泉州市老科协 张光铁
石狮市清源印染发展有限公司(以下简称清源印染公司)与中国神华能源股份有限公司(以下简称神华能源公司)、福州大学环境与能源学院联合开发研究的水煤浆生产应用项目,2008年被福建省作为“全省水煤浆研发与生产应用示范基地”,列入福建省节能减排创新项目。与水煤浆项目配套的“清源水煤浆热电厂工程”2012年通过验收,首台机组已成功运行。现在该厂一年能生产50万吨水煤浆,年发电量1.6亿度,年供蒸气量97万吨。高大烟囱、印染废水,长期备受环保困扰的印染行业,曾被外界视为朝不保夕的没落产业,经过清源印染公司产学研联合攻关,终于破解了高耗能、高污染的难题,掌握了水煤浆技术,并应用于生产实践,实现了变黑色煤炭为绿色能源的梦想,使印染行业成为可持续发展的朝阳产业。
印染行业面临的新难题
石狮市是福建省纺织服装印染行业发展较快的一个地区,全市有印染企业近百家,原有燃煤锅炉近千座。印染行业的快速发展促进了纺织服装业仍至全市经济的发展,但同时也带来了大量高污染的废汽和废水。面对困扰印染行业发展的环境污染难题,董事长王清源根据国内外的经验,从2008年开始探索印染行业节能减排的出路,研究开发应用替代煤炭的水煤浆,走上了一条循环经济发展的道路。三年来先后投入3亿元对印染企业进行技术改造,使其变身为供电、供热和印染废水回收利用的资源性企业,同时衍生出一条包括化工、能源生产、燃料业的产业链。王清源说,“我们一直在思考,印染企业是‘两高’企业,是劳动密集型企业,企业要发展壮大,不搞节能减排、发展循环经济就没有出路,印染行业早晚会被淘汰的。围绕这条路,公司开会,到外地调研,发现我们要走在这个行业的前面,就要想办法研发应用水煤浆,做到自己发电自己供热”。
产学研联合攻关的新课题
清源印染公司与神华能源公司、福州大学环境与能源学院联合研发的水煤浆,是以大约65%的神华水煤浆专用煤(低灰、低硫烟煤)为主料,34%的印染废水、1%的添加剂为辅料,通过物理加工(专用设备的研磨、细化、充分均匀混合),得到一种低污染、高效率、可管道输送的煤基流体燃料。它既保持了煤炭原有的物理特性,又具有像油一样的流动性和高效低污染的特性。过去让印染厂发愁的废水排放现在大部分派上用场,一部分用来制浆,一部分用来脱硫,既解决了工业废水污染环境,又缓解了水资源的紧张。采用神华低价煤制高浓度水煤浆工艺生产的水煤浆产品,可供燃水煤浆锅炉使用并配套蒸汽余压发电工程。目前公司已淘汰原有的6台高耗能、高污染的旧式锅炉,利用先进的水煤浆技术装备,新增2台100t/h水煤浆高温高压锅炉,配套建设2×12MW余压汽轮机发电机组,实现蒸汽、电力生产梯级高效配置。该项目建成后,经与同参数20t/h蒸汽工业锅炉对比的结果:水煤浆锅炉与链条炉相比,成本略高。但水煤浆锅炉的热效率比链条炉高20%以上,节约原煤超过20%。随着燃煤价格攀升,燃水煤浆与燃煤的成本将接近或持平。以水煤浆代油,一台20吨工业锅炉年节约燃料费超过2300万元,费用降低55%。以水煤浆代天然气,一台20吨工业锅炉年节约燃料费1900万元,费用降低50%。
水煤浆与燃煤锅炉相比最大优势在于节能减排,以一台20t/h蒸汽工业锅炉使用水煤浆与燃煤的节能数据比较:锅炉效率(%)88/65,标煤耗量(t/h)1.95/2.46,耗煤比1/1.35。环保数据比较:燃料含硫量(%)0.25/1,SO2排放浓度(mg/Nm3)<450/>650,SO2排放总量(kg/h)13.37 / 59.19。水煤浆锅炉的优势还在于燃烬率高达98%以上,灰渣无污染并可回收利用;热效率达85%以上,远超过燃煤锅炉(65%),节约大量燃料;采用管道输送和雾化燃烧,操作简单方便,安全性能好,工作强度低于燃煤锅炉。
该项目的建成投产,说明了神华环保水煤浆制备和燃烧技术的成熟性与可靠性,拓宽了水煤浆行业原料的选择范围,降低了成本,为印染行业污废治理、综合利用、节能减排起到了积极示范作用。
传统能源应用的新途径
水煤浆是上世纪70年代兴起的新型煤基液体燃料。世界上主要发达国家如美国、日本、加拿大、瑞典、意大利、英国、法国、俄罗斯都相继投入了大量人力、物力和财力寻找代油原料,进行水煤浆的研究开发,目前国外水煤浆技术已趋成熟,建成了一大批水煤浆厂,达到了工业应用水平。在我国,水煤浆研发应用起步于上世纪70年代末、80年代初,相对国外较晚。全国目前已建成水煤浆厂20余座,总生产能力800万t/a。
国内外研发应用水煤浆技术主要源于上世纪70年代国际上爆发的石油危机,近几年世界上兴起的低碳经济热潮进一步促进了水煤浆技术的发展,促使各个国家都在寻找一种能替代石油,减少碳排放、降低污染、节约资源的新能源。中国是一个富煤、贫油、少气的国家,化石能源以煤为主的结构近期内不会根本改变;据有关专家预测,到2050年煤炭在能源中的比例仍占50%以上。中国煤炭资源主要分布于昆仑——秦岭——大别山以北地区,即山西、陕西、内蒙古西部及新疆一带。长期存在的北煤南运,西煤东调的格局给铁路运输带来巨大的压力。然而传统的燃煤方式造成严重大气污染更是不容忽视的。于是煤炭的液化、气化和浆化成为国内外普遍重视的研究课题。水煤浆则是煤炭液化最佳成果,也是煤炭洁净利用最廉价的实用技术。水煤浆研发应用受到国家领导人、专家学者及政府部门的高度重视和大力支持。早在1996年江泽民总书记对水煤浆的研发就做过这样的指示:“从战略上看,中国煤炭资源丰富,要充分发挥煤的作用,中国燃料在相当长的时期要依靠煤,要把水煤浆作为一个战略问题来考虑,这是一件十分重要的工作。”2011年温家宝总理视察福建与民营企业代表座谈时,接见了清源印染公司董事长王清源先生。
中国大气污染以煤烟型污染为主要特征,由此产生的粉尘、SO2以及引发的温室效应等环境污染,已成为制约中国经济可持续发展,影响人民生活的重要障碍。因此,推广水煤浆技术,实施煤的洁净化应用,对贯彻执行国家“以煤代油,压缩燃油”的能源政策,合理利用资源,加强环境保护,推动企业发展是十分必要的,也是保证国家能源安全,可持续发展战略的现实选择。