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燒煤鍋爐也可清潔高效

  國家能源局近期發(fā)布《煤炭清潔高效利用行動計劃(2015-2020年)》(以下簡稱《計劃》),明確了七方面重點任務,其中明確要求,實施燃煤鍋爐提升工程,推廣應用高效節(jié)能環(huán)保型鍋爐?!队媱潯凡粌H要求加速淘汰落后鍋爐,還要求提升鍋爐污染治理水平,部分地區(qū)到2020年高效鍋爐達50%以上。
 
  有數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示,若以燃煤比例估算,全國燃煤造成的PM2.5,工業(yè)鍋爐約占17%。當治霾成為全民訴求,傳統(tǒng)燃煤工業(yè)鍋爐就備受環(huán)保壓力。鍋爐經(jīng)過改造升級,是否能實現(xiàn)煤炭清潔高效利用?高效煤粉工業(yè)鍋爐的廬山真面目又是怎樣的?本報記者帶著疑問,專程來到中國煤炭科工集團煤科院節(jié)能分院,一探究竟。
 
  為何是它?堪比燃氣
 
  應對環(huán)境問題,目前國內(nèi)很多地方開始壓減燃煤,“煤改氣”的呼聲高漲,大有“一哄而上”的勢頭。但是現(xiàn)有國情下,全部實現(xiàn)煤改氣是不現(xiàn)實的。專家指出,大面積進行煤改氣,氣源有限,容易產(chǎn)生“氣荒”,同時,管網(wǎng)建設不到位,天然氣管網(wǎng)在有限時間內(nèi),還不可能全部輻射到。此外,天然氣價格比較貴,我國有很多勞動密集型、低附加值企業(yè),煤改氣導致一些企業(yè)沒有利潤,甚至出現(xiàn)虧損。
 
  目前,我國燃煤鍋爐點大面廣,爐型普遍偏小,熱效率比較低,一般只有55%-65%,而且污染比較嚴重,工作環(huán)境也比較差。在實施不了天然氣供給的地方,是否就和清潔無緣了?
 
  “高效煤粉工業(yè)鍋爐是一種和天然氣互為備份、替換的一種鍋爐,是一種‘燃氣式’的煤粉工業(yè)鍋爐??梢杂妹旱霓k法達到天然氣的效果,沒有天然氣的地方,天然氣不夠的地方,就可以用它,效果甚至優(yōu)于燃氣鍋爐。”煤科院節(jié)能分院院長尚慶雨給出了答案。
 
  記者了解到,傳統(tǒng)的煤粉工業(yè)鍋爐曾一度被遺棄。那么,他們的科研團隊又是什么原因,再次聚焦煤粉工業(yè)鍋爐并實現(xiàn)一個又一個的突破呢?
 
  煤科院節(jié)能分院副院長王乃繼告訴記者,傳統(tǒng)的煤粉工業(yè)鍋爐僅僅是把煤磨成粉,六十年代有些鍋爐房甚至沒有磨粉機,直接噴進去燒就可以了。它的熱效率雖然比鏈條爐高一點,但它的能耗問題、污染問題,都沒有解決,原始排放污染物反而比鏈條爐還高,因此慢慢就不用了。但不用不等于燃燒方法不好,只不過它整個系統(tǒng)集成、配置等問題沒有解決。然而,它采用室燃,燃燒方式是最先進的,這也是它后來存在下去的根本原因。
 
  “90年代末,光北京的燒煤鍋爐就有一萬多臺,一到冬季,煤煙兒就特別重。我們?nèi)饪疾?,無意中看到德國的煤粉工業(yè)鍋爐,不僅排放少,而且工作環(huán)境相當好,也無人值守,我們開始都以為是燃氣鍋爐呢。那時就意識到,是時候把我們的鍋爐問題也解決一下了。我們團隊在99年,開啟了高效煤粉工業(yè)鍋爐的研發(fā)工作。”王乃繼向記者娓娓道來。
 
