用于煤質(zhì)改善的生物酶添加劑調(diào)研報告

密級：公開技術調(diào)研（評價）報告技術名稱：用于煤質(zhì)改善的生物酶添加劑調(diào)研部門：大氣治理與資源化中心&科技管理部調(diào)研人：靳鵬鵬張文婷唐麗調(diào)研日期：2016年3月15日至3月20日項目推薦人：張軍→朱彤項目布置人及時間：朱彤2016年3月10日調(diào)研完成時間：2016年3月20日對報告的評級：對報告的簡評：摘要通過網(wǎng)絡檢索、電話等方式調(diào)研了供應商、用戶及高?？蒲性核?，摸清了用于煤質(zhì)改善的生物酶添加劑的生產(chǎn)銷售情況、用戶使用情況、產(chǎn)品研發(fā)情況，獲得初步結(jié)論如下：1、技術評價總結(jié)生物酶煤質(zhì)提升劑能夠促進煤質(zhì)燃燒完全，減少助燃空氣要求及爐膛熱能損耗，延長鍋爐使用壽命，降低SO2、NOX、CO2排放，產(chǎn)品環(huán)保，不會造成二次污染。但其也存在較多缺陷，比如煤炭需均勻噴灑，噴灑酵素后靜置72小時以上，這樣會增加業(yè)主的空間成本，人工成本及設備成本。2、商業(yè)模式結(jié)論我公司并不具備生物酶燃煤試劑的生產(chǎn)條件，若有意入該產(chǎn)品市場，可采取投資合作的商業(yè)模式，持續(xù)創(chuàng)新經(jīng)營，開拓占領市場。3、意見及建議根據(jù)對供應商、用戶的調(diào)研，發(fā)現(xiàn)生物酶添加劑曾在幾年前有過宣傳、銷售及應用，但并未形成持續(xù)銷售；通過文獻檢索及科研院所調(diào)研，該技術仍處于實驗室研究階段。說明其技術、市場存在一定風險及不確定性，建議投資決策前通過工程實例考察和實際測試驗證其效果。

一、調(diào)研背景人口持續(xù)增長與能源日益短缺的矛盾一直都是現(xiàn)代社會面臨的一大難題，這一問題在人口眾多、人均資源嚴重不足的中國尤為突出。目前中國能源結(jié)構(gòu)極不合理，煤炭年用量約為26億噸，在中國能源總量中的比重超過60%。我國的二氧化硫排放量已連續(xù)多年超過2000萬噸，酸雨造成的經(jīng)濟損失每年達數(shù)百億元，而燃煤產(chǎn)生的二氧化硫排放量占二氧化硫排放總量的90%以上。中國已成為世界第二大二氧化硫排放國。二氧化硫產(chǎn)生的污染對我國的居民健康和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成嚴重損害，因而做好節(jié)能減排工作關系到國家能否可持續(xù)發(fā)展的大事，引起人們的重視。我國是能源大國，更是能源消耗大國，能源消耗以一次性能源為主，而一次性能源消耗中煤炭消耗占全部能源消耗的78%，可見在我國的工業(yè)生產(chǎn)中，煤炭在一次性能源消耗的支撐作用。從安全及效益的視角來看，目前人類解決能源需求最成熟的方式，仍屬燃煤發(fā)電。但燃煤電廠長期被詬病之處，在于其對環(huán)境所造成的污染，然而細究其污染之源頭，主要來自兩方面：一是來自煤炭燃燒不完全所致；二是伴隨煤炭燃燒所產(chǎn)生的諸多有害物質(zhì)。節(jié)能減排成了國家的重中之重，當務之急。針對上述的燃煤污染問題，目前應對的策略主要分兩種途徑，一是對鍋爐進行改善，如購買昂貴的超臨界鍋爐，盡可能提升燃燒效率，再輔以昂貴的碳捕捉與封存設備，來降低有害物質(zhì)及二氧化硫的排放，這是現(xiàn)今全球各主要電廠的處理方式，另一種新興的處理方式，則是針對煤炭本身進行改善，即利用生物科技的方法，預先將煤炭中各種不利于燃燒的因子排除，并增添促成完全燃燒的條件；同時將各種有害物質(zhì)予以轉(zhuǎn)化，使之成為無害甚至有用的物質(zhì)。