王凡

工業(yè)燃煤鍋爐如何清潔燃燒

王凡

燃煤污染是我國(guó)大氣污染的主要源頭。大氣中60%以上的粉塵、70%以上的二氧化硫、50%的氮氧化物都與煤炭燃燒有關(guān)。

影響煤炭清潔利用的關(guān)鍵在兩頭：一頭是大量燃燒原煤，品種規(guī)格無(wú)法控制，鍋爐設(shè)備和燃燒技術(shù)無(wú)法保證燃燒效果；另一頭是環(huán)保部門(mén)要面對(duì)千家萬(wàn)戶(hù)，執(zhí)法難度大，企業(yè)對(duì)使用潔凈技術(shù)和配置環(huán)保設(shè)備沒(méi)有內(nèi)在動(dòng)力，排放污染得不到遏制。

中國(guó)能源研究會(huì)節(jié)能減排中心，提出了“工業(yè)鍋爐節(jié)能減排治理污染的系統(tǒng)解決方案”，可以徹底實(shí)現(xiàn)工業(yè)鍋爐清潔生產(chǎn)，推動(dòng)能源生產(chǎn)消費(fèi)革命。

此方案所有技術(shù)和措施及商業(yè)運(yùn)行模式的集合，形成五位一體的新業(yè)態(tài)，成為徹底實(shí)現(xiàn)工業(yè)燃煤鍋爐清潔生產(chǎn)的保障體系。

第一，全面推廣使用潔凈煤。

用潔凈煤（低硫低灰的煤基清潔固體燃料）替代原煤作為燃料，這是從源頭上解決煤炭清潔利用的重要措施。原煤的含灰、含硫、含水、揮發(fā)份、含汞及其化合物、熱值差別很大，沒(méi)有一種鍋爐能做到使所有煤種都能被高效清潔利用。不把燃料標(biāo)準(zhǔn)化，就很難做到高效清潔利用。所以燃料的清潔化、標(biāo)準(zhǔn)化尤其重要，對(duì)燃料污染物的源頭治理，是規(guī)范能源消費(fèi)市場(chǎng)的重大改革，這是一場(chǎng)革命。

中國(guó)科學(xué)院李靜海院士領(lǐng)導(dǎo)研發(fā)的煤拔頭低溫?zé)峤饧夹g(shù)，是快速、清潔、量產(chǎn)潔凈煤的優(yōu)選方法之一。

第二，采用新型高效環(huán)?！敖怦钊紵卞仩t。

空氣中有78%的氮?dú)?，燃料在燃燒過(guò)程中要接觸大量的空氣，就會(huì)產(chǎn)生氮氧化物。一般燃燒溫度越高，產(chǎn)生的氮氧化物越多，并且氮氧化物一旦生成就很難消除。而氮氧化物又是造成大氣霧霾污染的罪魁禍?zhǔn)种?，是我們治理霧霾遇到的勁敵。

解耦燃燒是燃燒技術(shù)的一場(chǎng)革命。由中國(guó)科學(xué)院李靜海院士領(lǐng)導(dǎo)發(fā)明的高效清潔解耦燃燒技術(shù)，是具有世界領(lǐng)先地位和自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的低氮燃燒技術(shù)。由于這種特殊的燃燒方式可以在燃燒過(guò)程中有效地抑制氮氧化物的產(chǎn)生，無(wú)需外加脫氮設(shè)施就可以使煙氣排放滿足天然氣鍋爐的排放標(biāo)準(zhǔn)。正常情況下，對(duì)排放煙氣不作任何脫氮處理，二氧化氮含量就可以低于150毫克/標(biāo)方，如再優(yōu)化爐內(nèi)燃燒過(guò)程，還可做到二氧化氮含量低于毫克/標(biāo)方。

第三、按照“以熱定電”原則，發(fā)展以供熱為主、發(fā)電為輔的熱電聯(lián)產(chǎn)。

嚴(yán)格按照“以熱定電”的原則，配置背壓式汽輪發(fā)電機(jī)組，是改變?cè)泄I(yè)鍋爐單一提供蒸汽，實(shí)現(xiàn)以供熱為主、發(fā)電為輔的熱電聯(lián)產(chǎn)，提高能源利用率的重要措施。

我國(guó)大型火電廠一般采用冷凝式機(jī)組，由于發(fā)電過(guò)程的需要，有大量的冷凝損失，電廠的平均綜合效率在37%左右，發(fā)電效率最好的上海外高橋第三電廠效率也不超過(guò)45%。而背壓式汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組是按照“以熱定電”的方式運(yùn)行，供熱時(shí)才發(fā)電，不供熱時(shí)則不發(fā)電，以供熱為主業(yè)，電力是供熱的副產(chǎn)品，從而使綜合效率大大提高，可達(dá)85%以上。在丹麥等發(fā)達(dá)國(guó)家已全面實(shí)現(xiàn)了這樣的熱電聯(lián)產(chǎn)方式，大大提高了能源利用率。

工人在運(yùn)煤?！FP供圖

第四、對(duì)煤炭使用全生命周期的污染綜合治理，實(shí)現(xiàn)清潔利用煤炭。

我們提出堅(jiān)持前端治理，優(yōu)先集中清潔治理，實(shí)現(xiàn)全過(guò)程治理的治污流程。在煤炭使用全生命周期的各個(gè)環(huán)節(jié)，對(duì)煤炭產(chǎn)生的各種污染物，科學(xué)合理地、有針對(duì)性地分別治理，建立全過(guò)程治理的無(wú)縫治污流程。

