“煤改气”呼声见涨 高效煤粉工业锅炉底气十足

2015-8-25中国能源报

  应对环境问题,目前国内很多地方开始压减燃煤,“煤改气”的呼声高涨,大有“一哄而上”的势头。现实的问题是,锅炉经过改造升级,是否能实现煤炭清洁高效利用?高效煤粉工业锅炉的庐山真面目又是怎样的?
  “煤改气”呼声见涨 高效煤粉工业锅炉底气十足
  国家能源局近期发布《煤炭清洁高效利用行动计划(2015-2020年)》(以下简称《计划》),明确了七方面重点任务,其中明确要求,实施燃煤锅炉提升工程,推广应用高效节能环保型锅炉。《计划》不仅要求加速淘汰落后锅炉,还要求提升锅炉污染治理水平,部分地区到2020年高效锅炉达50%以上。
  有数据统计显示,若以燃煤比例估算,全国燃煤造成的PM2.5,工业锅炉约占17%。当治霾成为全民诉求,传统燃煤工业锅炉就备受环保压力。锅炉经过改造升级,是否能实现煤炭清洁高效利用?高效煤粉工业锅炉的庐山真面目又是怎样的?
  为何是它?堪比燃气
  应对环境问题,目前国内很多地方开始压减燃煤,“煤改气”的呼声高涨,大有“一哄而上”的势头。但是现有国情下,全部实现煤改气是不现实的。专家指出,大面积进行煤改气,气源有限,容易产生“气荒”,同时,管网建设不到位,天然气管网在有限时间内,还不可能全部辐射到。此外,天然气价格比较贵,我国有很多劳动密集型、低附加值企业,煤改气导致一些企业没有利润,甚至出现亏损。 
  目前,我国燃煤锅炉点大面广,炉型普遍偏小,热效率比较低,一般只有55%-65%,而且污染比较严重,工作环境也比较差。在实施不了天然气供给的地方,是否就和清洁无缘了?
  “高效煤粉工业锅炉是一种和天然气互为备份、替换的一种锅炉,是一种‘燃气式’的煤粉工业锅炉。可以用煤的办法达到天然气的效果,没有天然气的地方,天然气不够的地方,就可以用它,效果甚至优于燃气锅炉。”煤科院节能分院院长尚庆雨给出了答案。
  据了解,传统的煤粉工业锅炉曾一度被遗弃。那么,他们的科研团队又是什么原因,再次聚焦煤粉工业锅炉并实现一个又一个的突破呢?
  煤科院节能分院副院长王乃继介绍,传统的煤粉工业锅炉仅仅是把煤磨成粉,六十年代有些锅炉房甚至没有磨粉机,直接喷进去烧就可以了。它的热效率虽然比链条炉高一点,但它的能耗问题、污染问题,都没有解决,原始排放污染物反而比链条炉还高,因此慢慢就不用了。但不用不等于燃烧方法不好,只不过它整个系统集成、配置等问题没有解决。然而,它采用室燃,燃烧方式是最先进的,这也是它后来存在下去的根本原因。
  “90年代末,光北京的烧煤锅炉就有一万多台,一到冬季,煤烟儿就特别重。我们去国外考察,无意中看到德国的煤粉工业锅炉,不仅排放少,而且工作环境相当好,也无人值守,我们开始都以为是燃气锅炉呢。那时就意识到,是时候把我们的锅炉问题也解决一下了。我们团队在99年,开启了高效煤粉工业锅炉的研发工作。”王乃继娓娓道来。
  有何优势?干净快捷
  高效煤粉工业锅炉一诞生,就吸引了众多客户。
  “我们实现了燃烧技术的突破,把室燃发挥到了极致。”王乃继介绍。几大核心技术中,高效煤粉工业锅炉最突出的两个,一个是浓相供粉燃烧,可以实现煤粉快速响应着火;另一个是燃烧器的设计研发,完全不同于传统煤粉锅炉的做法,是国内唯一采用逆喷方式的燃烧器。一般锅炉将燃料直接喷入炉内,但高效煤粉工业锅炉将煤粉喷入后又折回,将回喷时的最后部分煤粉点燃,如此反复供料,使煤粉达到自维持稳燃状态。
  煤科院节能分院在对全国煤质充分了解的基础上,利用在煤炭燃烧方面取得的大量科研成果,首先开发出0.5兆瓦的煤粉锅炉原理验证系统。2006年,开始进行工业示范,第一台容量每小时4蒸吨的高效煤粉工业锅炉在山西忻州师范学院建成投产;2007年,高效煤粉工业锅炉通过了由中国煤炭工业协会组织的专家鉴定,认定该技术为国内领先国际先进技术;同年,在大同市建了近20台高效煤粉工业锅炉;2008年在同煤集团建设了容量为每小时20蒸吨的工业示范系统;2009年,开始进行大面积推广应用。2012年以后,煤科院开始进行大型化、高参数、智能化高效煤粉工业锅炉的研发。