換言之，這樣新形態(tài)的處理原則，同時兼顧了節(jié)能和減排的需求。因此有公司推出節(jié)能環(huán)保生物酶添加劑ProC，該生物酶添加劑可用于煤及重油，具有有以下特性：生物活性蛋白質(zhì)，安全可靠，不上鍋爐；分解改善煤質(zhì)，促進燃燒，降低污染；酵素濃縮液稀釋8000倍，均勻噴灑于燃煤（每噸原煤噴灑3公斤），用量省效益大；提升燃煤燃燒效能，節(jié)能效益3~15%。調(diào)研目的本調(diào)研旨在調(diào)研生物酶煤質(zhì)提升技術是否能夠減少燃煤產(chǎn)生的污染，是否能夠降低有害物質(zhì)及二氧化硫的排放，且是否經(jīng)濟可行，在脫硫脫硝節(jié)電以及節(jié)約成本上是否有顯著效果。調(diào)研方法調(diào)研時間：2016.3.15~2016.3.20調(diào)研方式：網(wǎng)上檢索相關文獻，調(diào)查生物酶煤質(zhì)提升技術的研究現(xiàn)狀；電話詢問煤質(zhì)生物酶添加劑的生產(chǎn)、使用及研究情況；電話詢問燃煤用戶是否接觸過該類產(chǎn)品。調(diào)研范圍：供應商的生產(chǎn)銷售情況、用戶的使用情況、高?？蒲性核难芯壳闆r。調(diào)研內(nèi)容1.國內(nèi)政策煤燃燒帶來的熱能和動能，支撐著大部分工業(yè)生產(chǎn)，但也給工業(yè)生產(chǎn)提出了非常嚴峻的負面問題，那就是能源材料和燃燒的排放污染。從工業(yè)角度提出負面問題雖然近百年，但真正充分利用燃料和消除燃燒污染的效果卻微乎其微。我國絕大部分利用煤燃燒的手段、方法、裝置和技術管理，都是比較原始的，與先進國家相比差距很大，只是剛剛起步。消除污染方面，國家有比較嚴厲的法規(guī)性手段，從裝置設計方面，自環(huán)保部修改《鍋爐大氣污染物排放標準》征求意見以來，全國各地控煤措施日趨嚴格?！跺仩t大氣污染物排放標準GB13271-2014》中規(guī)定10t/h以上在用蒸汽鍋爐和7MW以上在用熱水鍋爐自2015年10月1日起執(zhí)行表1規(guī)定的大氣污染物排放限值，10t/h及以下在用蒸汽鍋爐和7MW及以下在用熱水鍋爐2016年6月30日前執(zhí)行GB13271-2001中規(guī)定的排放限值，自2016年7月1日起執(zhí)行表1規(guī)定的大氣污染物排放限值。表1在用鍋爐大氣污染物排放濃度限值單位：mg/m3污染物項目限值污染物排放監(jiān)控位置燃煤鍋爐燃油鍋爐燃氣鍋爐顆粒物806030煙囪或煙道二氧化硫400550（1）300100氮氧化物400400400汞及其化合物0.05--煙氣黑度（林格曼黑度，級）≤1煙囪排放口注：（1）位于廣西壯族自治區(qū)、重慶市、四川省和貴州省的燃煤鍋爐執(zhí)行該限值。自2014年7月1日起，新建鍋爐執(zhí)行表2規(guī)定的大氣污染物排放限值。表2新建鍋爐大氣污染物排放濃度限值單位：mg/m3污染物項目限值污染物排放監(jiān)控位置燃煤鍋爐燃油鍋爐燃氣鍋爐顆粒物503020煙囪或煙道二氧化硫30020050氮氧化物300250200汞及其化合物0.05--煙氣黑度（林格曼黑度，級）≤1煙囪排放口自2014年7月1日起，現(xiàn)有火力發(fā)電鍋爐及燃氣輪機組執(zhí)行表3規(guī)定的煙塵、二氧化硫、氮氧化物和煙氣黑度排放限值。