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(报告出品方/作者:平安证券,樊金璐)
一、绿色低碳是煤炭高质量发展核心
(1)国家高度重视煤炭行业绿色发展
煤炭是我国的基础能源,生产和消费占比均居主导地位。年,全国原煤产量占全国一次能源生产总量的68.6%,煤炭消费占能源消费总量的57.7%,其在生产和消费过程中产生大量的污染物,包括煤矸石、矿井水、瓦斯等固液气等污染物和温室气体,还会引起地表沉陷和水土流失问题。近些年,随着国家对环境保护的重视,我国明确了煤炭安全绿色开发和清洁高效利用的发展方向,政府出台了《关于促进煤炭安全绿色开发和清洁高效利用的意见》《煤炭清洁高效利用行动计划(—年)》等一系列政策支持煤炭行业绿色发展。
年12月21日,国务院新闻办公室发布《新时代的中国能源发展》白皮书,提出“推进煤炭安全智能绿色开发利用。努力建设集约、安全、高效、清洁的煤炭工业体系。推进大型煤炭基地绿色化开采和改造,发展煤炭洗选加工,发展矿区循环经济,加强矿区生态环境治理,建成一批绿色矿山,资源综合利用水平全面提升。”
年11月3日,中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议发布,提出“十四五”时期经济社会发展主要目标之一是“生态文明建设实现新进步。国土空间开发保护格局得到优化,生产生活方式绿色转型成效显著,能源资源配置更加合理、利用效率大幅提高,主要污染物排放总量持续减少,生态环境持续改善,生态安全屏障更加牢固,城乡人居环境明显改善。”“到二〇三五年基本实现社会主义现代化远景目标。广泛形成绿色生产生活方式,碳排放达峰后稳中有降,生态环境根本好转,美丽中国建设目标基本实现”。
(2)黄河流域生态保护对煤炭行业环保要求进一步提高
年8月,中共中央政治局召开会议审议了《黄河流域生态保护和高质量发展规划纲要》,会议指出,黄河流域生态保护和高质量发展是事关中华民族伟大复兴的千秋大计,要综合治理、系统治理、源头治理,改善黄河流域生态环境,优化水资源配置,促进全流域高质量发展。黄河流域生态保护与高质量发展已上升为国家战略,与京津冀协同发展、长江经济带发展、粤港澳大湾区建设、长三角一体化发展齐头并进,标志着推进黄河流域高质量发展进入了新的历史阶段。
我国14个大型煤炭生产基地有9个分布在黄河流域,煤炭年产量约占全国总产量的70%,黄河流域面积约80万平方公里,其中含煤面积超过35.9万平方公里。年,晋陕蒙甘宁五省煤炭产量达27.49亿吨、占全国产量73.39%,而水资源量仅占全国4.81%。我国四大现代煤化工产业示范区(内蒙古鄂尔多斯、陕西榆林、宁夏宁东、新疆准东)也有3个分布在黄河流域。黄河流域中上游处于干旱半干旱地区,生态环境脆弱;下游常出现阶段性断流,水资源匮乏。根据《黄河流域生态保护和高质量发展规划纲要》相关要求,煤化工项目、煤矿项目环评审批将更加严格;另一方面,由于用水指标有限和水价较高,煤炭及煤化工企业加强废水深度处理循环利用补充企业用水将成为必然选择。
二、煤炭行业废水将从无害化到资源化
煤炭产业涉及到煤炭开采和洗选、煤炭深加工与利用。煤炭开采环节产生大量矿井水,洗选环节产生选煤废水(循环利用,基本无外排);在煤炭应用方面,煤化工环节产生煤化工废水。
煤矿废水:煤炭开采矿井水产生量大,按照吨煤产生2吨水、40亿吨煤炭年产量估算,每年产生约80亿吨矿井水。矿井水含有悬浮物、盐类、油类及有毒物质,所含悬浮物的粒度小、比重轻、沉降速度慢、混凝效果差。
煤化工废水:煤化工企业用水量、废水排放量均很大,废水含有大量酚、氰、油、氨氮等有毒有害物质。综合废水中CODcr一般约在mg/L、氨氮在-mg/L,废水所含有机污染物包括酚类、多环芳香族化合物及含氮、氧、硫的杂环化合物等,是典型的含有难降解的有机化合物废水。
2.1矿井水:膜法脱盐成为达标排放选择
矿井水是指在矿山建设和矿产开采过程中,由地下涌水、地表水渗透、生产排水汇集所产生的废水。矿井水水质特点与矿井地域和开采工艺等有关,一般含有悬浮物、废机油、乳化油、氟、铁、锰、铜、锌、铅及放射性元素铀、镭等;开采含硫煤层时产生酸性矿井水;西北及北方缺水地区往往产生高矿化度矿井水,含有大量的钙、镁、钾、硫酸根、碳酸氢根等离子,含盐量大多数为-0mg/L,大多数水质呈中性或偏碱性。
(1)矿井水综合利用不足,处理标准提升
随着我国煤炭产业技术水平的提升,我国矿井水处理利用技术与装备也经历了近20年的高速发展,由最早的简单沉淀处理发展到深度处理,近期成功应用“零排放”技术。但目前我国矿井水利用率明显偏低,根据国家能源集团数据,矿井水平均利用率仅为35%。影响煤矿矿井水利用率的主要因素是利用渠道不畅、处理成本高、处理后的水质与用户需求不匹配。
