用于煤质改善的生物酶添加剂调研报告汇总.docx
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用于煤质改善的生物酶添加剂调研报告汇总
密级：
公开
技术调研（评价）报告
技术名称：
用于煤质改善的生物酶添加剂
调研部门：
大气治理与资源化中心&科技管理部
调研人：
靳鹏鹏张文婷唐丽
调研日期：
2016年3月15日至3月20日
项目推荐人：
张军→朱彤
项目布置人及时间：
朱彤2016年3月10日
调研完成时间：
2016年3月20日
对报告的评级：
对报告的简评：
摘要
通过网络检索、电话等方式调研了供应商、用户及高校科研院所，摸清了用于煤质改善的生物酶添加剂的生产销售情况、用户使用情况、产品研发情况，获得初步结论如下：
1、技术评价总结
生物酶煤质提升剂能够促进煤质燃烧完全，减少助燃空气要求及炉膛热能损耗，延长锅炉使用寿命，降低SO2、NOX、CO2排放，产品环保，不会造成二次污染。
但其也存在较多缺陷，比如煤炭需均匀喷洒，喷洒酵素后静置72小时以上，这样会增加业主的空间成本，人工成本及设备成本。
2、商业模式结论
我公司并不具备生物酶燃煤试剂的生产条件，若有意入该产品市场，可采取投资合作的商业模式，持续创新经营，开拓占领市场。
3、意见及建议
根据对供应商、用户的调研，发现生物酶添加剂曾在几年前有过宣传、销售及应用，但并未形成持续销售；通过文献检索及科研院所调研，该技术仍处于实验室研究阶段。
说明其技术、市场存在一定风险及不确定性，建议投资决策前通过工程实例考察和实际测试验证其效果。
一、调研背景
人口持续增长与能源日益短缺的矛盾一直都是现代社会面临的一大难题，这一问题在人口众多、人均资源严重不足的中国尤为突出。
目前中国能源结构极不合理，煤炭年用量约为26亿吨，在中国能源总量中的比重超过60%。
我国的二氧化硫排放量已连续多年超过2000万吨，酸雨造成的经济损失每年达数百亿元，而燃煤产生的二氧化硫排放量占二氧化硫排放总量的90%以上。
中国已成为世界第二大二氧化硫排放国。
二氧化硫产生的污染对我国的居民健康和工农业生产造成严重损害，因而做好节能减排工作关系到国家能否可持续发展的大事，引起人们的重视。
我国是能源大国，更是能源消耗大国，能源消耗以一次性能源为主，而一次性能源消耗中煤炭消耗占全部能源消耗的78%，可见在我国的工业生产中，煤炭在一次性能源消耗的支撑作用。
从安全及效益的视角来看，目前人类解决能源需求最成熟的方式，仍属燃煤发电。
但燃煤电厂长期被诟病之处，在于其对环境所造成的污染，然而细究其污染之源头，主要来自两方面：
一是来自煤炭燃烧不完全所致；二是伴随煤炭燃烧所产生的诸多有害物质。
节能减排成了国家的重中之重，当务之急。
针对上述的燃煤污染问题，目前应对的策略主要分两种途径，一是对锅炉进行改善，如购买昂贵的超临界锅炉，尽可能提升燃烧效率，再辅以昂贵的碳捕捉与封存设备，来降低有害物质及二氧化硫的排放，这是现今全球各主要电厂的处理方式，另一种新兴的处理方式，则是针对煤炭本身进行改善，即利用生物科技的方法，预先将煤炭中各种不利于燃烧的因子排除，并增添促成完全燃烧的条件；同时将各种有害物质予以转化，使之成为无害甚至有用的物质。
换言之，这样新形态的处理原则，同时兼顾了节能和减排的需求。
因此有公司推出节能环保生物酶添加剂ProC，该生物酶添加剂可用于煤及重油，具有有以下特性：
