天津“煤改燃”工程宜先小后大、先零后整

摘 要

以气代煤的做法值得肯定,毕竟清洁能源占比提高是大势所趋,此举必将加快能源结构调整的步伐。锅炉房改造后没有了储煤场和灰渣场,“乌烟瘴气”的环境也不见了,供热站的占地面积也减少了。前景很美好,但空气质量的提升要有长期谋划和打持久战的精神,“煤改燃”工程需要综合考虑以下几个重要因素循序渐进,采取先小后大,先零后整方式最为稳妥。

 2013年全国74个城市中有71个城市大气存在不同程度超标现象,平均达标天数比例为60.5%,京津冀区域13个地级及以上城市达标天数比例仅为37.5%,雾霾天气呈现频发性、全国性态势,越来越严重。
雾霾形成的重要原因之一是煤炭、石油等化石能源的使用已成为共识。为治理大气污染,目前国内很多地方开出了压减燃煤、调整能源结构的药方。《天津市2012—2020年大气污染治理措施》和《天津环境保护“十二五”规划》要求,在一次能源消费结构中,争取到2020年煤炭消费比重控制在40%以下,天然气消费比重提高到23%以上。按照市政府的统一部署,天津市“十二五”期间将彻底淘汰中心城区和滨海新区核心区供热燃煤锅炉,通过热电联产和燃气供热替代燃煤,淘汰163座燃煤供热锅炉房。
以气代煤的做法值得肯定,毕竟清洁能源占比提高是大势所趋,此举必将加快能源结构调整的步伐。锅炉房改造后没有了储煤场和灰渣场,“乌烟瘴气”的环境也不见了,供热站的占地面积也减少了。前景很美好,但空气质量的提升要有长期谋划和打持久战的精神,“煤改燃”工程需要综合考虑以下几个重要因素循序渐进,采取先小后大,先零后整方式最为稳妥。
一、气源问题
兵马未动,粮草先行,气源就是这场系统战役的根本保证。我国天然气储量并不丰富,仅占全球常规天然气储量的1.7%,且新发现和探明的天然气储量中致密砂岩气占的比重越来越大,不易开采。页岩气和煤层气等非常规天然气资源的开发尚处于起步阶段,产量难以在短期内大幅增长,这是我国天然气面临的自然限制。专家预测,2015年我国燃气供应总量为1310亿立方米,消费量可达2310亿立方米,除按计划进口之外还有270亿~300亿立方米的缺口。
天津天然气消费量为每年26亿立方米,预计到2017年,天然气消费需求将达200亿立方米。例如煤改燃工程中的火电机组燃煤改造,按照方案,将在2014年底前,重点完成对陈塘热电4台机组煤改燃工作;2017年底前,完成静海热电厂3台机组、军粮城发电公司4台机组的煤改燃工作。然而陈塘热电厂两台已改造完毕的燃气机组却因为气源问题,只能静静地呆在新建厂房内。电厂的两台燃气机组正常运行的话,每年需要天然气接近19亿立方米。也就是说,陈塘热电厂一个厂就会用掉天津市绝大部分的燃气配额。按照原规划,在一期工程建成后开始二期工程建设,并计划修建与一期工程规模一致的三期工程。因为气源紧张,接下来的项目建设只能且行且看了。
煤改燃工程的的主要对象基本都是冬季供热设备,冬季本身就是一个各类用户用气高峰季节,在气源紧张,缺口大的时候,就只能采取压工保民的措施。2013年11月12日,沧州大化的天然气供应暂停。从11月20日河南的中原大化也开始停工80天。乌鲁木齐石化、宁夏石化、塔里木石化和兰州石化等中石油自有企业在2013年也一样被限气。各地每年都有出租车排起长龙等待加气的报道,已经影响到百姓的日常生活。而供热锅炉实施“煤改燃”工程后,因为牵涉到居民生活,此类新增大负荷用气也必须归入必须保证供应的范围之内。华北地区的气源缺口尤为严重。为解决治理大气污染的压力,京津冀等区域都在争抢气源。我们的邻居北京市,2012年天然气消费量为92.3亿立方米(其中冬季用气就有70亿立方米),年均增长85%,预计到2015年,北京天然气需求量将达180亿立方米。由于北京的地位优势,往年的几次天然气紧张年份,都是压减天津的用气来优先保证北京的燃气需求。
为解决气源问题,天津也在积极筹措气源,解决供需问题。天津港南疆浮式LNG码头已经在2013年冬投入运行,另外也在与内蒙古自治区商谈引入煤制气的事宜,这也牵出另外一个重要的影响因素——成本控制。
二、成本控制
 “煤改燃”工程另一影响因素是运行成本控制。“煤改燃”的成本可分为两部分:即一次性投入和运行成本。一次性投入中燃气锅炉与燃煤锅炉的本体成本相差不大,燃气锅炉需要管线铺设,但可节省堆煤场和堆渣场的成本。在此仅简单对比运行成本差异。
