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新形势下我国进口煤炭质量指标测定及监管建议
作者:刘 烨 林 艳 李永卫 张 辉 陈 福 黄植生 杨树洁 赖志彬
刘 烨 林 艳 李永卫 张 辉 陈 福 黄植生 杨树洁 赖志彬
刘 烨 1 林 艳 2 李永卫 3 张 辉 1 陈 福 1 黄植生 1 杨树洁 3 赖志彬 1 *
摘 要 在全球能源结构转型与我国持续推进“双碳”目标的背景下,进口煤炭质量监管面临新的挑战与要求。本文立足于全球煤炭贸易格局及我国进口煤炭现状,系统阐述了灰分、全硫、发热量等关键质量指标的监管意义及其主要测定方法。另外,本文围绕进口煤炭质量监管,提出了探索构建“质量指标+碳强度”的监管框架、制定“人工智能与大数据+煤炭质检新技术”智能模式及“风险分级+矿源质量建档”的差异化监管模式等建议,为我国进口煤炭质量监管效能的不断提升提供参考。
关键词 进口煤炭;质量指标;质量监管;建议
Determination and Regulatory Recommendations for Imported Coal Quality Indicators in China under the New Situation
LIU Ye1 LIN Yan2 LI Yong-Wei3 ZHANG Hui1 CHEN Fu1
HUANG Zhi-Sheng1 YANG Shu-Jie3 LAI Zhi-Bin1*
Abstract Against the backdrop of global energy structure transformation and China’s steady pursuit of the “dual-carbon” targets, the quality supervision of imported coal is confronted with unprecedented challenges and stricter requirements. Anchored in the evolving pattern of global coal trade and the current status of China’s coal imports, this paper systematically elaborates the regulatory significance of key quality parameters—ash, total sulfur and calorific value—and summarizes their principal determination methods. Furthermore, focusing on the quality oversight of imported coal, the study proposes exploring a regulatory framework that couples “quality indicators + carbon intensity”, developing an intelligent model integrating “AI & big data + novel coal-quality testing technologies”, and establishing a differentiated supervision mode featuring “risk-based grading + quality filing at the mine source”. These recommendations are expected to provide a reference for the continuous improvement of China’s regulatory efficacy on imported coal quality.
Keywords imported coal; quality indicators; quality supervision; recommendations
基金项目:湛江市非资助科技攻关计划项目(2024B01093)
第一作者:刘烨(1992—),男,汉族,广东中山人,本科,助理工程师,主要从事煤炭矿产品检验及实验室质量管理工作,E-mail: 349692902@qq.com
通信作者:赖志彬(1988—),男,汉族,广东梅州人,本科,高级工程师,主要从事煤炭矿产品检验及实验室质量管理工作,E-mail: laizhibin1988@163.com
1. 黄埔海关技术中心 广州 510632
2. 广东轻工职业技术大学 广州 510300
3. 湛江海关技术中心 湛江 524022
1. Huangpu Customs Technology Center, Guangzhou 510632