  有何優(yōu)勢?干凈快捷
 
  高效煤粉工業(yè)鍋爐一誕生,就吸引了眾多客戶。
 
  “我們實現(xiàn)了燃燒技術(shù)的突破,把室燃發(fā)揮到了極致。”王乃繼向記者介紹。幾大核心技術(shù)中,高效煤粉工業(yè)鍋爐最突出的兩個,一個是濃相供粉燃燒,可以實現(xiàn)煤粉快速響應著火;另一個是燃燒器的設計研發(fā),完全不同于傳統(tǒng)煤粉鍋爐的做法,是國內(nèi)唯一采用逆噴方式的燃燒器。一般鍋爐將燃料直接噴入爐內(nèi),但高效煤粉工業(yè)鍋爐將煤粉噴入后又折回,將回噴時的最后部分煤粉點燃,如此反復供料,使煤粉達到自維持穩(wěn)燃狀態(tài)。
 
  記者了解到,煤科院節(jié)能分院在對全國煤質(zhì)充分了解的基礎(chǔ)上,利用在煤炭燃燒方面取得的大量科研成果,首先開發(fā)出0.5兆瓦的煤粉鍋爐原理驗證系統(tǒng)。2006年,開始進行工業(yè)示范,第一臺容量每小時4蒸噸的高效煤粉工業(yè)鍋爐在山西忻州師范學院建成投產(chǎn);2007年,高效煤粉工業(yè)鍋爐通過了由中國煤炭工業(yè)協(xié)會組織的專家鑒定,認定該技術(shù)為國內(nèi)領(lǐng)先國際先進技術(shù);同年,在大同市建了近20臺高效煤粉工業(yè)鍋爐;2008年在同煤集團建設了容量為每小時20蒸噸的工業(yè)示范系統(tǒng);2009年,開始進行大面積推廣應用。2012年以后,煤科院開始進行大型化、高參數(shù)、智能化高效煤粉工業(yè)鍋爐的研發(fā)。
 
  技術(shù)的創(chuàng)新最終是要方便用戶,高效煤粉工業(yè)鍋爐擁有怎樣的魅力來吸引用戶呢?(相關(guān)技術(shù)特點和技術(shù)指標見圖1)
 
  首先就是方便快捷。王乃繼告訴記者,高效煤粉工業(yè)鍋爐,說點火就點火,不超過3秒就可以著火。第二個就是干凈衛(wèi)生,采用辦公化的操作式運行環(huán)境,可以實現(xiàn)非常優(yōu)雅、白大褂式地操作。
 
  同時,高效煤粉工業(yè)鍋爐實現(xiàn)了高效節(jié)能和清潔環(huán)保。該鍋爐的污染物排放量和天然氣相當,甚至低于天然氣。獨特的爐膛設計,還可以保證受熱面不結(jié)渣、不落灰。
 
  此外,進行了安全改造。由于高效煤粉工業(yè)鍋爐用的煤粉活性非常高,屬于高揮發(fā)分煤,很容易自燃。采用冗余安全儲存技術(shù),就可以保證煤粉倉、燃料倉的安全。
 
  尚慶雨介紹,目前他們已經(jīng)大概推廣了500臺套,1萬蒸噸規(guī)模高效煤粉工業(yè)鍋爐。他們科研團隊研發(fā)的高效煤粉工業(yè)鍋爐,已經(jīng)基本形成3大系列,16個型號的產(chǎn)品,每個型號還有不同的規(guī)格,來不斷滿足市場需求。
 
  如何推廣?不斷創(chuàng)新
 
  經(jīng)過多年的發(fā)展,高效煤粉工業(yè)鍋爐已經(jīng)擁有相當規(guī)模的工程實例。更由于其良好的環(huán)保效應、經(jīng)濟實用效果,已經(jīng)具備了大面積推廣的條件。但是,高效煤粉工業(yè)鍋爐的推廣,并不像想象中那樣順風順水。
 
