中國商品煤質量標準體系研究與構建

羅隕飛姜 英劉 峰

(1.全國煤炭標準化技術委員會,北京市朝陽區,100013; 2.煤炭科學技術研究院有限公司煤化工分院,北京市朝陽區,100013; 3.中國煤炭工業協會,北京市朝陽區,100013)

中國商品煤質量標準體系研究與構建

羅隕飛1,2姜 英1,2劉 峰1,3

(1.全國煤炭標準化技術委員會,北京市朝陽區,100013; 2.煤炭科學技術研究院有限公司煤化工分院,北京市朝陽區,100013; 3.中國煤炭工業協會,北京市朝陽區,100013)

基于我國煤炭生產利用中出現的問題和實際需求,詳細介紹了我國現有煤炭質量評價標準體系的建設情況和《商品煤質量管理暫行辦法》的有關內容,系統分析了現有標準體系用于商品煤質量管理和控制時存在的問題,提出了商品煤質量標準體系的層級和架構,對體系中的重要標準和商品煤質量主要評價和控制指標進行了深入討論。

商品煤 質量管理與控制 標準化體系 產品標準

高灰、高硫、高水分、低熱值的劣質煤和低質煤的利用和消耗,不僅降低了能源利用效率,而且增加了污染物的排放,不利于環境保護和節能減排目標的實現,部分有害微量元素含量較高的劣質煤,其轉化及利用也對環境造成較大危害。

基于我國煤炭生產利用中出現的問題和實際需求,研究解決商品煤的質量控制和清潔高效利用標準問題迫在眉睫。為貫徹落實國務院《大氣污染物防治行動計劃》,強化商品煤全過程質量管理,提高終端用煤質量,推進煤炭高效清潔利用,改善空氣質量,對商品煤在生產、加工、儲運、銷售、進口和使用等環節的產品質量進行研究并提出有關控制要求和標準體系是十分必要的。

1 相關標準及政策現狀分析

1.1 現有的煤炭質量評價標準體系

煤炭資源評價和生產加工利用方面的標準化工作在我國已開展了多年,包含國家標準和煤炭行業標準150余項,內容涉及煤炭分類、煤炭洗選加工、用煤技術條件、煤炭特性檢測方法等多個領域,為我國煤炭行業乃至我國國民經濟的發展,尤其在保證煤炭產品質量、促進煤炭市場貿易和合理利用煤炭資源方面做出過較大的貢獻。目前與我國商品煤質量評價密切相關的主要標準集中在以下三方面:

(1)煤炭質量指標的測定方法標準80余項,煤炭發熱量、灰分、硫分、全水、煤灰熔融性、微量元素等煤炭各項指標的測定方法均有相應國標或行標。

(2)煤炭分類及煤質主要指標的分級標準10余項,提出了如發熱量、灰分、全硫分、揮發分、全水、氯、磷、砷、汞等分級的范圍,如灰分有高灰煤、中高灰煤、中灰煤、低灰煤和特低灰煤之分,對動力煤、煉焦煤給出了不同級別灰分的含量范圍值,一般用于對煤炭資源的整體評價及開采利用價值評估。

(3)各種用煤技術條件標準10余項,制定了動力用煤、煉焦用煤等主要煤炭利用方向的用煤技術條件國家標準,提出了我國用煤技術的指標與范圍要求以及試驗方法,規定的是各種工業利用方向的用煤基本應該滿足的煤質條件。

1.2 目前的標準體系用于商品煤質量管理和控制時存在的問題

(1)現有標準并不是嚴格意義上的商品煤產品標準,無法進行商品煤產品合格評定。由于煤炭類別復雜,煤種與煤炭質量及其各種利用要求的質量指標相互交叉,因此,現有的煤炭資源評價和質量控制標準更多的是從煤炭資源特性和煤炭生產端出發,質量分級標準側重于煤炭資源的整體評價及開采利用價值評估,用煤技術條件標準重點規定不同利用途徑的用煤各項基本指標技術要求,這些都不是嚴格意義上的商品煤質量要求的產品標準。由于煤種、煤質的復雜因素,造成的指標交叉只能在有限條件下對生產企業進行指導和規范,無法要求生產和用煤企業進行對標生產和商品煤產品合格評定。