2. Guangdong Industry Polytechnic University, Guangzhou 510300
3. Zhanjiang Customs Technology Center, Zhanjiang 524022
煤炭是我国能源消费结构的重要组成部分,主要应用于电力、钢铁、建材、化工等行业。2015年实施的《商品煤质量管理暂行办法》对商品煤的灰分、全硫、发热量、汞、砷、磷、氯、氟共8个质量指标作出限定,超出限定值的商品煤不允许进口及使用。
近年来,全球能源格局深度调整,我国持续推进“双碳”目标,加之国际煤炭贸易市场波动加剧,进口煤炭行业面临新的机遇与挑战。在此背景下,进口煤炭质量监管成为国家环境和能源安全的重要议题[1-4]。灰分、全硫、发热量等指标关系到煤炭的燃烧效率与经济价值,更与保护生态环境及人体健康密切相关。本文从我国进口煤炭现状出发,梳理了关键质量指标的监管意义和其主要测定方法,并对新形势下进口煤炭质量监管面临的挑战进行探讨,为进一步完善我国进口煤炭质量监管效能提供参考。
1 全球煤炭贸易格局及我国进口情况
当前全球煤炭生产与贸易市场保持活跃态势,煤炭产量集中分布于少数国家,我国凭借庞大的煤炭消费市场和产能规模占据着全球市场主导地位,印度、印度尼西亚等新兴煤炭生产国产量呈增长趋势,美国、澳大利亚、俄罗斯等传统产煤国保持稳定的产能输出[5]。
我国煤炭进口来源主要为印度尼西亚,其出口的褐煤具有高全水分、低灰分、特高挥发分及低有害元素的特点[6-7]。澳大利亚以出口高发热量动力煤为主,也是我国优质煤炭的重要来源。蒙古国借助中蒙边境的地理优势,煤炭出口量实现快速增长,优质的炼焦煤逐步成为我国进口煤炭的重要补充。此外,我国从俄罗斯进口的煤炭规模稳步上升,进口煤种以炼焦煤和烟煤为主。
2 进口煤炭质量指标测定的意义
《商品煤质量管理暂行办法》对商品煤炭质量作出明确限定,一方面源于我国对生态环境保护的高度重视,另一方面与进口贸易双方的计价指标紧密相连。煤炭在燃烧过程中,其中的有害微量元素,如硫、氟、氯、磷、砷、汞等,会以飞灰、底灰、气体等多种形态释放到大气或地表环境中,对生态环境造成影响,并威胁人体健康。
2.1 灰分
准确测定煤的灰分含量,具有以下几方面的意义:(1)灰分含量是煤炭贸易计价的关键指标之一,对煤质评价以及后续加工利用具有重要的参考价值[8];(2)在煤炭洗选工艺中,灰分是衡量洗选效能及精煤品质的量化指标,是评价精煤工业利用价值的关键依据;(3)在锅炉燃烧过程中,通过对灰分的测定,可以核算锅炉热效率的定量,为排渣系统的参数优化、排渣量的科学规划提供数据支撑;(4)在煤质分析中,通过灰分的测定能够大致推算同一矿井煤的发热量及矿物质含量等[9]。目前,对进口煤炭的灰分监管采用的测定方法主要有缓慢灰化法、快速灰化法以及仪器法,其中缓慢灰化法为仲裁方法[10]。
2.2 全硫
煤炭作为动力燃料燃烧时,产生的SO2气体在空气中遇到雷击等复杂反应后,进一步转化为SO3气体,与雨水混合形成酸雨。酸雨降落到地表,不仅会对锅炉管道等设备造成严重腐蚀,大幅缩短设备使用寿命,还会对环境造成污染。此外,以高硫煤炭为原料制备半水煤气的过程中,煤气中硫化产物气体含量较高且难以彻底清除,会导致合成氨催化剂失效,严重影响生产效率和产品质量。在炼焦工业中,中和煤炭中的硫分需要额外加入大量的石灰石,不仅会减小炉体的有效容量,降低生产效率,还会显著增加出渣量[11]。目前测定煤炭中全硫含量的方法主要有艾士卡法、库仑法、红外光谱法等,其中艾士卡法又称为重量法,为仲裁方法。
2.3 发热量
煤炭的发热量是衡量煤质优劣的重要指标[12],其中收到基低位发热量是动力煤验收和贸易计价的重要依据;干基高位发热量与煤炭的变质程度存在一定的相关关系,可以粗略推断与变质程度相关的煤质特征;恒湿无灰基高位发热量是我国煤炭分类中褐煤和长焰煤划分的重要参数;热值(以潮湿、无矿物质计)是《中华人民共和国进出口税则(2026)》中进出口煤炭划分烟煤的指标。因此,发热量的测定结果将直接影响煤炭的实际应用[13]。发热量测定的标准方法为恒温式热量计法和绝热式量热计法,这两种方法均是将煤样置于氧弹中燃烧,通过水温变化来计算煤样的发热量[14]。
2.4 氟
在煤炭燃烧过程中,氟几乎全部转化为挥发性氟化物,并排放到大气中。这些挥发性氟化物与臭氧发生反应,破坏臭氧层,加剧全球温室效应。氟化物还可能通过雨水冲刷等自然现象进入水源,在局部区域富集形成高氟环境。生长在高氟土壤中的植物通过根系吸收氟化物,通过食物链的传递,导致人或牲畜因食用高氟食物或饮用高氟水而中毒,对人体及其他动植物的健康构成威胁。煤炭中氟含量测定的方法主要有高温燃烧水解—氟离子选择电极法或离子色谱法、氧弹燃烧—氟离子选择电极法或离子色谱法,其中高温燃烧水解—氟离子选择电极法作为国家标准方法,检测设备简单、准确度高,使用范围广。
2.5 氯
