科技改變生活 · 科技引領(lǐng)未來(lái)
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工業(yè)鍋爐是國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民生活中重要的基礎(chǔ)設(shè)備，廣泛應(yīng)用于工廠動(dòng)力、建筑采暖、人民生活等各個(gè)方面，也是能源消費(fèi)大戶(hù)和重要污染源。近年來(lái)，我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量不斷增多，大氣污染問(wèn)題日益嚴(yán)重，我國(guó)工業(yè)鍋爐量大面廣，平均容量小，且以燃煤為主。如
工業(yè)鍋爐是國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民生活中重要的基礎(chǔ)設(shè)備，廣泛應(yīng)用于工廠動(dòng)力、建筑采暖、人民生活等各個(gè)方面，也是能源消費(fèi)大戶(hù)和重要污染源。近年來(lái)，我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量不斷增多，大氣污染問(wèn)題日益嚴(yán)重，我國(guó)工業(yè)鍋爐量大面廣，平均容量小，且以燃煤為主。如何有效地實(shí)現(xiàn)燃煤鍋爐在節(jié)能和減排兩個(gè)方面的問(wèn)題的對(duì)促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的綠色發(fā)展、循環(huán)發(fā)展和低碳發(fā)展具有重要意義。
“節(jié)能減排”設(shè)施不理想？
對(duì)燃煤鍋爐的煙氣排放進(jìn)行合理的處理，對(duì)保護(hù)我國(guó)大氣環(huán)境有十分重要意義。據(jù)了解，早在2004年，國(guó)家發(fā)改委在制定的《節(jié)能中長(zhǎng)期專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃》中就已將燃煤工業(yè)鍋爐窯爐改造列為“十一五”十大重點(diǎn)節(jié)能工程之首，并制定了工程示范實(shí)施方案。我國(guó)現(xiàn)行的《燃煤電廠超低排放煙氣治理工程技術(shù)規(guī)范》燃煤電廠煙氣超低排放規(guī)定，在基準(zhǔn)氧含量6%條件下，燃煤電廠標(biāo)態(tài)干煙氣中顆粒物、SO2、NOX排放質(zhì)量濃度分別不高于 10mg/m3、35mg/m3、50mg/m3，簡(jiǎn)稱(chēng)超低排放。
國(guó)際能源署根據(jù)當(dāng)前的技術(shù)發(fā)展情況，制定了2020年與2030年的燃煤電廠污染物排放目標(biāo)，2020年目標(biāo)：煙塵為1~2mg/m3，SO2為25mg/m3，NOx為30mg/m3；2030年目標(biāo)：煙塵＜1mg/m3，SO2＜10mg/m3，NOx＜10mg/m3。目前，我國(guó)已有部分電廠穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)了國(guó)際能源署2020年的目標(biāo)，但與2030年的目標(biāo)尚存在差距。盡管在我國(guó)強(qiáng)環(huán)保政策的壓力下，污染排放已見(jiàn)成效，但“節(jié)能減排”依舊存在一系列問(wèn)題，例如：煙氣處理設(shè)施問(wèn)題、鍋爐效率問(wèn)題等。
根據(jù)上圖可以看到，目前電袋復(fù)合除塵器、濕法脫硫和SCR 脫硝設(shè)施在煙氣處理設(shè)施中占絕大多數(shù)。
由上圖可以看到，目前我國(guó)使用的除塵、脫硫以及脫硝設(shè)施并不穩(wěn)定，故障頻發(fā)（管路堵塞、磨損等），并且受溫度及電壓影響處理效率及效果也無(wú)法保障，設(shè)施的運(yùn)行費(fèi)用也較高。不僅如此脫硝、濕法脫硫也會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成一定的負(fù)面影響。
2. 燃煤鍋爐效率低下，原因？
