“以煤為主是符合我國資源稟賦條件、不可變化的事實(shí)，其他替代能源只能是輔助能源，而不能成為主力。”日前接受本報(bào)記者采訪時(shí)，中國工程院院士、清華大學(xué)教授倪維斗再次呼吁，重視煤炭清潔高效利用。依托先進(jìn)的節(jié)能環(huán)保技術(shù)，讓煤炭燃燒更清潔，更加環(huán)境友好。
外表一團(tuán)黑，燃燒一團(tuán)灰——傳統(tǒng)觀念中，煤炭與清潔很難劃上等號(hào)。然而，隨著清潔利用技術(shù)越來越普及，煤炭高排放、高污染形象正在得到扭轉(zhuǎn)，甚至一些領(lǐng)域，燃煤排放指標(biāo)可比肩天然氣。近日，來自科研院所、煤炭行業(yè)、環(huán)保企業(yè)的業(yè)內(nèi)人士，從不同角度向記者展示了部分新技術(shù)。
“燃煤機(jī)組超低排放關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)及應(yīng)用”項(xiàng)目
——獲國家技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)
“我國煤炭資源雖分布較廣，但總體質(zhì)量并不高，其復(fù)雜多樣性是清潔利用過程中必須解決的問題。此前引入國外清潔利用技術(shù)，一個(gè)軟件包就要花上百萬美元，買回來還可能出現(xiàn)‘水土不服’的情況，適應(yīng)性較差。”項(xiàng)目牽頭人、浙江大學(xué)能源工程學(xué)院院長高翔感慨。
記者了解到，在不少發(fā)電企業(yè)，高灰份煤、高硫煤等劣質(zhì)煤使用量大，導(dǎo)致燃燒特性及污染物排放非常復(fù)雜，相關(guān)環(huán)保裝置須符合中國“煤情”要求。另一方面，我國燃煤電廠經(jīng)常面臨負(fù)荷變化頻繁的運(yùn)行環(huán)境，對(duì)清潔利用裝置的運(yùn)行適應(yīng)性和可靠性相應(yīng)提出更高要求。從成本角度來說，煤炭清潔利用技術(shù)和裝備既需高效又要低廉。
對(duì)此，“燃煤機(jī)組超低排放關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)及應(yīng)用”項(xiàng)目以超低排放新工藝為基礎(chǔ)，形成了一套多污染物高效協(xié)同脫除集成系統(tǒng)。同時(shí)，還研發(fā)出多功能的脫硝系列技術(shù)，及細(xì)顆粒物高效脫除技術(shù)，分別解決燃煤機(jī)組脫硫效率低、顆粒物排放高等難題。
“只需短短幾十秒，煙氣就可‘跑完’整套系統(tǒng)，二氧化硫、氮氧化物、顆粒物等污染物隨之濾掉。與國家標(biāo)準(zhǔn)相比，三者排放分別低于標(biāo)準(zhǔn)83%、5%、67%，甚至優(yōu)于天然氣發(fā)電排放的限值要求。”高翔介紹。更重要的是，該系統(tǒng)不會(huì)增加機(jī)組負(fù)擔(dān)，設(shè)備投資和運(yùn)維成本勻攤后，每度電成本僅增加1分錢左右。
目前，該項(xiàng)目已在全國10余省市、不同等級(jí)的燃煤機(jī)組及中小熱電機(jī)組中規(guī)模化應(yīng)用，累計(jì)裝機(jī)容量超過1億千瓦。
“煤炭漿體化+懸浮流化床”技術(shù) ——為城鎮(zhèn)集中供熱提供新模式
在 國家能源局印發(fā)的《煤炭清潔高效利用行動(dòng)計(jì)劃(2015-2020)》中，“水煤漿技術(shù)”先后4次被點(diǎn)名提及，其推廣應(yīng)用也在近年漸成趨勢(shì)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國煤炭漿體化用量已突破3000萬噸/年，目前多用于煤化工、工業(yè)鍋爐等領(lǐng)域。
而在清華大學(xué)與青島特利爾環(huán)保股份有限公司(下稱“特利爾”)的合作下，煤炭漿體化技術(shù)另辟蹊徑，通過與懸浮流化床鍋爐相結(jié)合，為城鎮(zhèn)集中供暖提供了新路徑。“水煤漿鍋爐的燃料不是煤炭，而是水煤漿，由65%的煤、34%的水和1%的添加劑構(gòu)成。燃料混合后進(jìn)入懸浮流化床，幾乎可達(dá)100%燃燒，既省去前端的煤場(chǎng)、輸送帶建設(shè)，后端也不會(huì)產(chǎn)生煤渣，免去除渣等工序。”特利爾董事長李瑞國告訴記者。
該技術(shù)的最大特色是無需額外加裝凈化裝置，通過自身低溫燃燒過程，爐內(nèi)便可完成脫硫脫硝環(huán)節(jié)，有效抑制氮氧化物生成。統(tǒng)計(jì)顯示，該裝置爐內(nèi)脫硫效率可達(dá)98%，煤含硫量在0.6%以下，二氧化硫原始排放控制在35毫克/標(biāo)準(zhǔn)立方米以內(nèi)，遠(yuǎn)低于現(xiàn)行燃煤鍋爐排放標(biāo)準(zhǔn)。