使用“煤拔頭”低溫快速熱解技術(shù)對(duì)原煤集中清潔處理，可以除去原煤中大部分的硫和灰，除去全部的汞及其化合物，生成潔凈煤（半焦），潔凈煤用作工業(yè)鍋爐的標(biāo)準(zhǔn)化、清潔化燃料，也減少了污染后處理的壓力；解耦燃燒鍋爐以其特定的燃燒方式，在燃燒過(guò)程中可以有效抑制氮氧化物的生成，解決了燃燒過(guò)程最為頭疼的氮氧化物排放問(wèn)題；最后再經(jīng)過(guò)一體化超凈脫硫除塵裝置處理煙氣，排放煙氣的污染物含量可確保達(dá)到天然氣鍋爐排放最嚴(yán)格的限值要求。

第五、建立專(zhuān)業(yè)清潔能源生產(chǎn)供應(yīng)中心。

建立專(zhuān)業(yè)化管理、社會(huì)化服務(wù)的清潔能源生產(chǎn)供應(yīng)中心，逐步形成以供應(yīng)清潔能源和提供專(zhuān)業(yè)節(jié)能減排服務(wù)的生產(chǎn)型服務(wù)類(lèi)新興產(chǎn)業(yè)。

我們不能忽視，好的技術(shù)需要人來(lái)操作使用，好的裝置也需要有專(zhuān)業(yè)化的人員來(lái)管理和運(yùn)營(yíng)。這對(duì)于眾多中小企業(yè)來(lái)說(shuō)，很難做到。尤其是對(duì)環(huán)保達(dá)標(biāo)的要求，相當(dāng)一部分的企業(yè)既缺少內(nèi)在動(dòng)力，又沒(méi)有能力運(yùn)行好先進(jìn)的環(huán)保設(shè)施。環(huán)保部門(mén)要面對(duì)各行各業(yè)的千家萬(wàn)戶(hù)，也很難做到有效監(jiān)管。這就要求我們創(chuàng)新建立一種既能滿足供應(yīng)中小企業(yè)生產(chǎn)所需熱力，又能滿足高效環(huán)保生產(chǎn)要求，而且便于環(huán)保部門(mén)監(jiān)管監(jiān)督的清潔能源生產(chǎn)服務(wù)中心，逐步形成以供應(yīng)清潔能源和提供專(zhuān)業(yè)節(jié)能減排服務(wù)的生產(chǎn)型服務(wù)類(lèi)新興產(chǎn)業(yè)。

清潔能源生產(chǎn)服務(wù)中心，實(shí)行專(zhuān)業(yè)化管理，所有操作運(yùn)行人員經(jīng)過(guò)培訓(xùn)，考試合格后上崗。集控中心還對(duì)各個(gè)生產(chǎn)服務(wù)中心實(shí)行集中監(jiān)控，所有數(shù)據(jù)在線上傳并存儲(chǔ)，保證各服務(wù)中心安全高效運(yùn)行和達(dá)標(biāo)排放。各種污染物排放數(shù)據(jù)在線上傳給環(huán)保部門(mén)并向社會(huì)公開(kāi)，環(huán)保部門(mén)可隨時(shí)檢查監(jiān)測(cè)各類(lèi)排放數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)所有數(shù)據(jù)可查、可追溯。

清潔能源生產(chǎn)供應(yīng)中心，是為廣大中小企業(yè)提供社會(huì)化服務(wù)的機(jī)制創(chuàng)新的生產(chǎn)型服務(wù)類(lèi)企業(yè)。這里不僅需要人們產(chǎn)能用能觀念的改變，還需要生產(chǎn)運(yùn)行機(jī)制和管理機(jī)制和體制的改革。用戶(hù)可以無(wú)需投資，直接從服務(wù)中心購(gòu)買(mǎi)熱力和電力。用戶(hù)也可參與投資或全部投資清潔能源生產(chǎn)中心，委托給專(zhuān)業(yè)公司建設(shè)、運(yùn)營(yíng)和管理，效益歸投資的用戶(hù)，運(yùn)營(yíng)管理方只收取運(yùn)營(yíng)費(fèi)和管理費(fèi)。

這樣就改變了過(guò)去中小企業(yè)家家自己燒鍋爐，環(huán)保部門(mén)挨門(mén)挨戶(hù)查排放的局面。為環(huán)保監(jiān)察部門(mén)管住管好工業(yè)鍋爐煙氣排放，實(shí)現(xiàn)工業(yè)鍋爐清潔生產(chǎn)，創(chuàng)造了條件，提供了可能。

這樣的生產(chǎn)服務(wù)中心，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)相近中小企業(yè)的區(qū)域集中供熱，還可以進(jìn)一步發(fā)展為向周邊社會(huì)提供熱力和電力的服務(wù)，大大減少低效小鍋爐的使用數(shù)量，為提高人民生活水平創(chuàng)造條件。

五位一體構(gòu)成了一個(gè)完整的工業(yè)鍋爐清潔生產(chǎn)體系，實(shí)現(xiàn)工業(yè)鍋爐清潔生產(chǎn)，確保煤炭的清潔利用，推動(dòng)我國(guó)能源生產(chǎn)和消費(fèi)方式革命，這是貫徹黨的“十八大”精神，建設(shè)生態(tài)文明國(guó)家的實(shí)際行動(dòng)。我們有理由相信，通過(guò)這項(xiàng)“我國(guó)最大的節(jié)能項(xiàng)目”的實(shí)施，可以減緩我國(guó)能源消耗總量和大氣污染物排放總量上升趨勢(shì)，繼而早日出現(xiàn)拐點(diǎn)，在滿足環(huán)境保護(hù)的前提下，實(shí)現(xiàn)國(guó)家經(jīng)濟(jì)和人民生活的和諧發(fā)展。

（本文作者系中國(guó)能源研究會(huì)節(jié)能減排中心主任）