烧煤锅炉也可清洁高效

　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?本报记者带着疑问，专程来到中国煤炭科工集团煤科院节能分院，一探究竟。
 
　　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。
 
　　记者了解到，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告诉记者，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。”王乃继向记者娓娓道来。
 
　　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。”王乃继向记者介绍。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。
 
　　记者了解到，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?(相关技术特点和技术指标见图1)
 
　　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。”多位相关人士向记者表示，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。
 
　　记者了解到，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/m3，二氧化硫200mg/m3，氮氧化物200mg/m3，汞及其化合物0.05mg/m3。
 
　　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/m3，二氧化硫20mg/m3，氮氧化物100mg/m3，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告诉记者，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，尚庆雨向记者透露，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。