“通過不斷改進(jìn)，鍋爐目前所需煤種不再局限于應(yīng)用之初的精選煤，普通煙煤、褐煤均可使用，大大降低使用門檻，同時(shí)卻不會(huì)加重排放。”李瑞國以較早推行的濟(jì)南市領(lǐng)秀城小區(qū)為例介紹，相比傳統(tǒng)鍋爐，新型水煤漿鍋爐在同等供暖條件下，每個(gè)采暖季可節(jié)約標(biāo)煤7530噸，減排二氧化碳2萬多噸、二氧化硫600多噸。節(jié)能率達(dá)20%的同時(shí)，環(huán)保運(yùn)行成本降低70%左右。
節(jié)能環(huán)保型煤泥循環(huán)流化床 ——從源頭減排的低成本路線 同樣致力于清潔利用技術(shù)探索的，還有煤企自身。即便是有21年歷史的“老資格”東灘礦電廠也不例外。
“國內(nèi)首臺(tái)100%燃用煤泥75噸/小時(shí)循環(huán)流化床鍋爐就在我們這兒投運(yùn)，當(dāng)時(shí)技術(shù)可謂國際領(lǐng)先。”兗礦集團(tuán)東灘礦電廠廠長張明華坦言，隨著時(shí)間推移、設(shè)備老化及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)提高，鍋爐各項(xiàng)性能、環(huán)保指標(biāo)均難以滿足現(xiàn)行要求。為此，一場(chǎng)“藍(lán)天工程”拉開帷幕，首先是對(duì)電廠3號(hào)鍋爐的改造。
工程選用了中國工程院院士岳光溪牽頭研發(fā)的“基于流態(tài)重構(gòu)的節(jié)能環(huán)保超低排放型循環(huán)流化床鍋爐”技術(shù)。改造后，燃料100%采用低熱值煤泥，并加入自主生產(chǎn)的脫硫劑，按精確配比加入爐內(nèi)，經(jīng)充分循環(huán)反應(yīng)，使二氧化硫、氮氧化物達(dá)到超低排放的最佳循環(huán)流化燃燒狀態(tài)，由此把污染物原始排放濃度降至最低。脫硫效率超過95%，脫硝效率達(dá)70%以上。
“通過傳統(tǒng)鍋爐，二氧化硫、當(dāng)氧化物只能控制在200毫克/立方米左右，循環(huán)流化床技術(shù)可將這些數(shù)值降到幾十毫克，達(dá)到超低排放標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，還可協(xié)同處理三氧化硫、汞及其化合物。”岳光溪表示。
而在熱效率、煤耗均達(dá)大型高效火電機(jī)組的同時(shí)，該技術(shù)環(huán)保成本僅為0.03元/千瓦時(shí)，完全實(shí)現(xiàn)大型機(jī)組環(huán)?？?jī)效水平，發(fā)電成本隨之降低0.02元/千瓦時(shí)。“這標(biāo)志著我廠已形成以源頭控制為主，煙氣凈化為輔的低成本清潔煤技術(shù)路線，構(gòu)建了涵蓋煤炭坑口、爐口、煙口的全過程煤炭清潔利用技術(shù)體系。”張明華笑稱，“由于是新技術(shù)，大家一開始還有點(diǎn)排斥，現(xiàn)在都爭(zhēng)著來3號(hào)鍋爐。”
集多種燃料為一體化的高效鍋爐技術(shù)
——“以廢治廢”突破中小鍋爐治理難題 在大氣污染防治中，中小型燃煤鍋爐因受燃燒效率低、環(huán)保設(shè)備不健全、管理水平落后等制約，成為“重災(zāi)區(qū)”之一。除直接拆除外，能否實(shí)現(xiàn)中小鍋爐清潔化改造?一項(xiàng)名為“高效粉體工業(yè)鍋爐微排放一體化系統(tǒng)”的技術(shù)，或可給出參考。
這項(xiàng)由西安交通大學(xué)與福建永恒能源管理有限公司聯(lián)合研發(fā)的系統(tǒng)技術(shù)，集潔凈煤粉、生物質(zhì)粉、污泥粉、燃?xì)獾榷喾N燃料為一體，專用于中小型工業(yè)鍋爐。“也就是說，一套系統(tǒng)可選用多用燃料，不會(huì)因某一類燃料的缺失而影響運(yùn)行，更具安全保障。而且，該系統(tǒng)吃的是‘粗糧’，可根據(jù)各地煤質(zhì)情況進(jìn)行調(diào)整，不受煤質(zhì)限制。”負(fù)責(zé)人趙紿淇介紹，系統(tǒng)綜合能效可達(dá)85%以上，節(jié)電量在25%-30%，同時(shí)利用系統(tǒng)水循環(huán)，可實(shí)現(xiàn)工業(yè)廢水無外排。
在排放方面，該系統(tǒng)自帶除塵、脫硫一體凈化塔，燃煤產(chǎn)生的粉煤灰可直接進(jìn)入塔內(nèi)，其中的堿性物質(zhì)“變廢為寶”，可作為脫硫劑參與減排。“這樣一來，既不用外加脫硫劑，也無需增設(shè)脫硫設(shè)備，真正實(shí)現(xiàn)了‘以廢治廢’。脫硫后的產(chǎn)物包括粉煤灰、硫酸鈣及其他鹽類混合物，我們通過渣漿泵將其送至全自動(dòng)陶瓷漿體脫水機(jī)，真空脫水處理至15%含水量，避免揚(yáng)塵生產(chǎn)。脫水后的物質(zhì)還可作為城市海綿磚配料，不會(huì)產(chǎn)生二次固廢污染。”趙紿淇解釋。
根據(jù)統(tǒng)計(jì)，系統(tǒng)脫硫效率可達(dá)99%，二氧化硫排放濃度不超過20毫克/立方米，低于國家要求的燃?xì)忮仩t排放標(biāo)準(zhǔn)。
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