罗陨飞姜 英刘 峰

(1.全国煤炭标准化技术委员会,北京市朝阳区,100013; 2.煤炭科学技术研究院有限公司煤化工分院,北京市朝阳区,100013; 3.中国煤炭工业协会,北京市朝阳区,100013)

中国商品煤质量标准体系研究与构建

罗陨飞1,2姜 英1,2刘 峰1,3

(1.全国煤炭标准化技术委员会,北京市朝阳区,100013; 2.煤炭科学技术研究院有限公司煤化工分院,北京市朝阳区,100013; 3.中国煤炭工业协会,北京市朝阳区,100013)

基于我国煤炭生产利用中出现的问题和实际需求,详细介绍了我国现有煤炭质量评价标准体系的建设情况和《商品煤质量管理暂行办法》的有关内容,系统分析了现有标准体系用于商品煤质量管理和控制时存在的问题,提出了商品煤质量标准体系的层级和架构,对体系中的重要标准和商品煤质量主要评价和控制指标进行了深入讨论。

商品煤 质量管理与控制 标准化体系 产品标准

高灰、高硫、高水分、低热值的劣质煤和低质煤的利用和消耗,不仅降低了能源利用效率,而且增加了污染物的排放,不利于环境保护和节能减排目标的实现,部分有害微量元素含量较高的劣质煤,其转化及利用也对环境造成较大危害。

基于我国煤炭生产利用中出现的问题和实际需求,研究解决商品煤的质量控制和清洁高效利用标准问题迫在眉睫。为贯彻落实国务院《大气污染物防治行动计划》,强化商品煤全过程质量管理,提高终端用煤质量,推进煤炭高效清洁利用,改善空气质量,对商品煤在生产、加工、储运、销售、进口和使用等环节的产品质量进行研究并提出有关控制要求和标准体系是十分必要的。

1 相关标准及政策现状分析

1.1 现有的煤炭质量评价标准体系

煤炭资源评价和生产加工利用方面的标准化工作在我国已开展了多年,包含国家标准和煤炭行业标准150余项,内容涉及煤炭分类、煤炭洗选加工、用煤技术条件、煤炭特性检测方法等多个领域,为我国煤炭行业乃至我国国民经济的发展,尤其在保证煤炭产品质量、促进煤炭市场贸易和合理利用煤炭资源方面做出过较大的贡献。目前与我国商品煤质量评价密切相关的主要标准集中在以下三方面:

(1)煤炭质量指标的测定方法标准80余项,煤炭发热量、灰分、硫分、全水、煤灰熔融性、微量元素等煤炭各项指标的测定方法均有相应国标或行标。

(2)煤炭分类及煤质主要指标的分级标准10余项,提出了如发热量、灰分、全硫分、挥发分、全水、氯、磷、砷、汞等分级的范围,如灰分有高灰煤、中高灰煤、中灰煤、低灰煤和特低灰煤之分,对动力煤、炼焦煤给出了不同级别灰分的含量范围值,一般用于对煤炭资源的整体评价及开采利用价值评估。

(3)各种用煤技术条件标准10余项,制定了动力用煤、炼焦用煤等主要煤炭利用方向的用煤技术条件国家标准,提出了我国用煤技术的指标与范围要求以及试验方法,规定的是各种工业利用方向的用煤基本应该满足的煤质条件。

1.2 目前的标准体系用于商品煤质量管理和控制时存在的问题

(1)现有标准并不是严格意义上的商品煤产品标准,无法进行商品煤产品合格评定。由于煤炭类别复杂,煤种与煤炭质量及其各种利用要求的质量指标相互交叉,因此,现有的煤炭资源评价和质量控制标准更多的是从煤炭资源特性和煤炭生产端出发,质量分级标准侧重于煤炭资源的整体评价及开采利用价值评估,用煤技术条件标准重点规定不同利用途径的用煤各项基本指标技术要求,这些都不是严格意义上的商品煤质量要求的产品标准。由于煤种、煤质的复杂因素,造成的指标交叉只能在有限条件下对生产企业进行指导和规范,无法要求生产和用煤企业进行对标生产和商品煤产品合格评定。