我國(guó)燃煤工業(yè)鍋爐運(yùn)行效率低下的原因比較復(fù)雜。但歸納起來(lái)，主要涉及以下幾個(gè)方面：一是設(shè)計(jì)制造方面的原因，在設(shè)計(jì)上更重視受壓元件部分，而對(duì)燃燒裝置部分不如受壓元件部分重視。二是鍋爐使用方面的原因，鍋爐用戶(hù)在選用鍋爐時(shí)所選容量與實(shí)際使用容量不匹配。三是燃料與爐型匹配性差。燃用煤的熱值、揮發(fā)分或顆粒度等煤質(zhì)指標(biāo)不符合鍋爐設(shè)計(jì)煤種要求。我國(guó)煤的種類(lèi)很多，煤質(zhì)差別很大。由于燃煤供應(yīng)幾乎沒(méi)有任何約束性規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，完全由市場(chǎng)調(diào)節(jié)，供給工業(yè)鍋爐使用的燃煤基本是未經(jīng)洗選加工的原煤，其粒度、熱值、灰分、水分經(jīng)常發(fā)生變化，造成煤種與爐型不適應(yīng)，著火困難，燃盡更困難，難以保證鍋爐在設(shè)計(jì)狀態(tài)下運(yùn)行。與燃燒洗選煤相比，不僅鍋爐效率低5~8個(gè)百分點(diǎn)，還加重了環(huán)境污染。
盡管全國(guó)環(huán)境空氣質(zhì)量得到進(jìn)一步改善，重污染天氣明顯減少，但與發(fā)達(dá)國(guó)家和世界衛(wèi)生組織制定的環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求還有很大差距。中國(guó)煤炭用于發(fā)電（含熱電聯(lián)產(chǎn)）的比例逐年增加，為了進(jìn)一步改善環(huán)境空氣質(zhì)量，燃煤清潔利用顯得尤為重要！
采用蘭炭鍋爐技術(shù)成新選擇
工業(yè)鍋爐的節(jié)能改造可以從兩個(gè)方面發(fā)力：一是進(jìn)行技術(shù)改造。未來(lái)將淘汰一些效率低、環(huán)境污染嚴(yán)重的舊式燃煤鍋爐，因地制宜地對(duì)現(xiàn)有燃煤鍋爐進(jìn)行技術(shù)改造。二是采用潔凈燃燒技術(shù)。采用潔凈煤替代原煤提高燃煤質(zhì)量。而蘭炭就是目前新興的備受好評(píng)和歡迎的清潔燃料。
蘭炭作為國(guó)家鼓勵(lì)的煤炭分質(zhì)分級(jí)、綠色高效利用的模式之一，是《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動(dòng)計(jì)劃 (2014—2020年) 》關(guān)于推進(jìn)煤炭清潔高效開(kāi)發(fā)利用的典型實(shí)踐。蘭炭的低位發(fā)熱值在24.5 MJ·kg-1以上，固定碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在85%以上，水分、灰分、硫分的含量都很低，具有揮發(fā)分低、固定碳高、灰分低、比電阻高、多氣孔等特點(diǎn)，燃料品質(zhì)已接近燃油，既可作為優(yōu)質(zhì)的工業(yè)用碳素材料，又是潔凈煤，目前蘭炭產(chǎn)地主要集中在山西、陜西、內(nèi)蒙古和寧夏四省區(qū)的 交界地帶，產(chǎn)量大，完全可以用于燃煤鍋爐的燃料替換。由于蘭炭本身硫、氮含量很少，因此燃燒后有害物質(zhì)的排放量明顯減少；由于蘭炭的含灰量很少，煙塵的排放量也明顯減少。2016年8月18日，大連市政府召開(kāi)燃煤鍋爐整治問(wèn)題專(zhuān)題調(diào)度會(huì)，明確提出可采用“蘭炭”等清潔煤炭技術(shù)來(lái)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。
西安熱工研究院有限公司關(guān)于電站煤粉鍋爐摻燒蘭炭試驗(yàn)研究，得出結(jié)論：(1)電站煤粉鍋爐燃用蘭炭在技術(shù)上是可行的，以摻燒機(jī)組鍋爐為例，可以實(shí)現(xiàn)安全穩(wěn)定燃用 33%比例的蘭炭。(2)電站鍋爐燃用蘭炭具有減輕爐內(nèi)結(jié)渣、大幅降低煙氣污染物生成量、對(duì)低熱值煤具有較好替代作用等優(yōu)勢(shì)。（援引自楊忠燦等《電站煤粉鍋爐摻燒蘭炭試驗(yàn)研究》）
2020年3月4日，濟(jì)南熱力集團(tuán)有限公司對(duì)唐冶熱源廠116MW煤粉鍋爐試行全蘭炭燃燒，目前運(yùn)行平穩(wěn)。據(jù)了解，在如此規(guī)模的大型供熱鍋爐試燒蘭炭，尚屬全國(guó)首次。其中，全蘭炭試燒總試驗(yàn)時(shí)長(zhǎng)達(dá)49.5小時(shí)，摻燒蘭炭總試驗(yàn)時(shí)長(zhǎng)達(dá)56小時(shí)。試驗(yàn)期間，鍋爐燃燒和排放情況穩(wěn)定。技術(shù)專(zhuān)家對(duì)燃燒數(shù)據(jù)論證和分析后，認(rèn)為蘭炭在大容量鍋爐的應(yīng)用完全可行，標(biāo)志著大容量鍋爐供熱機(jī)組蘭炭試燒試驗(yàn)取得成功。以漿水泉熱源廠70MW天然氣煤粉雙燃料熱水鍋爐為例，自2月27日以來(lái)進(jìn)行了3次較長(zhǎng)周期全蘭炭試燒試驗(yàn)，通過(guò)燃燒數(shù)據(jù)可以看出，蘭炭在大容量供熱鍋爐應(yīng)用時(shí)能夠長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，且各供熱負(fù)荷階段二氧化硫和氮氧化物排放均達(dá)到環(huán)保要求。（此段內(nèi)容來(lái)自濟(jì)南日?qǐng)?bào)）
