趙 雄，王 龍，賈 龍，王 洋，張學(xué)梅，3，馬青華，3

(1.延能延安車村煤業(yè)清潔能源有限責(zé)任公司，陜西 延安 716000；2.陜煤陜西中環(huán)機(jī)械有限責(zé)任公司，陜西 銅川 727031；3.西安思源學(xué)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(guó)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(duì)大氣環(huán)境污染嚴(yán)重。十八大以來，習(xí)總書記提出“推動(dòng)北方地區(qū)清潔取暖”，環(huán)保部陳吉寧部長(zhǎng)也提出“解決北方散煤?jiǎn)栴}，將大大緩解霧霾的困擾”的具體要求。陜西省藍(lán)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(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)”的戰(zhàn)略機(jī)遇，分析以往的經(jīng)驗(yàn)和困境，尋找切實(shí)可行的路徑與對(duì)策，讓因地制宜，科學(xué)規(guī)劃，推進(jìn)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(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)帶來的新機(jī)遇

陜西中環(huán)機(jī)械有限責(zé)任公司前身為陜西煤炭建設(shè)公司管件設(shè)備廠，是由陜西煤炭建設(shè)公司控股，西安重工裝備制造集團(tuán)有限公司參股的國(guó)有控股公司。陜西煤炭建設(shè)公司是陜西省的國(guó)有大型的骨干企業(yè)，也是省內(nèi)煤炭大基地開發(fā)建設(shè)的主體。延安能源化工集團(tuán)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(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，這種資源、區(qū)位和政治優(yōu)勢(shì)必須附有相應(yīng)(區(qū)位、資源和政治)的責(zé)任并有積極參加到藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)的擔(dān)當(dāng)。

農(nóng)村清潔取暖與脫貧攻堅(jiān)、鄉(xiāng)村振興結(jié)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(shí)也是貧困地區(qū)。對(duì)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(shí)也具有脫貧攻堅(jiān)、鄉(xiāng)村振興和生態(tài)文明建設(shè)、打贏藍(lán)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(dòng)。

完善市場(chǎng)推廣機(jī)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(guān)政策要求是“政府推動(dòng)，企業(yè)主導(dǎo)”[4-6]。但這件事是新鮮事務(wù)，對(duì)如何做到“充分發(fā)揮企業(yè)的市場(chǎng)主體地位以利于完善市場(chǎng)推廣機(jī)制”還處于摸索階段，所以實(shí)際情況很容易變?yōu)椤罢鲗?dǎo)、企業(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(xué)校人才培養(yǎng)和服務(wù)社會(huì)的功能，加強(qiáng)學(xué)?？蒲泄ぷ鞑⑴c地方經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展緊密聯(lián)系，可以更好地為地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展服務(wù)，同時(shí)借助于地方政府的支持與企業(yè)自身的優(yōu)勢(shì)，也為校企合作提供更大空間，以實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)和提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的目標(biāo)。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(xué)研結(jié)合、技術(shù)研發(fā)、技術(shù)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(duì)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(tái)，根據(jù)回訪調(diào)研，售出的爐具燃燒效果好、使用簡(jiǎn)單方便，得到用戶的一致好評(píng)。爐具有采暖和炊事雙重功能。企業(yè)已同時(shí)利用蘭炭、煙煤、生物添加劑、混合固硫劑生產(chǎn)出多種型號(hào)的型煤產(chǎn)品(中環(huán)潔凈球煤、磚煤，“藍(lán)天牌”潔凈球煤、磚煤、封火煤)。在2018年清潔取暖推進(jìn)過程中，陜西省延安市寶塔區(qū)在利用型煤做飯取暖上，堅(jiān)持“因地制宜”的原則，被中國(guó)農(nóng)村能源行業(yè)協(xié)會(huì)授予“北方農(nóng)村清潔取暖典型模式示范基地”。全國(guó)還有山東省陽信縣(生物取暖)和河南省鶴壁市(電熱風(fēng)取暖)獲得相同的典型模式示范基地。

經(jīng)濟(jì)性尚差：藍(lán)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(hào)?？茖W(xué)的理解“宜”字，包括2個(gè)基本因素：一是物質(zhì)可獲得性；二是經(jīng)濟(jì)性。因?yàn)?018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(xué)名半焦，是無粘結(jié)性或弱粘結(jié)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(yīng)用于電石、鐵合金、工業(yè)造氣、鋼鐵冶煉以及民用等領(lǐng)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(shè)有8個(gè)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(dá)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(jì)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(shù)路線，型煤從原料到成品涉及5個(gè)生產(chǎn)過程費(fèi)用，即蘭炭、煙煤的采購(gòu)費(fèi)用，混合添加劑的費(fèi)用，機(jī)械前處理(破碎、攪拌、加密、成型)費(fèi)用，烘干費(fèi)用和包裝費(fèi)用，而技術(shù)路線的每一步是互相影響的；③動(dòng)態(tài)系統(tǒng)(配煤、添加劑、技術(shù)路線)的優(yōu)化。