年,国务院“水十条”明确,推进矿井水综合利用,煤炭矿区的补充用水、周边地区和生态用水应优先使用矿井水。年,生态环境部、国家发改委、国家能源局联合印发《关于进一步加强煤炭资源开发环境影响评价管理的通知》,为控制高矿化度矿井水排放可能引发的土壤盐渍化等问题,明确提出外排矿井水全盐量不超过mg/L。山西、陕西、内蒙古等省份的煤炭主产区开始要求将矿井水外排标准根据受纳水体环境功能区划规定提高到GB—2《地表水环境质量标准》Ⅲ类标准及以上。例如,《山西省水污染防治年行动计划》,明确煤矿外排矿井水化学需氧量、氨氮、总磷三项主要污染物达地表水环境质量Ⅲ类标准,已于年开始实施。
(2)矿井水减量化和资源化处理是长期方向
矿井水关键处理方法与矿井水具体水质特点有关。高悬浮物矿井水主要采用澄清处理,煤矿地下水库净化技术的发展和应用,实现了矿井水的大规模低成本自净化。高矿化度矿井水处理主要分为预处理(通常采用混凝沉淀和软化工艺对高矿化度矿井水进行预处理)、脱盐浓缩(主要有膜法和热法两大技术类别)和蒸发结晶(主要有蒸汽机械再压缩、多效蒸发和蒸发塘)3个工艺段。
井下减量处理是矿井水处理技术的主要发展趋势之一。井下处理包括保水采煤技术、地下水库净化技术、注浆封堵技术。相比传统井上处理,大部分矿井水井下处理后直接井下利用无需升井,降低了水泵提升费、管路费等,并减少了地面建筑费用和占地。
资源化处理是矿井水处理技术的长期方向。矿井水处理目标是提升资源化水平,以“清污分流、分级处理和分质利用”为原则,工艺流程应根据资源化用途合理设计、对矿井水适度处理;同时矿井水外排标准有所提升,虽然矿井水不要求做到零排放,但矿井水外排脱盐处理必不可少。矿井水利用主要包括井下生产利用,矿区地面生产、生活、生态利用,矿区周边生产生活利用(外部供水、矿区周边电厂、煤化工企业等用水、水务公司集中收集统一利用)等。
(3)矿井水处理典型案例
宁东矿区矿井水及煤化工废水处理利用项目是国家能源集团旗下宁夏煤业集团的环保1号工程,第一阶段的目标是实施预处理及膜脱盐单元处理、产品水回用、实现达标外排,第二阶段的目标是实施浓盐水分盐及分质结晶装置、实现废水零排放;处理后的产品水达到初级再生水水质标准(TDS<mg/L)后回用于园区化工项目,作为循环冷却水补充水。流程简图如下:
(4)矿井水综合利用水平提升带来市场空间
目前,矿井水综合利用率仅为35%,假设未来煤炭年产量保持在38.4亿吨左右、到年矿井水综合利用率提升至80%(参考《煤炭工业发展“十三五”规划》),处理能力将提升35亿吨/年,按照案例单位处理规模合同金额计算,未来矿井水处理工程增量市场空间超过亿元,同时随着专业化运营发展,运营市场也将具有较大空间。
2.2煤化工:废水零排放是项目准入要求
煤化工废水包括以焦化废水为代表的传统煤化工废水(焦化)和现代煤化工废水(煤制油气和煤制化工品)。焦化废水来源包括蒸氨工段产生的蒸氨废水、各类水封水、煤气净化过程中冷凝液、冲洗水、初期雨水、循环冷却水排污等,以蒸氨废水为主,含有高浓度的氨氮、酚类、氰化物、硫化物、苯等多环芳烃、烃类。
现代煤化工产生的废水具有化学需氧量和氨氮浓度高的特点;循环水系统排污水、除盐水站排污水、工艺废水处理系统排水以及锅炉排水等,具有溶解性总固体和悬浮固体含量高的特点。
(1)新建煤化工项目要求零排放
废水零排放是新建煤化工废水处理的发展方向。年2月,现代煤化工行业第一个国家级专项规划《煤炭深加工产业示范“十三五”规划》正式发布,现代煤化工产业发展定位于“升级示范”,废水深度处理及回用是煤化工产业升级示范的重点内容。年11月11日,《煤化工废水处理与回用技术规范》国家标准启动会在京召开。国家将进一步规划煤化工产业废水处理要求,加强煤化工废水处理及回用,推动煤化工行业用水效率的提升,通过技术规范化和标准化推动废水回用发展。
焦化废水是传统煤化工中高浓废水代表之一,国家对焦化废水的处理要求逐步提升:一是焦化废水排放达到《炼焦化学工业污染物排放标准》;二是焦化废水源头减量,“到年焦化废水产生量减少30%”;三是提升焦化园区循环经济水平,“通过园区产业之间的生产耦合,使物料、能量、产品在园区内产业之间进行循环,从而实现园区的污染‘零排放’,加快构建全国焦化产业整体布局合理的资源循环利用体系”。随着落后焦化项目淘汰、新建项目建成,一些存量项目改造和新建项目废水处理工程需求将增长。
(2)焦化废水处理减量及零排放将普及
随着环保要求提升,焦化废水处理需要
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