生物活性蛋白质，安全可靠，不上锅炉；分解改善煤质，促进燃烧，降低污染；酵素浓缩液稀释8000倍，均匀喷洒于燃煤（每吨原煤喷洒3公斤），用量省效益大；提升燃煤燃烧效能，节能效益3~15%。
二、调研目的
本调研旨在调研生物酶煤质提升技术是否能够减少燃煤产生的污染，是否能够降低有害物质及二氧化硫的排放，且是否经济可行，在脱硫脱硝节电以及节约成本上是否有显著效果。
三、调研方法
调研时间：
2016.3.15~2016.3.20
调研方式：
网上检索相关文献，调查生物酶煤质提升技术的研究现状；电话询问煤质生物酶添加剂的生产、使用及研究情况；电话询问燃煤用户是否接触过该类产品。
调研范围：
供应商的生产销售情况、用户的使用情况、高校科研院所的研究情况。
四、调研内容
1.国内政策
煤燃烧带来的热能和动能，支撑着大部分工业生产，但也给工业生产提出了非常严峻的负面问题，那就是能源材料和燃烧的排放污染。
从工业角度提出负面问题虽然近百年，但真正充分利用燃料和消除燃烧污染的效果却微乎其微。
我国绝大部分利用煤燃烧的手段、方法、装置和技术管理，都是比较原始的，与先进国家相比差距很大，只是刚刚起步。
消除污染方面，国家有比较严厉的法规性手段，从装置设计方面，自环保部修改《锅炉大气污染物排放标准》征求意见以来，全国各地控煤措施日趋严格。
《锅炉大气污染物排放标准GB13271-2014》中规定10t/h以上在用蒸汽锅炉和7MW以上在用热水锅炉自2015年10月1日起执行表1规定的大气污染物排放限值，10t/h及以下在用蒸汽锅炉和7MW及以下在用热水锅炉2016年6月30日前执行GB13271-2001中规定的排放限值，自2016年7月1日起执行表1规定的大气污染物排放限值。
表1在用锅炉大气污染物排放浓度限值
单位：
mg/m3
污染物项目
限值
污染物排放监控位置
燃煤锅炉
燃油锅炉
燃气锅炉
颗粒物
80
60
30
烟囱或烟道
二氧化硫
400
550
（1）
300
100
氮氧化物
400
400
400
汞及其化合物
0.05
-
-
烟气黑度（林格曼黑度，级）
≤1
烟囱排放口
注：
（1）位于广西壮族自治区、重庆市、四川省和贵州省的燃煤锅炉执行该限值。
自2014年7月1日起，新建锅炉执行表2规定的大气污染物排放限值。
表2新建锅炉大气污染物排放浓度限值
单位：
mg/m3
污染物项目
限值
污染物排放监控位置
燃煤锅炉
燃油锅炉
燃气锅炉
颗粒物
50
30
20
烟囱或烟道
二氧化硫
300
200
50
氮氧化物
300
250
200
汞及其化合物
0.05
-
-
烟气黑度（林格曼黑度，级）
≤1
烟囱排放口
自2014年7月1日起，现有火力发电锅炉及燃气轮机组执行表3规定的烟尘、二氧化硫、氮氧化物和烟气黑度排放限值。
自2012年1月1日起，新建火力发电锅炉及燃气轮机组执行表3规定的烟尘、二氧化硫、氮氧化物和烟气黑度排放限值。
自2015年1月1日起，燃煤锅炉执行表1规定的汞及其化合物污染物排放限值。
表3火力发电锅炉及燃气轮机组大气污染物排放浓度限值
单位：
mg/m3（烟气黑度除外）
序号
燃料和热能转化设施类型
污染物项目
适用条件
限值
污染物排放监控位置
1
燃煤锅炉
烟尘
全部
30
烟囱或烟道
二氧化硫
新建锅炉
100
200
（1）
现有锅炉
200
400
（1）
氮氧化物（NO2计）