(2)現有標準中缺少對有害元素的控制要求,無法實現控制商品煤質量及排放的目的。將煤炭作為商品而不僅僅是資源,隨著煤炭生產加工利用的技術進步和煤炭市場貿易的進一步發展完善,如褐煤產品的大規模開發利用、大型燃燒/氣化技術的應用對煤質的要求,對商品煤各種產品的分類和質量控制提出了更細、更高的要求。而目前的標準中這部分內容還需完善,此外現有標準中也缺少對煤中有害元素含量的限制,從而不能有效控制生產供應及貿易流通流域中的商品煤質量。

(3)現有標準體系與我國煤炭進口商品煤目錄不完全一致,在進口煤質量控制上存在一定問題。按海關提供的商品煤目錄和海關編碼,進口煤炭分為褐煤、制成型的褐煤、煉焦煙煤、其他煙煤、無煙煤、其他煤、煤磚/煤球及類似用煤制固體燃料、無煙煤濾料等8種,這個分類與現有的煤炭分類和質量標準體系并不完全一致,對進口商品煤質量的控制與監管明顯不足。此外,近年來在進口煤的抽檢中,在不同國別不同批次進口煤(如朝鮮、加拿大、俄羅斯)中均有發現有害元素含量超標的情況。因此現有標準無法真正達到規范和控制商品煤質量,限制國內外低質、劣質煤的流通和使用,減輕污染物排放壓力的目的。

1.3 《商品煤質量管理暫行辦法》的發布

為提高商品煤質量,促進煤炭高效清潔利用, 2014年9月11日,中華人民共和國國家發展和改革委員會、中華人民共和國環境保護部、中華人民共和國商務部、中華人民共和國海關總署、國家工商行政管理總局、國家質量監督檢驗檢疫總局六部委聯合以第16號令發布了《商品煤質量管理暫行辦法》(以下簡稱《辦法》),自2015年1月1日起施行。在《辦法》中,對作為商品出售的煤炭產品(即“商品煤”)在生產、加工、儲運、銷售、進口及使用等各環節的質量控制指標和控制值提出了明確要求,以促進煤炭清潔高效利用。具體就是除褐煤外其它商品煤煤質參數應滿足:灰分≤40%,硫分≤3%;汞≤0.6μg/g,砷≤80μg/g,磷≤0.150%,氯≤0.300%,氟≤200μg/g。對褐煤商品煤煤質參數,特別提出在有害微量元素應滿足給出的控制指標要求外還應滿足:灰分≤30%,硫分≤1.5%。此外,《辦法》還對在中國境內遠距離運輸的商品煤提出了更進一步的質量要求。

1.4 提出商品煤質量標準體系的重要意義

無論從環境保護和提高能源利用效率角度,還是從減少劣質煤對我國煤炭市場沖擊以及提高我國煤炭生產、加工、流通等企業商品煤質量方面,均有必要制定商品煤質量評價與質量控制的基本指導性標準和具體產品標準。其意義主要體現在:

(1)從源頭上對商品煤有害元素指標提出控制要求,可有效控制劣質煤和低質煤的生產、加工、流通和利用,進而降低煤炭污染物排放對環境的影響;

(2)促使煤炭行業積極調整產業結構,淘汰部分劣質和低質煤炭產能,進一步促進煤炭資源高效潔凈利用,真正實現煤炭企業升級轉型,也是煤企脫困的重要工作內容之一;

(3)可有效降低質量較差、有害元素含量高的劣質煤的進口量,減少劣質煤在我國境內的貿易和使用,降低劣質煤炭進口對國內煤炭企業的沖擊;

(4)滿足地方商品煤使用過程中的質量控制需求,為地方選擇適宜的煤炭產品提供依據,實現降低城市污染和節能減排的目的。

2 商品煤質量標準體系的構建

2.1 建立產品標準體系

為保障煤炭產品清潔利用和質量控制,應在同時考慮煤炭生產端、利用端和流通領域對商品煤質量各種要求的基礎上,建立新的商品煤質量標準體系,針對生產、加工、儲運、銷售、進口、使用等各環節的商品煤提出質量評價基本指標和質量控制指標及控制值。