(2)现有标准中缺少对有害元素的控制要求,无法实现控制商品煤质量及排放的目的。将煤炭作为商品而不仅仅是资源,随着煤炭生产加工利用的技术进步和煤炭市场贸易的进一步发展完善,如褐煤产品的大规模开发利用、大型燃烧/气化技术的应用对煤质的要求,对商品煤各种产品的分类和质量控制提出了更细、更高的要求。而目前的标准中这部分内容还需完善,此外现有标准中也缺少对煤中有害元素含量的限制,从而不能有效控制生产供应及贸易流通流域中的商品煤质量。

(3)现有标准体系与我国煤炭进口商品煤目录不完全一致,在进口煤质量控制上存在一定问题。按海关提供的商品煤目录和海关编码,进口煤炭分为褐煤、制成型的褐煤、炼焦烟煤、其他烟煤、无烟煤、其他煤、煤砖/煤球及类似用煤制固体燃料、无烟煤滤料等8种,这个分类与现有的煤炭分类和质量标准体系并不完全一致,对进口商品煤质量的控制与监管明显不足。此外,近年来在进口煤的抽检中,在不同国别不同批次进口煤(如朝鲜、加拿大、俄罗斯)中均有发现有害元素含量超标的情况。因此现有标准无法真正达到规范和控制商品煤质量,限制国内外低质、劣质煤的流通和使用,减轻污染物排放压力的目的。

1.3 《商品煤质量管理暂行办法》的发布

为提高商品煤质量,促进煤炭高效清洁利用, 2014年9月11日,中华人民共和国国家发展和改革委员会、中华人民共和国环境保护部、中华人民共和国商务部、中华人民共和国海关总署、国家工商行政管理总局、国家质量监督检验检疫总局六部委联合以第16号令发布了《商品煤质量管理暂行办法》(以下简称《办法》),自2015年1月1日起施行。在《办法》中,对作为商品出售的煤炭产品(即“商品煤”)在生产、加工、储运、销售、进口及使用等各环节的质量控制指标和控制值提出了明确要求,以促进煤炭清洁高效利用。具体就是除褐煤外其它商品煤煤质参数应满足:灰分≤40%,硫分≤3%;汞≤0.6μg/g,砷≤80μg/g,磷≤0.150%,氯≤0.300%,氟≤200μg/g。对褐煤商品煤煤质参数,特别提出在有害微量元素应满足给出的控制指标要求外还应满足:灰分≤30%,硫分≤1.5%。此外,《办法》还对在中国境内远距离运输的商品煤提出了更进一步的质量要求。

1.4 提出商品煤质量标准体系的重要意义

无论从环境保护和提高能源利用效率角度,还是从减少劣质煤对我国煤炭市场冲击以及提高我国煤炭生产、加工、流通等企业商品煤质量方面,均有必要制定商品煤质量评价与质量控制的基本指导性标准和具体产品标准。其意义主要体现在:

(1)从源头上对商品煤有害元素指标提出控制要求,可有效控制劣质煤和低质煤的生产、加工、流通和利用,进而降低煤炭污染物排放对环境的影响;

(2)促使煤炭行业积极调整产业结构,淘汰部分劣质和低质煤炭产能,进一步促进煤炭资源高效洁净利用,真正实现煤炭企业升级转型,也是煤企脱困的重要工作内容之一;

(3)可有效降低质量较差、有害元素含量高的劣质煤的进口量,减少劣质煤在我国境内的贸易和使用,降低劣质煤炭进口对国内煤炭企业的冲击;

(4)满足地方商品煤使用过程中的质量控制需求,为地方选择适宜的煤炭产品提供依据,实现降低城市污染和节能减排的目的。

2 商品煤质量标准体系的构建

2.1 建立产品标准体系

为保障煤炭产品清洁利用和质量控制,应在同时考虑煤炭生产端、利用端和流通领域对商品煤质量各种要求的基础上,建立新的商品煤质量标准体系,针对生产、加工、储运、销售、进口、使用等各环节的商品煤提出质量评价基本指标和质量控制指标及控制值。