“蘭炭”配“好爐”
蘭炭專(zhuān)用鍋爐具有效率高、環(huán)保達(dá)標(biāo)優(yōu)勢(shì)，比其它鍋爐及脫硫脫硝改造更經(jīng)濟(jì)可行，能夠有效緩解燃煤帶來(lái)的環(huán)境污染，且能為用戶(hù)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益，為大氣污染防治解決方案提供了新思路。根據(jù)汪艦 《蘭炭專(zhuān)用鍋爐一大氣污染防治新思路》中的數(shù)據(jù)，得出結(jié)論：燃煤鍋爐改造成蘭炭鍋爐投資小，且運(yùn)行費(fèi)用低。
與傳統(tǒng)燃煤鍋爐相比，新建或改造在用蘭炭鍋爐效率均高于84%，最高87.58%；高于燃煤鍋爐的標(biāo)準(zhǔn)79%，節(jié)能可達(dá)8.58%。，排放的煙塵、二氧化硫、氮氧化物等污染物濃度均低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，而且操作簡(jiǎn)單，鍋爐系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)控制完成，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)核算統(tǒng)計(jì)燃料消耗、電力消耗、水消耗，并可自動(dòng)識(shí)別燃料品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了燃燒排放和燃料成本的雙降，節(jié)約費(fèi)用非常可觀。
國(guó)內(nèi)在工業(yè)鍋爐節(jié)能改造方面有許多成熟的技術(shù)。蘭炭循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)是先進(jìn)的燃煤新技術(shù)，具有爐膛磨損小，工作壽命長(zhǎng)，燃燒更加充分，燃燒效率高、高效脫硫、NOX排放低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)單方便、尾部受熱面磨損少、運(yùn)行更經(jīng)濟(jì)等諸多優(yōu)勢(shì)。使用蘭炭作為燃料，更加環(huán)保。
未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，燃煤工業(yè)鍋爐仍將是我國(guó)的主導(dǎo)產(chǎn)品，隨著能源供應(yīng)結(jié)構(gòu)的變化和節(jié)能環(huán)保要求日益嚴(yán)格，采用清潔燃料和潔凈燃燒技術(shù)的高效、節(jié)能、低污染工業(yè)鍋爐將是產(chǎn)品發(fā)展的趨勢(shì)。
實(shí)現(xiàn)燃煤工業(yè)鍋爐大氣污染物超低排放優(yōu)化的意義
首先，燃煤工業(yè)鍋爐大氣污染物超低排放優(yōu)化當(dāng)中可以節(jié)約能源和資源。降低運(yùn)作成本提高其獲得利潤(rùn)，從而促進(jìn)企業(yè)的持續(xù)發(fā)展。
其次，實(shí)現(xiàn)燃煤工業(yè)鍋爐大氣污染物超低排放優(yōu)化，可以減少大氣污染物的排放，從而提高環(huán)境質(zhì)量，提高人們的生活質(zhì)量和生活水平。
最后，對(duì)大型燃煤工業(yè)鍋爐大氣污染物超低排放優(yōu)化技術(shù)的研究可以促進(jìn)我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高。進(jìn)而提高我國(guó)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，為維護(hù)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展安全提供更多的保障。
正能集團(tuán)與國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的蘭炭鍋爐技術(shù)企業(yè)形成戰(zhàn)略合作（大連旺佳新能源科技公司、吉林省蘭炭鍋爐制造有限公司、河北約翰節(jié)能設(shè)備科技有限公司 ），形成了“燃煤鍋爐技術(shù)改造＋蘭炭鍋爐設(shè)備提供＋蘭炭使用技術(shù)指導(dǎo)＋蘭炭穩(wěn)定供應(yīng)”的一條龍服務(wù)體系，致力于幫助國(guó)內(nèi)電站、供熱、造氣使用鍋爐企業(yè)在減煤換煤過(guò)程當(dāng)中，讓鍋爐節(jié)能減排與成本實(shí)現(xiàn)“雙降”。
李同一