自2012年1月1日起，新建火力發(fā)電鍋爐及燃氣輪機組執(zhí)行表3規(guī)定的煙塵、二氧化硫、氮氧化物和煙氣黑度排放限值。自2015年1月1日起，燃煤鍋爐執(zhí)行表1規(guī)定的汞及其化合物污染物排放限值。表3火力發(fā)電鍋爐及燃氣輪機組大氣污染物排放濃度限值單位：mg/m3（煙氣黑度除外）序號燃料和熱能轉(zhuǎn)化設施類型污染物項目適用條件限值污染物排放監(jiān)控位置1燃煤鍋爐煙塵全部30煙囪或煙道二氧化硫新建鍋爐100200（1）現(xiàn)有鍋爐200400（1）氮氧化物（NO2計）全部100200（2）汞及其化合物0.032以油為燃料的鍋爐或燃氣輪機組煙塵全部30二氧化硫新建鍋爐及燃氣輪機組100現(xiàn)有鍋爐及燃氣輪機組200氮氧化物（NO2計）新建鍋爐100現(xiàn)有鍋爐200燃氣輪機組1203以氣體為燃料的鍋爐或燃氣輪機組煙塵天然氣鍋爐及燃氣輪機組5其他氣體燃料鍋爐及燃氣輪機組10二氧化硫天然氣鍋爐及燃氣輪機組35其他氣體燃料鍋爐及燃氣輪機組100氮氧化物（NO2計）天然氣鍋爐100其他氣體燃料鍋爐200天然氣燃氣輪機組50其他氣體燃料燃氣輪機組1204燃煤鍋爐，以油、氣體為燃料的鍋爐或燃氣輪機組煙氣黑度（林格曼黑度）全部1煙囪排放口注：（1）位于廣西壯族自治區(qū)、重慶市、四川省和貴州省的火力發(fā)電鍋爐執(zhí)行該限值。（2）采用W形火焰爐膛的火力發(fā)電鍋爐，現(xiàn)有循環(huán)流化床火力發(fā)電鍋爐，以及2003年12月31日前建成投產(chǎn)或通過建設項目環(huán)境影響報告書審批的火力發(fā)電鍋爐執(zhí)行該限值。為此，國內(nèi)化工企業(yè)燃煤鍋爐將面臨著燃料方式的重大變革。治理方法上，主要采用的凈化方法分為顆粒除塵和有毒物質(zhì)的吸收。顆粒除塵的手段仍以機械除塵、火力除塵、過濾除塵和濕式除塵為主。有毒氣體的吸收主要是物理和化學吸收以及催化凈化和催化燃燒。上述對燃燒產(chǎn)生的顆粒塵和有毒物的吸收和去除所需要的硬件，都是整體設備的一部分，由裝置制造廠一并購入，安裝，運行和維護。諸如燃燒后產(chǎn)生的SOx，NOx的處理，運行時需要的原料（濕法脫硫用的石灰石、石膏、磷銨、氨、鈉堿、氧化鎂和氧化鋅等）得另行購進，與燃料同時消耗。給經(jīng)濟運行增加了很多成本。2.行業(yè)現(xiàn)狀改革開放后，與燃煤摻混的燃煤添加劑迅速崛起，國內(nèi)各高校和科研機構(gòu)的同類產(chǎn)品不斷孵出，國外亦有引進。但因總體產(chǎn)量不大，技術含量不是很高和作用單一等原因，影響了這類產(chǎn)品的推廣和應用。它在工業(yè)領域特別是燃燒領域還沒有能夠充分的認識。由于現(xiàn)有裝置的特性和設備運行的保守方法，這類產(chǎn)品特別是高技術含量的產(chǎn)品，在大多數(shù)管理層那里得不到澄清。防礙了它的使用和推廣。從目前實際應用情況來看，依據(jù)現(xiàn)有添加劑的原理及配方總體分類如下：一是工業(yè)鹽類，主要是氧化劑、金屬氧化物等，再輔以其他助劑。此類添加劑對降低燃燒的燃點，促進燃燒，脫硫、脫氮等具有良好的效果，目前使用最多的添加劑大多都屬于這一類；二是金屬氧化物及礦物，一般作催化劑，主要用于工業(yè)，如高爐的催化助燃，純?nèi)济浩髽I(yè)很少使用；三是以有機分子為主，主要是有機醇類，如甲醇、乙醇等，其次是親油性礦物油、植物油、乳化劑及親水性表面活性劑為主添加劑；四是以金屬羥酸鹽類為主，包括醋酸鹽，脂肪酸鹽類有機鹽，其主要作用與第二類相似，實際使用較少。