根据目前的煤炭分类和不同加工利用途径,商品煤产品主要分为动力煤、炼焦煤和和化工用原料煤等类别。其中,动力用煤主要指通过煤的燃烧来利用其热值的煤炭产品,按用途可分为发电用煤、工业锅炉及窑炉用煤和其他用于燃烧的煤炭产品,其煤类包括褐煤、非炼焦烟煤和无烟煤。冶金用煤主要指利用煤或其产品从矿石中提取金属或金属化合物的原料煤,按用途可分为炼焦用精煤、喷吹用精煤等。化工用原料煤主要指经化学加工转化过程生产能源及化工产品的煤炭产品,包括气化用煤、液化用煤等。商品煤质量标准也应考虑商品煤煤种和品种,根据不同利用方向的要求,分别提出不同类别商品煤的质量标准。商品煤质量标准体系将包含如下层级的标准,见表1。

表1 商品煤质量标准体系

2.2 重要标准

《商品煤质量评价与控制技术指南》作为商品煤质量体系中重要的基础管理性标准,将对生产、加工、储运、销售、进口、使用等各环节的商品煤提出质量评价基本指标和质量控制值。商品煤质量评价指标可以用于指导各方判断商品煤利用价值,而商品煤控制指标是指商品煤中对环境和人体健康、用煤设备以及煤炭利用效率影响较大的质量指标(如硫、灰、有害元素等),对其应提出控制要求,从源头减少这些指标的危害性。

此外,针对发电、炼焦、工业锅炉、民用等不同用途的商品煤,将进一步提出完善科学适用的系列产品标准,对其质量提出具体要求并进行规范,如《商品煤质量发电用煤》《商品煤质量民用散煤》等。产品标准中将针对不同用途的商品煤,提出在满足相关技术要求的前提下,选取各类产品最具代表性的质量指标(如发热量、灰分、硫分等)作为衡量产品质量的评价依据,同时根据商品煤产品的利用情况、市场情况、资源分布、环保要求以及未来的技术水平发展和质量提高潜力,将各类商品煤产品划分出不同的质量等级,进而树立商品煤品牌标识,分别指导其应用。

2.3 商品煤质量主要评价和控制指标

在选择和确定商品煤质量控制指标时,应充分考虑中国煤炭资源本身的特性和不同用煤方式对商品煤质量的要求,表征中国煤炭资源特性的重要煤质指标主要包括5类。

(1)煤类。我国煤炭资源包括了从褐煤到无烟煤各种不同煤化阶段的所有煤种煤,但是数量和分布极不均衡。褐煤和低变质烟煤资源量占全国煤炭资源总量的50%以上,动力燃料煤资源较为丰富。而中变质煤,即传统意义的“炼焦用煤”数量较少,特别是焦煤资源更显不足。

(2)灰分。灰分来自煤中不可燃烧的矿物质,煤中灰分较高会影响煤的使用、运输和储存,燃烧后灰渣的大量排放对环境会造成很大的压力,且过高的灰分会降低商品煤运输的效率。我国煤炭资源的灰分普遍较高,一般在15%～25%之间,矿区生产原煤平均灰分在25%以上,目前,我国原煤的入选比例比较低,大约为55%,炼焦用煤基本上都进行洗选,而动力煤的入洗率只有约30%,大部分未经洗选就直接燃用。原煤入洗率低造成商品煤灰分含量偏高,平均灰分在20%～24%,炼焦精煤灰分最低,为10%左右,而发电用煤的平均灰分达到28%,灰分＞30%的仍占商品煤量的10%左右。