根據目前的煤炭分類和不同加工利用途徑,商品煤產品主要分為動力煤、煉焦煤和和化工用原料煤等類別。其中,動力用煤主要指通過煤的燃燒來利用其熱值的煤炭產品,按用途可分為發電用煤、工業鍋爐及窯爐用煤和其他用于燃燒的煤炭產品,其煤類包括褐煤、非煉焦煙煤和無煙煤。冶金用煤主要指利用煤或其產品從礦石中提取金屬或金屬化合物的原料煤,按用途可分為煉焦用精煤、噴吹用精煤等。化工用原料煤主要指經化學加工轉化過程生產能源及化工產品的煤炭產品,包括氣化用煤、液化用煤等。商品煤質量標準也應考慮商品煤煤種和品種,根據不同利用方向的要求,分別提出不同類別商品煤的質量標準。商品煤質量標準體系將包含如下層級的標準,見表1。

表1 商品煤質量標準體系

2.2 重要標準

《商品煤質量評價與控制技術指南》作為商品煤質量體系中重要的基礎管理性標準,將對生產、加工、儲運、銷售、進口、使用等各環節的商品煤提出質量評價基本指標和質量控制值。商品煤質量評價指標可以用于指導各方判斷商品煤利用價值,而商品煤控制指標是指商品煤中對環境和人體健康、用煤設備以及煤炭利用效率影響較大的質量指標(如硫、灰、有害元素等),對其應提出控制要求,從源頭減少這些指標的危害性。

此外,針對發電、煉焦、工業鍋爐、民用等不同用途的商品煤,將進一步提出完善科學適用的系列產品標準,對其質量提出具體要求并進行規范,如《商品煤質量發電用煤》《商品煤質量民用散煤》等。產品標準中將針對不同用途的商品煤,提出在滿足相關技術要求的前提下,選取各類產品最具代表性的質量指標(如發熱量、灰分、硫分等)作為衡量產品質量的評價依據,同時根據商品煤產品的利用情況、市場情況、資源分布、環保要求以及未來的技術水平發展和質量提高潛力,將各類商品煤產品劃分出不同的質量等級,進而樹立商品煤品牌標識,分別指導其應用。

2.3 商品煤質量主要評價和控制指標

在選擇和確定商品煤質量控制指標時,應充分考慮中國煤炭資源本身的特性和不同用煤方式對商品煤質量的要求,表征中國煤炭資源特性的重要煤質指標主要包括5類。

(1)煤類。我國煤炭資源包括了從褐煤到無煙煤各種不同煤化階段的所有煤種煤,但是數量和分布極不均衡。褐煤和低變質煙煤資源量占全國煤炭資源總量的50%以上,動力燃料煤資源較為豐富。而中變質煤,即傳統意義的“煉焦用煤”數量較少,特別是焦煤資源更顯不足。

(2)灰分。灰分來自煤中不可燃燒的礦物質,煤中灰分較高會影響煤的使用、運輸和儲存,燃燒后灰渣的大量排放對環境會造成很大的壓力,且過高的灰分會降低商品煤運輸的效率。我國煤炭資源的灰分普遍較高,一般在15%～25%之間,礦區生產原煤平均灰分在25%以上,目前,我國原煤的入選比例比較低,大約為55%,煉焦用煤基本上都進行洗選,而動力煤的入洗率只有約30%,大部分未經洗選就直接燃用。原煤入洗率低造成商品煤灰分含量偏高,平均灰分在20%～24%,煉焦精煤灰分最低,為10%左右,而發電用煤的平均灰分達到28%,灰分＞30%的仍占商品煤量的10%左右。

(3)硫分。中國大氣污染是以SO2為主要污染物的煤煙型污染,燃煤SO2污染對人類健康和生態環境產生了巨大危害。我國煤炭資源以低硫煤和特低硫煤為主,主要分布在東北、西北和華北等廣大地區,但高硫煤也占有一定比例,主要聚集區為華南和華東各省。從商品煤硫分來看,2009年全國供應商品煤硫分平均為0.88%,硫分小于0.5%的特低硫煤約為43%,主要為褐煤、長焰煤、不黏/弱黏煤,平均硫分超過1%的省份主要有重慶、廣西、湖北、貴州和四川。

(4)發熱量。煤的發熱量高低是評價動力煤質量的主要參數之一,發熱量也是動力煤計價的核心指標。2007年全國商品煤平均發熱量22.7MJ/kg,其中作為燃料的動力煤平均發熱量為19.51 MJ/kg,褐煤的平均發熱量基本在17 MJ/kg以下。