  技术的创新最终是要方便用户,高效煤粉工业锅炉拥有怎样的魅力来吸引用户呢?
  首先就是方便快捷。王乃继告诉记者,高效煤粉工业锅炉,说点火就点火,不超过3秒就可以着火。第二个就是干净卫生,采用办公化的操作式运行环境,可以实现非常优雅、白大褂式地操作。
  同时,高效煤粉工业锅炉实现了高效节能和清洁环保。该锅炉的污染物排放量和天然气相当,甚至低于天然气。独特的炉膛设计,还可以保证受热面不结渣、不落灰。
  此外,进行了安全改造。由于高效煤粉工业锅炉用的煤粉活性非常高,属于高挥发分煤,很容易自燃。采用冗余安全储存技术,就可以保证煤粉仓、燃料仓的安全。
  尚庆雨介绍,目前他们已经大概推广了500台套,1万蒸吨规模高效煤粉工业锅炉。他们科研团队研发的高效煤粉工业锅炉,已经基本形成3大系列,16个型号的产品,每个型号还有不同的规格,来不断满足市场需求。
  如何推广?不断创新
  经过多年的发展,高效煤粉工业锅炉已经拥有相当规模的工程实例。更由于其良好的环保效应、经济实用效果,已经具备了大面积推广的条件。但是,高效煤粉工业锅炉的推广,并不像想象中那样顺风顺水。
  “由于一些地方普遍提倡煤改气,不断减少煤炭消费,一些环保部门甚至‘谈煤色变’,一听锅炉需要烧煤,就对我们摆手说不,把我们拒之门外。”多位相关人士表示,部分地方环保部门,只要是涉煤项目,就“一杆子打翻一船人”,为煤粉工业锅炉大规模推广应用带来很大困难。尽管现在情况有所改善,但上述人士还是希望环保部门更趋理性,认识到煤炭也是可以清洁利用的。
  “煤和锅炉系统如何匹配,也是一个比较大的问题。如同买到车,却没有加油站,也是不行的。”尚庆雨指出,目前燃料的供应、制备、运输等问题,也是制约煤粉工业锅炉推广的因素。
  一些地方如果建设了制粉厂,没有用户,就没有收益;如果有了锅炉系统,没有燃料,又可能会遇到煤粉昂贵的情况,燃料在别人手上,就会容易节煤不省钱。
  此外,推广高效煤粉工业锅炉,初期投资比较大,尚庆雨指出,这需要创新商业模式。据悉,煤科院节能分院近年来不断优化和改进产品,来满足更多的客户需求。“为解决企业由于资金原因,延迟或无法改造的问题,我们还引进了合同能源管理方式,但目前该业务推广力度还不够。如果把它的综合优势发挥出来,推广将更为顺利。”尚庆雨介绍。
  他还指出,希望相关部门对自主装备研发、实验室建设以及检验监测设备的提升,给予一定的支持。另外,高效煤粉工业锅炉无论从工程设计还是加工制造,都没有标准,目前还是参照链条炉标准,应该尽快建立相应的锅炉标准。
  去年7月1日,国家环保总局制定,会同国家质量监督检验检疫总局共同颁布《锅炉大气污染物排放标准》,规定燃煤锅炉大气污染物排放浓度限值,而对重点地区锅炉大气污染物特别排放限值提出了更高要求:烟尘30mg/立方米,二氧化硫200mg/立方米,氮氧化物200mg/立方米,汞及其化合物0.05mg/立方米。
  尚庆雨介绍,他们在天津签了5台58兆瓦的锅炉,约定的排放标准是烟尘10mg/立方米,二氧化硫20mg/立方米,氮氧化物100mg/立方米,这个标准已经比上述特殊区域的排放标准还要苛刻。
  煤科院节能分院研发中心副主任梁兴表示,他们的理念是燃烧和污染物的脱除是协同的。下一步,他们将根据新制定的标准,主攻超低排放,进行污染物联合脱除。例如,比如将从毫克级布袋入手脱尘、针对不同地方要采用灵活的脱硫方式、低氮燃烧、烟气脱硝、将汞的指标控制在0.03以下……此外,煤科院节能分院还将与园区进行热电联供,并进一步研发大容量、高参数、智能化的炉型。
  为使更多企业受益,尚庆雨透露,他们将考虑进行核心设备的销售,加快新技术和产品应用到设备上,加快链条炉的改造。
  近年来,各项政策积极提倡煤炭高效清洁利用,并多次提及燃煤锅炉改造升级。尚庆雨表示,这是利好消息,但他也指出,这些政策能发挥多大作用,还要靠市场和时间来检验。

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