全部
100
200
（2）
汞及其化合物
0.03
2
以油为燃料的锅炉或燃气轮机组
烟尘
全部
30
二氧化硫
新建锅炉及燃气轮机组
100
现有锅炉及燃气轮机组
200
氮氧化物（NO2计）
新建锅炉
100
现有锅炉
200
燃气轮机组
120
3
以气体为燃料的锅炉或燃气轮机组
烟尘
天然气锅炉及燃气轮机组
5
其他气体燃料锅炉及燃气轮机组
10
二氧化硫
天然气锅炉及燃气轮机组
35
其他气体燃料锅炉及燃气轮机组
100
氮氧化物（NO2计）
天然气锅炉
100
其他气体燃料锅炉
200
天然气燃气轮机组
50
其他气体燃料燃气轮机组
120
4
燃煤锅炉，以油、气体为燃料的锅炉或燃气轮机组
烟气黑度（林格曼黑度）
全部
1
烟囱排放口
注：
（1）位于广西壮族自治区、重庆市、四川省和贵州省的火力发电锅炉执行该限值。
（2）采用W形火焰炉膛的火力发电锅炉，现有循环流化床火力发电锅炉，以及2003年12月31日前建成投产或通过建设项目环境影响报告书审批的火力发电锅炉执行该限值。
为此，国内化工企业燃煤锅炉将面临着燃料方式的重大变革。
治理方法上，主要采用的净化方法分为颗粒除尘和有毒物质的吸收。
颗粒除尘的手段仍以机械除尘、火力除尘、过滤除尘和湿式除尘为主。
有毒气体的吸收主要是物理和化学吸收以及催化净化和催化燃烧。
上述对燃烧产生的颗粒尘和有毒物的吸收和去除所需要的硬件，都是整体设备的一部分，由装置制造厂一并购入，安装，运行和维护。
诸如燃烧后产生的SOx，NOx的处理，运行时需要的原料（湿法脱硫用的石灰石、石膏、磷铵、氨、钠碱、氧化镁和氧化锌等）得另行购进，与燃料同时消耗。
给经济运行增加了很多成本。
2.行业现状
改革开放后，与燃煤掺混的燃煤添加剂迅速崛起，国内各高校和科研机构的同类产品不断孵出，国外亦有引进。
但因总体产量不大，技术含量不是很高和作用单一等原因，影响了这类产品的推广和应用。
它在工业领域特别是燃烧领域还没有能够充分的认识。
由于现有装置的特性和设备运行的保守方法，这类产品特别是高技术含量的产品，在大多数管理层那里得不到澄清。
防碍了它的使用和推广。
从目前实际应用情况来看，依据现有添加剂的原理及配方总体分类如下：
一是工业盐类，主要是氧化剂、金属氧化物等，再辅以其他助剂。
此类添加剂对降低燃烧的燃点，促进燃烧，脱硫、脱氮等具有良好的效果，目前使用最多的添加剂大多都属于这一类；二是金属氧化物及矿物，一般作催化剂，主要用于工业，如高炉的催化助燃，纯燃煤企业很少使用；三是以有机分子为主，主要是有机醇类，如甲醇、乙醇等，其次是亲油性矿物油、植物油、乳化剂及亲水性表面活性剂为主添加剂；四是以金属羟酸盐类为主，包括醋酸盐，脂肪酸盐类有机盐，其主要作用与第二类相似，实际使用较少。
3.国内外技术发展
煤质生物酶添加剂，其均混于燃煤中，送于锅炉或其它窑炉燃烧，在燃烧过程中起到节约煤碳和低排放污染物的工业产品。
它是无机化工产品。
煤在燃烧中起到催化燃烧作用，同时将煤在燃烧中产生的SOX、NOX等转化为无机盐类，与灰渣一起做为下游产品的原料。
（1）﹝SOX﹞是来自燃煤油性分子本身成分中的含硫化物，因经酵素转化成氧化完全之稳定组态﹝SO4﹞-2，不在管制之列，故可以有效降低环保检测﹝SOX﹞读值。
H2S-2→S0→S+2O→S+4O2→S+6O3→﹝S+6O4﹞-2
