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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