3.國內(nèi)外技術發(fā)展煤質(zhì)生物酶添加劑，其均混于燃煤中，送于鍋爐或其它窯爐燃燒，在燃燒過程中起到節(jié)約煤碳和低排放污染物的工業(yè)產(chǎn)品。它是無機化工產(chǎn)品。煤在燃燒中起到催化燃燒作用，同時將煤在燃燒中產(chǎn)生的SOX、NOX等轉(zhuǎn)化為無機鹽類，與灰渣一起做為下游產(chǎn)品的原料。﹝SOX﹞是來自燃煤油性分子本身成分中的含硫化物，因經(jīng)酵素轉(zhuǎn)化成氧化完全之穩(wěn)定組態(tài)﹝SO4﹞-2，不在管制之列，故可以有效降低環(huán)保檢測﹝SOX﹞讀值。H2S-2→S0→S+2O→S+4O2→S+6O3→﹝S+6O4﹞-2﹝NOX﹞則大多來自空氣中78%的氮氣含量，燃燒過程攝氏700度以上高溫氧化所形成，而少部份來自燃煤油性分子本身成分的含氮化合物，酵素會使含氮化合物轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的氧化態(tài)：N-3H3→N+2O→N+4O2→﹝N+5O3﹞-1。（2）所謂﹝NOX﹞即是指NO、NO2等組態(tài)含氮化合物之統(tǒng)稱，屬環(huán)境荷爾蒙，易造成內(nèi)分泌紊亂及致癌，故要加以控制；而氧化完全的穩(wěn)定態(tài)﹝NO3﹞-1則無害，不在管制之列。加上酵素會將燃料分子量切小且有效分散，促進燃燒效益提升，過?？諝庑枨罅繙p少，更能降低﹝NOX﹞空污的排放量。（3）“生化脫硫”是全稱為“酵素生化硫組態(tài)轉(zhuǎn)化”：在常溫下，利用生化酶活性，將有毒還原態(tài)硫化物組態(tài)轉(zhuǎn)化成無毒性安定性氧化態(tài)硫化物，符合物質(zhì)不滅定律。近年來，一些燃煤添加劑的研究也有不少，但大多數(shù)是化學燃煤添加劑，生物酶添加劑研究較少。以下為從高?？蒲性核难芯壳闆r、供應商的生產(chǎn)銷售情況、用戶的使用情況三方面進行調(diào)研的結(jié)果：表4科研院所研究現(xiàn)狀企業(yè)名稱調(diào)研結(jié)果華北電力大學動力系（保定校區(qū)）未開展該類產(chǎn)品的相關研究華北電力科學研究院（杭州）中環(huán)協(xié)（北京）認證中心于2013年12月發(fā)布了煤質(zhì)提升用生物酶制劑的環(huán)保產(chǎn)品認證實施規(guī)則煤炭科學研究總院-北京煤化分院2009年9月為山東華高的產(chǎn)品出具測試報告，沒有渠道進一步證實，不確定測試情況表5供應商調(diào)研結(jié)果供應商名稱調(diào)研結(jié)果山東華高礦產(chǎn)資源開發(fā)有限公司在幾年之前就停止該類產(chǎn)品的生產(chǎn)，據(jù)其宣傳資料顯示該公司的生物酶產(chǎn)品與藍海生技的C108生物酶添加劑為同一款。藍海生技能源科技有限公司生產(chǎn)C108生物酶添加劑，不直接出售產(chǎn)品，只通過代理商接洽。聯(lián)系過代理商，索取產(chǎn)品介紹及報價，未果。英杰惠能(北京)能源新技術有限公司有相似產(chǎn)品，系國外引進并經(jīng)過微調(diào)，可自主生產(chǎn)，但公司未對此產(chǎn)品進行市場推廣，無業(yè)績，尚有少量存貨。索取產(chǎn)品介紹及報價，未果。