（2）﹝NOX﹞则大多来自空气中78%的氮气含量，燃烧过程摄氏700度以上高温氧化所形成，而少部份来自燃煤油性分子本身成分的含氮化合物，酵素会使含氮化合物转化成稳定的氧化态：
N-3H3→N+2O→N+4O2→﹝N+5O3﹞-1。
（2）所谓﹝NOX﹞即是指NO、NO2等组态含氮化合物之统称，属环境荷尔蒙，易造成内分泌紊乱及致癌，故要加以控制；而氧化完全的稳定态﹝NO3﹞-1则无害，不在管制之列。
加上酵素会将燃料分子量切小且有效分散，促进燃烧效益提升，过剩空气需求量减少，更能降低﹝NOX﹞空污的排放量。
（3）“生化脱硫”是全称为“酵素生化硫组态转化”：
在常温下，利用生化酶活性，将有毒还原态硫化物组态转化成无毒性安定性氧化态硫化物，符合物质不灭定律。
近年来，一些燃煤添加剂的研究也有不少，但大多数是化学燃煤添加剂，生物酶添加剂研究较少。
以下为从高校科研院所的研究情况、供应商的生产销售情况、用户的使用情况三方面进行调研的结果：
表4科研院所研究现状
企业名称
调研结果
华北电力大学动力系（保定校区）
未开展该类产品的相关研究
华北电力科学研究院（杭州）
中环协（北京）认证中心
于2013年12月发布了煤质提升用生物酶制剂的环保产品认证实施规则
煤炭科学研究总院-北京煤化分院
2009年9月为山东华高的产品出具测试报告，没有渠道进一步证实，不确定测试情况
表5供应商调研结果
供应商名称
调研结果
山东华高矿产资源开发有限公司
在几年之前就停止该类产品的生产，据其宣传资料显示该公司的生物酶产品与蓝海生技的C108生物酶添加剂为同一款。
蓝海生技能源科技有限公司
生产C108生物酶添加剂，不直接出售产品，只通过代理商接洽。
联系过代理商，索取产品介绍及报价，未果。
英杰惠能（北京）能源新技术有限公司
有相似产品，系国外引进并经过微调，可自主生产，但公司未对此产品进行市场推广，无业绩，尚有少量存货。
索取产品介绍及报价，未果。
南京法伯耳纺织有限公司&南京索伊力科技有限公司
据网络报道，上述公司联合开发了生物酶添加剂，但沟通后被告知未进行过此类产品研究。
表6用户调研结果
用户名称
调研结果
宇光能源股份有限公司
据网络报道，该公司采用生物酶进行燃料预处理，但无法取得联系
东莞洪梅佳达供汽厂
据网络报道，2011.10.13使用过蓝海生技的C108生物酶添加剂，但查不到这家公司
北京天利动力供热有限公司
据华高介绍，该公司使用过生物酶添加剂，经联系对方称不知道此事
新疆地区：
浙能阿克苏热电
均未接触过该产品，无应用案例
内蒙古地区：
大唐托克托发电有限责任公司
河北地区：
保定热电/河北兴泰发电有限责任公司
天津地区：
天津北疆电厂/天津蓟县电厂
山西地区：
大唐国际运城发电公司
浙江地区：
舟山电厂
重庆地区：
重庆九龙发电厂
4.技术创新性、先进性
通过喷洒煤质生物酶添加剂后，可在燃煤表面形成富氧膜，减缓燃煤挥散、减少运输及储存期间的热值损失，并促进燃煤在炉膛内完全燃烧；在参与燃烧过程中能进一步产生氧化能力极强的初生态氧、降低自由基形成时所需能量，并将水裂解成氧和氢，除了产生更多氧来助燃之外，同时所产生的氢气又能与碳反应生成水煤气而获得额外的能源。
因此，能有效缩短锅炉滞燃时间、促进完全燃烧和提高整体燃煤热值。
煤质生物酶添加剂具有以下优点：
（1）促进煤质燃烧完全
（2）减少助燃空气要求
（3）减少炉膛热能损耗
（4）延长锅炉使用寿命
（5）降低SO2、NOX、CO2排放
