关政策要求是“政府推动，企业主导”[4-6]。但这件事是新鲜事务，对如何做到“充分发挥企业的市场主体地位以利于完善市场推广机制”还处于摸索阶段，所以实际情况很容易变为“政府主导、企业配合”。

校企合作提升发展空间。校企合作可以充分发挥学校人才培养和服务社会的功能，加强学校科研工作并与地方经济、社会发展紧密联系，可以更好地为地方经济建设和社会发展服务，同时借助于地方政府的支持与企业自身的优势，也为校企合作提供更大空间，以实现人才培养和提高人才培养质量的目标。校企共同参与民用高效洁净煤研究开发工作是在产学研结合、技术研发、技术成果转化以及人才培养方面的又一次有益探索。

2 现状与对策

2.1 现状与困境

已经取得的成果：在延安市宝塔区已售出环保炉具(中环气化辐射采暖炉、中环气化水暖环保炉)3万台，根据回访调研，售出的炉具燃烧效果好、使用简单方便，得到用户的一致好评。炉具有采暖和炊事双重功能。企业已同时利用兰炭、烟煤、生物添加剂、混合固硫剂生产出多种型号的型煤产品(中环洁净球煤、砖煤，“蓝天牌”洁净球煤、砖煤、封火煤)。在2018年清洁取暖推进过程中，陕西省延安市宝塔区在利用型煤做饭取暖上，坚持“因地制宜”的原则，被中国农村能源行业协会授予“北方农村清洁取暖典型模式示范基地”。全国还有山东省阳信县(生物取暖)和河南省鹤壁市(电热风取暖)获得相同的典型模式示范基地。

经济性尚差：蓝天保卫战明确提出“宜气则气、宜电则电、宜煤则煤、宜热则热”的口号。科学的理解“宜”字，包括2个基本因素：一是物质可获得性；二是经济性。因为2018年洁净煤是利用神木兰炭、附近烟煤和混合添加剂所制备。兰炭，学名半焦，是无粘结性或弱粘结性的中高挥发分烟煤，在中低温条件下干馏，析出煤焦油、煤气后得到的一种固体炭质产品，已广泛应用于电石、铁合金、工业造气、钢铁冶炼以及民用等领域。兰炭产业是神木、榆林地区的特色产业。神木建设有8个兰炭工业集中区，形成多条完整的循环产业链，并已建成46家年产60万t及以上规模兰炭生产企业，年总产能可达3 150万t。物质可获得性在2018年还不是十分突出。而至于经济性，按目前的分析主要取决于：①产品数量，即量大可抵消固定成本从而降低单位成本；②技术路线，型煤从原料到成品涉及5个生产过程费用，即兰炭、烟煤的采购费用，混合添加剂的费用，机械前处理(破碎、搅拌、加密、成型)费用，烘干费用和包装费用，而技术路线的每一步是互相影响的；③动态系统(配煤、添加剂、技术路线)的优化。

可持续发展的技术路径：因为以排放指标为核心的清洁取暖界定标准和考核体系还在建立中，所以因地制宜构建适宜区域可持续发展的技术路径目前还只是停留在循序渐进、不断优化的阶段，最终目的是在达到“用排放标准淘汰技术”。目前，陕西省质量技术监督局在2004年发布的“洁净型煤”省级地方标准，按大气污染物排放控制要求和煤炭资源分布情况，将陕西省境内的城市市区强制性分为甲乙丙三级用煤区，并规定了各类区的洁净型煤质量要求。其中干燥基全硫、固硫率、干燥基灰分、收到基低位发热量和灰熔融性等5个指标为强制性指标[7-10]。将企业标准定于相同于陕西省地方标准还是高于陕西省地方标准的决策就必然会影响产品的经济性。因此，建议在企业标准定于相同于陕西省地方标准的前提下，才能更好地不断优化、降低生产成本并扩大产品的性价比。在这个过程中，还要推动农村清洁取暖整个系统的集成创新，搞好新产品研发、提高技术质量、完善售后服务。由于在生产过程中受到的影响因素较多，产品质量时有波动，质量管理有待加强；“好煤配好炉”的联合推广力度不够，市场有待进一步开发。

2.2 路径与对策

清洁能源是个复杂性的系统工程，设想按以下步骤来系统地解决这个问题。

数据收集：广泛收集市场和客户反馈，包括当地的资源禀赋、经济实力、居民可承受能力、消费习惯、机制体制等情况。现有炉具热性能检测、大气污染物检测(包括烟气的颗粒物、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、林格曼黑度等数据的收集)。现有和可能备选的固体燃料分析(工业分析、元素分析、发热量分析、经济)。

型煤加工：型煤加工生产全过程主要涉及机械前处理(破碎、搅拌、加密、成型)和烘干的经济分析和优化。因为技术路线的每一步是互相影响的，加之系统(配煤、添加剂、技术路线)的优化是动态的，利用MATLAB软件进行数据处理，分别用多元线性回归、多项式回归、逐步回归分析和非线性回归对数据进行分析，并对各因素进行权重分析，可找出最佳的条件。

型煤添加剂配方优化：通过对含有不同添加剂的民用型煤燃烧排放数据进行分析，不断优化添加剂在型煤中的重要作用，不仅需要实现粘合作用，更要提高固硫率，从而解决排放问题。在指定煤样和燃烧炉具的基础上，进行科学配煤，根据配合煤中含硫量的多少进行针对性研究，研究内容包括固硫剂的种类、数量及最佳使用条件。优先使用挥发分、硫分、灰分以及有害元素含量较低的优质煤。前期目标是提高燃料的清洁化品质。

炉具热能利用率优化：通过对传统炉具的再设计，运用改火走烟道为管、延长燃烧路径、正反烧相结合的设计思路，提高民用炉具的热能利用率，充分气化燃烧。传统炉具煤中可燃气体通常经烟囱直接排放，既污染又浪费，通过重新设计改造，增加煤气收集装置以及二次配风系统，使得原本排放掉的一氧化碳、甲烷、丙烯这些可燃煤气充分进行二次燃烧，既提高了热能利用率，又降低了排放污染。中端改善燃烧过程，提升热效率及利用率。

颗粒物排放控制：通过优化炉膛结构，改变煤的成型工艺、粘接剂等，达到煤在炉膛中的静态燃烧效果，使得颗粒物的排放达到降低效果。终端减少污染物排放和能源消耗，提高安全性。

3 结语

治理散煤，打好蓝天保卫战犹如滚石上山，不进则退，需要所有人坚持不懈、持之以恒的努力。政府和企业要加强企业标准化建设，维护品牌形象，加大市场营销，扩大市场应用。通过校企合作加强煤+炉的匹配，联合推广洁净型煤+节能炉具，提供技术保障，加强与重点用户的合作。最终借助政府、企业、高校共同合作、推进，保证质量、建立信誉、保障民生，才能打赢这场蓝天保卫战。