每千瓦时热值的天然气价格大约是同样热值煤炭价格的3-5倍。依照陈塘热电厂测算:如按2013年的3.25元/立方米燃气价格,燃气发电直接成本超过0.5元/度,按上网电价不到0.4元/度的情况计算,电厂正常运行一年,加上设备折旧、设备维护、人员工资等费用,一年要亏损约39亿元。
中国工程院院士、清华大学化学工程系教授金涌分析如果采用燃气—蒸汽联合循环发电,效率为60%,煤制天然气的能源效率也是60%左右。从煤经天然气再到电能的总效率约36%,而燃煤直接发电效率可达42%—45%。可见“采用煤制气+天然气发电路线,其能源效率明显不及煤直接发电高。另外,如引入内蒙古的煤制天然气还应考虑长输管网建设费以及管输费。
天津港南疆浮式LNG码头已投入运行,2014年2月24日上午8:00,对外输气突破1亿立方米,其实这个突破的日子完全可以再提前,可还是成本控制问题让天津燃气企业对LNG的使用不能放开手脚。2014年6月,在李克强总理和英国首相卡梅伦的见证下,中海油与英国石油公司(BP)签署了一份LNG长期供应框架协议,此协议折合LNG进口单价约为4元/立方米。天津居民用气目前售价为只有2.4元/立方米。 数据显示,中石油2013年LNG进口均价在846.89美元/吨,进口LNG亏损人民币202.81亿元。
燃气发电的成本高于燃煤发电的成本2-3倍,燃气锅炉供热也一样带来成本的提高。北京非居民供热价格按不同供热方式而有所区别,热力集团供应的非居民供热价格为33元/建筑平方米•采暖季(下省略单位),燃煤锅炉供热为28元,燃气(燃油、电)锅炉为38元,为疏导天然气价格影响,自2013年7月10日起北京市非居民供热价格又统一调整为42元/建筑平方米•采暖季,借以推进清洁能源利用和能源结构调整,改善大气环境质量,保障城市供热安全。依据津价商[2008]285号文件,天津市居民住宅集中供热收费标准为每平方米供热建筑面积25元。津价商[2008]247号文件,公建每平方米建筑面积36元。燃气锅炉的采暖方式与燃煤锅炉一样,没有任何补贴。
三、先小后大、先零后整
既然 “煤改燃”工程的推进受气源限制和成本影响,那我们有限资源该如何利用呢?
近年来,火电、钢铁、电子玻璃、水泥等行业都加严了排放标准,《锅炉大气污染物排放标准》也在不久前完成第二次征求意见,为各行业的大气污染防治提供了标准依据。2011年发布的GB13223《火电厂大气污染物排放标准》,要求燃煤电厂达到30毫克∕立方米的烟尘排放限值;在重点地区,颗粒物特别排放限值加严到20毫克/立方米。天津北疆燃煤发电厂经滨海新区环保局监测显示,该电厂1、2号锅炉颗粒物排放浓度分别为14.3和13.8毫克/立方米。该公司正研究对两台机组炉后烟气综合净化技改工程,经过技术改造,烟囱入口烟尘排放浓度不大于5毫克∕立方米。而5毫克∕立方米的排放指标,也被称为“近零”排放。
据统计,我国燃用天然气锅炉氮氧化物排放浓度在200毫克∕立方米以下的仅占35%, 400毫克∕立方米以下的占94%。所以《锅炉大气污染物排放标准》二次征求意见稿,对现有燃气锅炉氮氧化物排放执行400毫克∕立方米,新建锅炉执行200毫克∕立方米。对比发电燃煤锅炉(GB13223-2011)与天然气锅炉(锅炉大气污染物排放标准》二次征求意见稿)特别限制排放标准要求:烟尘20毫克∕立方米、SO2为50毫克∕立方米(相同),发电燃煤锅炉的氮氧化物排放标准是100毫克∕立方米,燃气锅炉的氮氧化物排放标准是150毫克∕立方米。也就是说耗气最大,投资最高的发电锅炉的改燃,治理污染效果并不明显,甚至可能造成氮氧化物排放恶化,氮氧化物(NOx)是直接导致我国各地阴霾天、臭氧破坏、空气污染的重大因素。在电力、供热、工业和居民生活燃用煤炭这几大需要煤改燃类别中,民用燃煤设施数量极其庞大不能集中治理,其采购的煤炭硫份和灰份不能有效控制,也无从要求进行脱硫、脱硝、除尘等处理。居民生活燃煤(小型锅炉)燃烧同样量的煤炭,生活燃煤SO2排放约为电力燃煤排放的6.25倍,远远高于电力行业的排放量。
综合所述,在现有气源供应无法快速增长、天然气价格链没有完全理顺的条件下,我建议天津的“煤改燃”工程应根据资源落实情况均衡有序推进,避免供需出现严重失衡,影响居民正常生活。宜先小后大,对小型的燃煤设施优先改造,对大耗气、高投入、污染可控的电厂等大型锅炉暂缓改造;另外要推行先零后整,对无集中供热居民采暖进行“无煤化”改造,发展“燃气下乡”,采用类似于北京等地对燃气壁挂炉自采暖用户进行补贴的政策,推动老百姓自行进行“煤改燃”。同时也扩大太阳能、风能等可再生能源的开发应用。

陈寿安 《中国工程咨询》2014年第8期