南京法伯耳紡織有限公司&南京索伊力科技有限公司據(jù)網(wǎng)絡報道，上述公司聯(lián)合開發(fā)了生物酶添加劑，但溝通后被告知未進行過此類產(chǎn)品研究。表6用戶調(diào)研結(jié)果用戶名稱調(diào)研結(jié)果宇光能源股份有限公司據(jù)網(wǎng)絡報道，該公司采用生物酶進行燃料預處理，但無法取得聯(lián)系東莞洪梅佳達供汽廠據(jù)網(wǎng)絡報道，2011.10.13使用過藍海生技的C108生物酶添加劑，但查不到這家公司北京天利動力供熱有限公司據(jù)華高介紹，該公司使用過生物酶添加劑，經(jīng)聯(lián)系對方稱不知道此事新疆地區(qū)：浙能阿克蘇熱電均未接觸過該產(chǎn)品，無應用案例內(nèi)蒙古地區(qū)：大唐托克托發(fā)電有限責任公司河北地區(qū)：保定熱電/河北興泰發(fā)電有限責任公司天津地區(qū)：天津北疆電廠/天津薊縣電廠山西地區(qū)：大唐國際運城發(fā)電公司浙江地區(qū)：舟山電廠重慶地區(qū)：重慶九龍發(fā)電廠4.技術創(chuàng)新性、先進性通過噴灑煤質(zhì)生物酶添加劑后，可在燃煤表面形成富氧膜，減緩燃煤揮散、減少運輸及儲存期間的熱值損失，并促進燃煤在爐膛內(nèi)完全燃燒；在參與燃燒過程中能進一步產(chǎn)生氧化能力極強的初生態(tài)氧、降低自由基形成時所需能量，并將水裂解成氧和氫，除了產(chǎn)生更多氧來助燃之外，同時所產(chǎn)生的氫氣又能與碳反應生成水煤氣而獲得額外的能源。因此，能有效縮短鍋爐滯燃時間、促進完全燃燒和提高整體燃煤熱值。煤質(zhì)生物酶添加劑具有以下優(yōu)點：促進煤質(zhì)燃燒完全減少助燃空氣要求減少爐膛熱能損耗延長鍋爐使用壽命降低SO2、NOX、CO2排放產(chǎn)品環(huán)保，不會造成二次污染5.技術存在的問題該產(chǎn)品在使用時存在較多要求。首先對燃煤種類有要求，并需燃煤水分含量在17%以下（12%以下最佳），燃煤顆粒需低于40mm（30mm以下最佳），要求燃煤在噴撒酵素之前不能雨淋。其次，酵素的使用過程需要用溫水（30±5℃）攪拌均勻，且需活化2小時。再次，噴灑時要求噴灑面必須均勻，在酵素滲透煤炭之前避免陽關直曬。最后，煤炭在噴灑酵素后需靜置72小時及以上才能收到比較好的燃燒效果，且需緊密關切爐溫，進行過?？諝膺M氣量及給煤量的調(diào)節(jié)。技術可行性分析根據(jù)前期調(diào)研，該產(chǎn)品存在較多優(yōu)點，但在使用上的存在較多缺陷，要求條件較高，比如煤炭需均勻噴灑，這可能要求用戶增加相應噴淋裝置，增加生產(chǎn)成本；噴灑酵素后靜置72小時以上，時間較長，占用空間較大，對于本身煤炭存儲空間較小的用戶來說吸引力度不高；需根據(jù)爐溫調(diào)節(jié)過?？諝膺M氣量及給煤量，因此技術執(zhí)行難度較大。經(jīng)濟性分析2015年11月15日，秦皇島港5500大卡市場動力煤平倉價360-370元/噸，相比2011年的高點(860元/噸)下降了58%。煉焦煤價格比年初下降約200元/噸。因此生物酶添加劑關于減少燃煤成本的優(yōu)勢大打折扣。下圖為秦皇島港煤炭價格走勢圖。表7為生物酶添加劑經(jīng)濟效益分析。表7生物酶添加劑經(jīng)濟效益分析酵素用量1公升1公升1公升1公升煤炭用量1000噸1000噸1000噸1000噸煤炭成本300，000元600，000元700，000元800，000元