可持續(xù)發(fā)展的技術(shù)路徑：因?yàn)橐耘欧胖笜?biāo)為核心的清潔取暖界定標(biāo)準(zhǔn)和考核體系還在建立中，所以因地制宜構(gòu)建適宜區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的技術(shù)路徑目前還只是停留在循序漸進(jìn)、不斷優(yōu)化的階段，最終目的是在達(dá)到“用排放標(biāo)準(zhǔn)淘汰技術(shù)”。目前，陜西省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局在2004年發(fā)布的“潔凈型煤”省級(jí)地方標(biāo)準(zhǔn)，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(qiáng)制性分為甲乙丙三級(jí)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(gè)指標(biāo)為強(qiáng)制性指標(biāo)[7-10]。將企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)定于相同于陜西省地方標(biāo)準(zhǔn)還是高于陜西省地方標(biāo)準(zhǔn)的決策就必然會(huì)影響產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性。因此，建議在企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)定于相同于陜西省地方標(biāo)準(zhǔn)的前提下，才能更好地不斷優(yōu)化、降低生產(chǎn)成本并擴(kuò)大產(chǎn)品的性價(jià)比。在這個(gè)過程中，還要推動(dòng)農(nóng)村清潔取暖整個(gè)系統(tǒng)的集成創(chuàng)新，搞好新產(chǎn)品研發(fā)、提高技術(shù)質(zhì)量、完善售后服務(wù)。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(shí)有波動(dòng)，質(zhì)量管理有待加強(qiáng)；“好煤配好爐”的聯(lián)合推廣力度不夠，市場(chǎng)有待進(jìn)一步開發(fā)。

2.2 路徑與對(duì)策

清潔能源是個(gè)復(fù)雜性的系統(tǒng)工程，設(shè)想按以下步驟來系統(tǒng)地解決這個(gè)問題。

數(shù)據(jù)收集：廣泛收集市場(chǎng)和客戶反饋，包括當(dāng)?shù)氐馁Y源稟賦、經(jīng)濟(jì)實(shí)力、居民可承受能力、消費(fèi)習(xí)慣、機(jī)制體制等情況?，F(xiàn)有爐具熱性能檢測(cè)、大氣污染物檢測(cè)(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(jì))。

型煤加工：型煤加工生產(chǎn)全過程主要涉及機(jī)械前處理(破碎、攪拌、加密、成型)和烘干的經(jīng)濟(jì)分析和優(yōu)化。因?yàn)榧夹g(shù)路線的每一步是互相影響的，加之系統(tǒng)(配煤、添加劑、技術(shù)路線)的優(yōu)化是動(dòng)態(tài)的，利用MATLAB軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，分別用多元線性回歸、多項(xiàng)式回歸、逐步回歸分析和非線性回歸對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并對(duì)各因素進(jìn)行權(quán)重分析，可找出最佳的條件。

型煤添加劑配方優(yōu)化：通過對(duì)含有不同添加劑的民用型煤燃燒排放數(shù)據(jù)進(jìn)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(shí)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(chǔ)上，進(jìn)行科學(xué)配煤，根據(jù)配合煤中含硫量的多少進(jìn)行針對(duì)性研究，研究?jī)?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(biāo)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(duì)傳統(tǒng)爐具的再設(shè)計(jì)，運(yùn)用改火走煙道為管、延長(zhǎng)燃燒路徑、正反燒相結(jié)合的設(shè)計(jì)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?xì)怏w通常經(jīng)煙囪直接排放，既污染又浪費(fèi)，通過重新設(shè)計(jì)改造，增加煤氣收集裝置以及二次配風(fēng)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(jìn)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(jié)構(gòu)，改變煤的成型工藝、粘接劑等，達(dá)到煤在爐膛中的靜態(tài)燃燒效果，使得顆粒物的排放達(dá)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(jié)語

治理散煤，打好藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)猶如滾石上山，不進(jìn)則退，需要所有人堅(jiān)持不懈、持之以恒的努力。政府和企業(yè)要加強(qiáng)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，維護(hù)品牌形象，加大市場(chǎng)營(yíng)銷，擴(kuò)大市場(chǎng)應(yīng)用。通過校企合作加強(qiáng)煤+爐的匹配，聯(lián)合推廣潔凈型煤+節(jié)能爐具，提供技術(shù)保障，加強(qiáng)與重點(diǎn)用戶的合作。最終借助政府、企業(yè)、高校共同合作、推進(jìn)，保證質(zhì)量、建立信譽(yù)、保障民生，才能打贏這場(chǎng)藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)。