(5)有害元素含量。基于現有檢測數據和統計資料,我國商品煤中有害元素(包括磷、氯、砷、汞等)平均含量處于較低水平或特低水平,但近年來隨著對有害元素排放關注度的提高和檢測水平的提高,發現個別煤田中砷、氯等元素含量明顯偏高,部分商品煤煤灰中鉀和鈉總量相對偏高,這些煤中微量有害元素的存在對煤炭產品的利用造成一定影響,也是燃煤有害污染物排放的主要因素之一。

4 應用推廣及社會效益

商品煤質量標準體系系列標準的提出和研究制定,對于提升國內商品煤質量,減少劣質煤在我國境內的貿易和使用,提高煤炭利用效率,減少有害元素的排放具有十分重要的意義,同時也可以為煤炭生產和用煤企業進行對標生產和商品煤產品合格評定提供技術依據,對實現煤炭企業升級轉型,提高煤炭行業整體管理水平起到重要作用。

(1)實現商品煤直接供應方產品質量控制和達標生產。根據不同煤種的品牌標號的質量標準,對國內煤炭生產企業(包括自身具備洗選加工和配煤能力的生產企業)的煤炭產品質量及適應性進行評價,確定直供和訂購方向和方式。

(2)實現商品煤間接供應方產品質量控制和達標供應。根據不同煤種的品牌標號的質量標準,對專業的洗選加工和配煤地點(不包括煤炭生產企業)的煤炭產品質量及適應性進行評價,確定間接供應和采購方向和方式。

(3)設置限供限購門檻,嚴格執行限制措施。對于不適合特大型城市用煤條件的煤炭生產企業或者洗選加工和配煤點,要設置限供限購門檻,采取限制供應和訂購措施,防止不適用煤、低質煤和劣質煤進入特大型城市的用戶。

(4)達到規范商品煤質量,為各類城市、各種用途的煤炭清潔利用提供依據的目的,以滿足目前城市大氣污染治理的要求。

[1] 姜英,羅隕飛主編.煤炭國家標準匯編.北京:中國標準出版社,2014

[2] 發改委等六部委令第16號.商品煤質量管理暫行辦法

[3] 馬劍.發展動力煤洗選加工促進節能減排[J].選煤技術,2011(4)

[4] 惠賀龍,朱逢豪,黃其勵,王淑娟,舒新前,徐旭常.中國動力煤洗選調查與技術經濟分析[J].中國電力,2014(3)

[5] 于爾鐵.動力煤洗選的發展與工藝選擇[J].中國煤炭,2006(1)

[6] 聶其英.對無煙煤洗選加工的特點分析[J].中國煤炭,2006(2)

[7] 羅隕飛,陳亞飛,姜英.燃煤過程硫排放與煤質特性的關系研究[J].煤炭科學技術,2005(3)

[8] 羅隕飛,李文華,姜英,白向飛.中國煤中硫的分布特征研究[J].煤炭轉化,2005(3)

[9] 孫翠芝,葉大武.中國原煤及商品煤硫分分布概況[J].煤質技術,2012(2)

(責任編輯 張大鵬)

Status and development of standardization of resource conversation and comprehensive utilization of coal

Luo Yunfei1,2,Jiang Ying1,2,Liu Feng1,3
(1.Technical Committee on Coal of Standardization Administration of China,Chaoyang,Beijing 100013,China; 2.Beijing Research Institute of Coal Chemistry,China Coal Research Institute,Chaoyang,Beijing 100013,China; 3.China National Coal Association,Chaoyang,Beijing 100013,China)

Based on the problems in the production and utilization and the actual demand of China＇s coal industry,the existing national standard system of coal quality evaluation and the related content of“Provisional Quality Control Method of Commercial Coal”issued by National Development and Reform Commission was introduced in detail in this paper.The problems of the existing standard system when applied in management and control of coal quality were analyzed systematically.Then the structure of new commercial coal quality standard system was proposed,and the important coal quality standards and the main index of coal quality evaluation and control were discussed.

commercial coal,quality management and control,standardization system, product standard

TD－9

A

羅隕飛(1976－),女,漢族,湖北襄陽人,高級工程師,碩士,研究方向為煤質與標準化。