  “由于一些地方普遍提倡煤改氣,不斷減少煤炭消費,一些環(huán)保部門甚至‘談煤色變’,一聽鍋爐需要燒煤,就對我們擺手說不,把我們拒之門外。”多位相關(guān)人士向記者表示,部分地方環(huán)保部門,只要是涉煤項目,就“一桿子打翻一船人”,為煤粉工業(yè)鍋爐大規(guī)模推廣應用帶來很大困難。盡管現(xiàn)在情況有所改善,但上述人士還是希望環(huán)保部門更趨理性,認識到煤炭也是可以清潔利用的。
 
  “煤和鍋爐系統(tǒng)如何匹配,也是一個比較大的問題。如同買到車,卻沒有加油站,也是不行的。”尚慶雨指出,目前燃料的供應、制備、運輸?shù)葐栴},也是制約煤粉工業(yè)鍋爐推廣的因素。
 
  記者了解到,一些地方如果建設了制粉廠,沒有用戶,就沒有收益;如果有了鍋爐系統(tǒng),沒有燃料,又可能會遇到煤粉昂貴的情況,燃料在別人手上,就會容易節(jié)煤不省錢。
 
  此外,推廣高效煤粉工業(yè)鍋爐,初期投資比較大,尚慶雨指出,這需要創(chuàng)新商業(yè)模式。據(jù)悉,煤科院節(jié)能分院近年來不斷優(yōu)化和改進產(chǎn)品,來滿足更多的客戶需求。“為解決企業(yè)由于資金原因,延遲或無法改造的問題,我們還引進了合同能源管理方式,但目前該業(yè)務推廣力度還不夠。如果把它的綜合優(yōu)勢發(fā)揮出來,推廣將更為順利。”尚慶雨介紹。
 
  他還指出,希望相關(guān)部門對自主裝備研發(fā)、實驗室建設以及檢驗監(jiān)測設備的提升,給予一定的支持。另外,高效煤粉工業(yè)鍋爐無論從工程設計還是加工制造,都沒有標準,目前還是參照鏈條爐標準,應該盡快建立相應的鍋爐標準。
 
  去年7月1日,國家環(huán)保總局制定,會同國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局共同頒布《鍋爐大氣污染物排放標準》,規(guī)定燃煤鍋爐大氣污染物排放濃度限值,而對重點地區(qū)鍋爐大氣污染物特別排放限值提出了更高要求:煙塵30mg/m3,二氧化硫200mg/m3,氮氧化物200mg/m3,汞及其化合物0.05mg/m3。
 
  尚慶雨介紹,他們在天津簽了5臺58兆瓦的鍋爐,約定的排放標準是煙塵10mg/m3,二氧化硫20mg/m3,氮氧化物100mg/m3,這個標準已經(jīng)比上述特殊區(qū)域的排放標準還要苛刻。
 
  煤科院節(jié)能分院研發(fā)中心副主任梁興告訴記者,他們的理念是燃燒和污染物的脫除是協(xié)同的。下一步,他們將根據(jù)新制定的標準,主攻超低排放,進行污染物聯(lián)合脫除。例如,比如將從毫克級布袋入手脫塵、針對不同地方要采用靈活的脫硫方式、低氮燃燒、煙氣脫硝、將汞的指標控制在0.03以下……此外,煤科院節(jié)能分院還將與園區(qū)進行熱電聯(lián)供,并進一步研發(fā)大容量、高參數(shù)、智能化的爐型。
 
  為使更多企業(yè)受益,尚慶雨向記者透露,他們將考慮進行核心設備的銷售,加快新技術(shù)和產(chǎn)品應用到設備上,加快鏈條爐的改造。
 
  近年來,各項政策積極提倡煤炭高效清潔利用,并多次提及燃煤鍋爐改造升級。尚慶雨表示,這是利好消息,但他也指出,這些政策能發(fā)揮多大作用,還要靠市場和時間來檢驗。
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