(3)硫分。中国大气污染是以SO2为主要污染物的煤烟型污染,燃煤SO2污染对人类健康和生态环境产生了巨大危害。我国煤炭资源以低硫煤和特低硫煤为主,主要分布在东北、西北和华北等广大地区,但高硫煤也占有一定比例,主要聚集区为华南和华东各省。从商品煤硫分来看,2009年全国供应商品煤硫分平均为0.88%,硫分小于0.5%的特低硫煤约为43%,主要为褐煤、长焰煤、不黏/弱黏煤,平均硫分超过1%的省份主要有重庆、广西、湖北、贵州和四川。

(4)发热量。煤的发热量高低是评价动力煤质量的主要参数之一,发热量也是动力煤计价的核心指标。2007年全国商品煤平均发热量22.7MJ/kg,其中作为燃料的动力煤平均发热量为19.51 MJ/kg,褐煤的平均发热量基本在17 MJ/kg以下。

(5)有害元素含量。基于现有检测数据和统计资料,我国商品煤中有害元素(包括磷、氯、砷、汞等)平均含量处于较低水平或特低水平,但近年来随着对有害元素排放关注度的提高和检测水平的提高,发现个别煤田中砷、氯等元素含量明显偏高,部分商品煤煤灰中钾和钠总量相对偏高,这些煤中微量有害元素的存在对煤炭产品的利用造成一定影响,也是燃煤有害污染物排放的主要因素之一。

4 应用推广及社会效益

商品煤质量标准体系系列标准的提出和研究制定,对于提升国内商品煤质量,减少劣质煤在我国境内的贸易和使用,提高煤炭利用效率,减少有害元素的排放具有十分重要的意义,同时也可以为煤炭生产和用煤企业进行对标生产和商品煤产品合格评定提供技术依据,对实现煤炭企业升级转型,提高煤炭行业整体管理水平起到重要作用。

(1)实现商品煤直接供应方产品质量控制和达标生产。根据不同煤种的品牌标号的质量标准,对国内煤炭生产企业(包括自身具备洗选加工和配煤能力的生产企业)的煤炭产品质量及适应性进行评价,确定直供和订购方向和方式。

(2)实现商品煤间接供应方产品质量控制和达标供应。根据不同煤种的品牌标号的质量标准,对专业的洗选加工和配煤地点(不包括煤炭生产企业)的煤炭产品质量及适应性进行评价,确定间接供应和采购方向和方式。

(3)设置限供限购门槛,严格执行限制措施。对于不适合特大型城市用煤条件的煤炭生产企业或者洗选加工和配煤点,要设置限供限购门槛,采取限制供应和订购措施,防止不适用煤、低质煤和劣质煤进入特大型城市的用户。

(4)达到规范商品煤质量,为各类城市、各种用途的煤炭清洁利用提供依据的目的,以满足目前城市大气污染治理的要求。

[1] 姜英,罗陨飞主编.煤炭国家标准汇编.北京:中国标准出版社,2014

[2] 发改委等六部委令第16号.商品煤质量管理暂行办法

[3] 马剑.发展动力煤洗选加工促进节能减排[J].选煤技术,2011(4)

[4] 惠贺龙,朱逢豪,黄其励,王淑娟,舒新前,徐旭常.中国动力煤洗选调查与技术经济分析[J].中国电力,2014(3)

[5] 于尔铁.动力煤洗选的发展与工艺选择[J].中国煤炭,2006(1)

[6] 聂其英.对无烟煤洗选加工的特点分析[J].中国煤炭,2006(2)

[7] 罗陨飞,陈亚飞,姜英.燃煤过程硫排放与煤质特性的关系研究[J].煤炭科学技术,2005(3)

[8] 罗陨飞,李文华,姜英,白向飞.中国煤中硫的分布特征研究[J].煤炭转化,2005(3)

[9] 孙翠芝,叶大武.中国原煤及商品煤硫分分布概况[J].煤质技术,2012(2)

(责任编辑 张大鹏)

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

罗陨飞(1976－),女,汉族,湖北襄阳人,高级工程师,硕士,研究方向为煤质与标准化。