工業燃煤鍋爐如何清潔燃燒

王凡

工業燃煤鍋爐如何清潔燃燒

王凡

燃煤污染是我國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。

影響煤炭清潔利用的關鍵在兩頭：一頭是大量燃燒原煤，品種規格無法控制，鍋爐設備和燃燒技術無法保證燃燒效果；另一頭是環保部門要面對千家萬戶，執法難度大，企業對使用潔凈技術和配置環保設備沒有內在動力，排放污染得不到遏制。

中國能源研究會節能減排中心，提出了“工業鍋爐節能減排治理污染的系統解決方案”，可以徹底實現工業鍋爐清潔生產，推動能源生產消費革命。

此方案所有技術和措施及商業運行模式的集合，形成五位一體的新業態，成為徹底實現工業燃煤鍋爐清潔生產的保障體系。

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、揮發份、含汞及其化合物、熱值差別很大，沒有一種鍋爐能做到使所有煤種都能被高效清潔利用。不把燃料標準化，就很難做到高效清潔利用。所以燃料的清潔化、標準化尤其重要，對燃料污染物的源頭治理，是規范能源消費市場的重大改革，這是一場革命。

中國科學院李靜海院士領導研發的煤拔頭低溫熱解技術，是快速、清潔、量產潔凈煤的優選方法之一。

第二，采用新型高效環?！敖怦钊紵卞仩t。

空氣中有78%的氮氣，燃料在燃燒過程中要接觸大量的空氣，就會產生氮氧化物。一般燃燒溫度越高，產生的氮氧化物越多，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手之一，是我們治理霧霾遇到的勁敵。

解耦燃燒是燃燒技術的一場革命。由中國科學院李靜海院士領導發明的高效清潔解耦燃燒技術，是具有世界領先地位和自主知識產權的低氮燃燒技術。由于這種特殊的燃燒方式可以在燃燒過程中有效地抑制氮氧化物的產生，無需外加脫氮設施就可以使煙氣排放滿足天然氣鍋爐的排放標準。正常情況下，對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/標方，如再優化爐內燃燒過程，還可做到二氧化氮含量低于毫克/標方。

第三、按照“以熱定電”原則，發展以供熱為主、發電為輔的熱電聯產。

嚴格按照“以熱定電”的原則，配置背壓式汽輪發電機組，是改變原有工業鍋爐單一提供蒸汽，實現以供熱為主、發電為輔的熱電聯產，提高能源利用率的重要措施。

我國大型火電廠一般采用冷凝式機組，由于發電過程的需要，有大量的冷凝損失，電廠的平均綜合效率在37%左右，發電效率最好的上海外高橋第三電廠效率也不超過45%。而背壓式汽輪機發電機組是按照“以熱定電”的方式運行，供熱時才發電，不供熱時則不發電，以供熱為主業，電力是供熱的副產品，從而使綜合效率大大提高，可達85%以上。在丹麥等發達國家已全面實現了這樣的熱電聯產方式，大大提高了能源利用率。

工人在運煤。　CFP供圖

第四、對煤炭使用全生命周期的污染綜合治理，實現清潔利用煤炭。

我們提出堅持前端治理，優先集中清潔治理，實現全過程治理的治污流程。在煤炭使用全生命周期的各個環節，對煤炭產生的各種污染物，科學合理地、有針對性地分別治理，建立全過程治理的無縫治污流程。

使用“煤拔頭”低溫快速熱解技術對原煤集中清潔處理，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），潔凈煤用作工業鍋爐的標準化、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，在燃燒過程中可以有效抑制氮氧化物的生成，解決了燃燒過程最為頭疼的氮氧化物排放問題；最后再經過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到天然氣鍋爐排放最嚴格的限值要求。

第五、建立專業清潔能源生產供應中心。

建立專業化管理、社會化服務的清潔能源生產供應中心，逐步形成以供應清潔能源和提供專業節能減排服務的生產型服務類新興產業。

我們不能忽視，好的技術需要人來操作使用，好的裝置也需要有專業化的人員來管理和運營。這對于眾多中小企業來說，很難做到。尤其是對環保達標的要求，相當一部分的企業既缺少內在動力，又沒有能力運行好先進的環保設施。環保部門要面對各行各業的千家萬戶，也很難做到有效監管。這就要求我們創新建立一種既能滿足供應中小企業生產所需熱力，又能滿足高效環保生產要求，而且便于環保部門監管監督的清潔能源生產服務中心，逐步形成以供應清潔能源和提供專業節能減排服務的生產型服務類新興產業。

清潔能源生產服務中心，實行專業化管理，所有操作運行人員經過培訓，考試合格后上崗。集控中心還對各個生產服務中心實行集中監控，所有數據在線上傳并存儲，保證各服務中心安全高效運行和達標排放。各種污染物排放數據在線上傳給環保部門并向社會公開，環保部門可隨時檢查監測各類排放數據，實現所有數據可查、可追溯。

清潔能源生產供應中心，是為廣大中小企業提供社會化服務的機制創新的生產型服務類企業。這里不僅需要人們產能用能觀念的改變，還需要生產運行機制和管理機制和體制的改革。用戶可以無需投資，直接從服務中心購買熱力和電力。用戶也可參與投資或全部投資清潔能源生產中心，委托給專業公司建設、運營和管理，效益歸投資的用戶，運營管理方只收取運營費和管理費。

這樣就改變了過去中小企業家家自己燒鍋爐，環保部門挨門挨戶查排放的局面。為環保監察部門管住管好工業鍋爐煙氣排放，實現工業鍋爐清潔生產，創造了條件，提供了可能。

這樣的生產服務中心，還可以實現對相近中小企業的區域集中供熱，還可以進一步發展為向周邊社會提供熱力和電力的服務，大大減少低效小鍋爐的使用數量，為提高人民生活水平創造條件。

五位一體構成了一個完整的工業鍋爐清潔生產體系，實現工業鍋爐清潔生產，確保煤炭的清潔利用，推動我國能源生產和消費方式革命，這是貫徹黨的“十八大”精神，建設生態文明國家的實際行動。我們有理由相信，通過這項“我國最大的節能項目”的實施，可以減緩我國能源消耗總量和大氣污染物排放總量上升趨勢，繼而早日出現拐點，在滿足環境保護的前提下，實現國家經濟和人民生活的和諧發展。

（本文作者系中國能源研究會節能減排中心主任）