（6）产品环保，不会造成二次污染
5.技术存在的问题
该产品在使用时存在较多要求。
首先对燃煤种类有要求，并需燃煤水分含量在17%以下（12%以下最佳），燃煤颗粒需低于40mm（30mm以下最佳），要求燃煤在喷撒酵素之前不能雨淋。
其次，酵素的使用过程需要用温水（30±5℃）搅拌均匀，且需活化2小时。
再次，喷洒时要求喷洒面必须均匀，在酵素渗透煤炭之前避免阳关直晒。
最后，煤炭在喷洒酵素后需静置72小时及以上才能收到比较好的燃烧效果，且需紧密关切炉温，进行过剩空气进气量及给煤量的调节。
五、技术可行性分析
根据前期调研，该产品存在较多优点，但在使用上的存在较多缺陷，要求条件较高，比如煤炭需均匀喷洒，这可能要求用户增加相应喷淋装置，增加生产成本；喷洒酵素后静置72小时以上，时间较长，占用空间较大，对于本身煤炭存储空间较小的用户来说吸引力度不高；需根据炉温调节过剩空气进气量及给煤量，因此技术执行难度较大。
六、经济性分析
2015年11月15日，秦皇岛港5500大卡市场动力煤平仓价360-370元/吨，相比2011年的高点（860元/吨）下降了58%。
炼焦煤价格比年初下降约200元/吨。
因此生物酶添加剂关于减少燃煤成本的优势大打折扣。
下图为秦皇岛港煤炭价格走势图。
表7为生物酶添加剂经济效益分析。
表7生物酶添加剂经济效益分析
酵素用量
1公升
1公升
1公升
1公升
煤炭用量
1000吨
1000吨
1000吨
1000吨
煤炭成本
300，000元
600，000元
700，000元
800，000元
省煤5%~10%
1.5万-3万元
3万-6万元
3.5万-7万元
4万-8万元
省脱硝费用30%~50%
--
--
--
--
省脱硫费用20%~50%
--
--
--
--
酵素成本
2.5万
2.5万
2.5万
2.5万
经济效益
-1万-0.5万元
0.5-3.5万元
1-4.5万元
1.5-5.5万元
投资报酬
-40-20%
20-140%
注1：
生物酶的应用可降低O2、NOx、CO2排放，有助于实现超低排放，但不能取代末端治理设备，因此未核算节省的脱硫脱硝成本；注2：
该核算只考虑了生物酶的药剂成本，未考虑生物酶使用过程中发生的成本（人工、场地、配套设施，运输费用等）。
此外，此技术对煤炭湿度及颗粒大小有要求，且需均匀喷洒，静置时间长，要求空间大，并且还需考虑到所需药剂配套设施，产地供应方式及运输费用带来的成本问题。
七、结论
1、技术调研（评价）总结
生物酶煤质提升剂能够促进煤质燃烧完全，减少助燃空气要求及炉膛热能损耗，延长锅炉使用寿命，降低SO2、NOX、CO2排放，产品环保，不会造成二次污染。
但其也存在较多缺陷，比如煤炭需均匀喷洒，喷洒酵素后静置72小时以上，这样会增加业主的空间成本，人工成本及设备成本。
2、商业模式结论
我公司并不具备生物酶燃煤试剂的生产条件，若有意入该产品市场，可采取投资合作的商业模式，持续创新经营，开拓占领市场。
3、意见及建议
根据对供应商、用户的调研，发现生物酶添加剂曾在几年前有过宣传、销售及应用，但并未形成持续销售；通过文献检索及科研院所调研，该技术仍处于实验室研究阶段。
说明其技术、市场存在一定风险及不确定性，建议投资决策前通过工程实例考察和实际测试验证其效果。
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