进口煤炭中氯的含量相对较低,主要以无机物的形式存在。测定煤中氯含量具有以下意义:(1)煤炭中氯与钾、钠等碱金属元素的含量密切相关,通过氯含量的测定,可以大致推算出钾、钠等碱金属元素的含量;(2)在煤炭燃烧及炼焦过程中,氯的释放会对设备炉壁及管道造成腐蚀,缩短设备使用寿命;(3)氯含量是计算煤中矿物质含量的重要依据之一,对煤炭的加工和综合利用具有重要意义。煤炭中氯的测定方法主要有高温燃烧水解—电位滴定法或离子色谱法、艾氏卡混合剂熔样—KHSO4滴定法、X射线荧光光谱法等,其中高温燃烧水解—电位滴定法作为国家标准方法之一,将高温燃烧装置与电位滴定仪相结合,设备简单,可精准得到氯含量,适用于各煤种的测定。
2.6 磷
磷元素在煤炭中的含量较低,炼焦过程中,煤炭中的磷进入焦炭中。用于炼铁时,磷会进入生铁,生铁中的磷含量超过0.05%时,会使钢铁出现冷脆特性,严重影响钢铁的质量和加工性能,降低其在工业生产中的应用价值。煤中磷含量测定的主要方法有磷钼蓝分光光度法、X射线荧光光谱法、氧弹燃烧—离子色谱法,其中磷钼蓝分光光度法为国家标准方法、氧弹燃烧—离子色谱法为新兴的测试方法,具有检测速度快、结果准的特点。
2.7 砷
砷是煤炭中挥发性较强的微量有害元素之一,在煤炭燃烧过程中易生成As2O3释放到环境中,对环境和人体健康造成严重危害[15]。在部分国家和地区,当煤炭作为燃料直接用于食品和酿造工业时,对砷含量有着较为严格的限制,要求不得超过8 μg/g[16]。随着人们环保意识的不断提升,煤炭中含砷引发的环境问题受到越来越广泛的关注。焦煤用于炼钢时,砷也会对钢铁制品的质量产生负面影响,使其在冶炼过程中变得冷脆,降低焊接性能,从而影响钢铁产品的质量和适用范围。煤炭中砷含量的测定方法有砷钼蓝分光光度法、氢化物发生—原子吸收法或原子荧光光谱法、微波消解—原子荧光光谱法或电感耦合等离子体质谱法、X射线荧光光谱法,其中砷钼蓝分光光度法、氢化物发生—原子吸收法、氢化物发生—原子荧光光谱法为国家标准方法。
2.8 汞
汞具有较强的挥发性,在煤炭燃烧过程中,汞元素会伴随着飞灰进入大气,危害环境和人体健康[17]。煤炭燃烧产生的汞污染问题,已成为全球关注的环境热点问题。美国环保署早在1990年就将煤炭燃烧产生的汞排放列为重点控制对象[18];欧盟在2001年出台了大型燃烧装置大气污染物排放限值指令,对燃煤电厂汞排放提出了严格的控制要求。煤炭中汞含量的测定方法有冷原子吸收分光光度法、氧弹燃烧—原子荧光光谱法、固体进样直接测汞法、微波消解—原子荧光光谱法,其中固体进样直接测汞法无需样品进行前处理,煤样于直接测汞仪自动测定。该法具有方便、快捷、无需使用化学试剂等特点,更符合快速、环保的分析检测要求。
3 进口煤炭监管建议
3.1 紧跟国内外能源形势
在全球能源转型与我国实现“双碳”战略目标和生态环境建设的双重驱动下,进口煤炭的碳排放强度将成为影响其贸易的重要因素。当前进口煤炭监管主要依据2015年实施的《商品煤质量管理暂行办法》、GB/T 31356—2014《商品煤质量评价与控制技术指南》[19]及SN/T 4430—2016《进口煤炭检验规程》[20],监管项目大多围绕生产安全及危害较大的有害元素所制定。对此,笔者建议构建“质量指标+碳强度”的监管框架,建立高碳关税的进口煤炭足迹核算方法与监管理论体系,并修订相关检测项目限量值;同时,评估煤炭全流通环节中镉、铬、镍、锌、铅、铜、钴、锰等重金属对生态环境与人体健康的影响,适时将影响显著的重金属指标纳入监管范畴[21-24]。
3.2 适配新技术与设备的应用
智能化检测技术为进口煤炭检验提质增效提供了有效路径,“人工智能与大数据+煤质检验”等智能模式可实现质量指标实时监测与异常预警,为快速识别风险、精准处置异常提供技术基础;固体直接进样、一体化设备联用的检测技术,大幅减少了样品前处理环节,实现多项目联合检测及一次进样完成全流程分析,显著压缩通关时长。同时,进口煤炭物流呈现由散装向集装箱绿色转型的趋势,尤其在炼焦煤等高品质煤种运输中,可降低储运污染与损耗、保障煤质稳定。因此,需加快智能化检测及其他新技术的标准制定,拓展应用场景,并构建“运输—仓储—查验”一体化监管模式,释放集装箱运输与质量监管的协同效应。
3.3 构建精准的监管模式
针对我国进口煤炭来源,笔者建议可探索实施“来源国风险分级+矿源质量建档”的差异化监管模式,结合进口来源地风险特征与矿源质量追溯数据,实现能源安全与质量监管的动态平衡。此外,建立与《中华人民共和国进出口税则(2026)》、GB/T 5751—2009《中国煤炭分类》[25]以及HS/T 80—2023《煤炭化验规程》[26]相配套的煤种鉴定模式,通过标准化煤种识别,杜绝瞒报、误报煤种,形成监管闭环。
4 结语
灰分、全硫、发热量等质量指标不仅关乎煤炭的使用效能和经济价值,更与环境保护及人体健康密切相关。随着全球能源格局的调整以及我国经济的持续发展,煤炭进口将面临更多的机遇与挑战。因此,本文根据我国进口煤炭现状,梳理了质量指标的监管意义与测定方法,对新形势下进口煤炭质量监管展开探讨并提出建议,为我国进口煤炭质量监管体系的优化提供了参考。
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