發布時間：2022-03-31所屬分類：農業論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：為提高中小燃煤工業鍋爐效率，減少污染物排放，促進中小燃煤工業鍋爐的清潔高效發展，從清潔燃料替代、集中供熱替代、采用先進工業鍋爐技術、提高用煤質量4個減排途徑對中小燃煤工業鍋爐節能減排效果進行了分析，研究了4個節能減排途徑適用區域以及政策情景下節
摘要：為提高中小燃煤工業鍋爐效率，減少污染物排放，促進中小燃煤工業鍋爐的清潔高效發展，從清潔燃料替代、集中供熱替代、采用先進工業鍋爐技術、提高用煤質量4個減排途徑對中小燃煤工業鍋爐節能減排效果進行了分析，研究了4個節能減排途徑適用區域以及政策情景下節能減排效果。結果表明，中小燃煤工業鍋爐通過采用上述4個節能減排途徑，到2018年，可節約標煤7611萬tce，減少S02排放量196萬t，減少C02排放量14613萬t;到2030年可節約標煤11456萬tce，減少S02 排放量310萬t，減少CO，排放量21995萬t。
關鍵詞：中小燃煤工業鍋爐;節能減排;清潔燃料;集中供熱;先進鍋爐技術
O 引 言
根據發改環資[2014]245l號《關于印發燃煤鍋爐節能環保綜合提升工程實施方案的通知》，截至2012年底，我國在用燃煤工業鍋爐達46.7萬臺，總容量達178萬蒸t，年消耗原煤約7億t，占全國煤炭消耗總量的18%以上…。燃煤工業鍋爐規模小，效率低，為60%一65%，比國際先進水平低 15%【21;污染物排放濃度高，煙塵排放質量濃度一般在450 mg/m3，SO：排放質量濃度達到 1600 mg/m3，遠高于發達國家水平。燃煤工業鍋爐年排放煙塵、sO，分別約占全國排放總量的 33%、27%L3 J。燃煤工業鍋爐耗煤量大，污染嚴重，急需尋找適宜的途徑，促進燃煤工業鍋爐的節能減排。本文主要對燃煤工業鍋爐的清潔燃料替代、集中供熱替代、采用先進工業鍋爐技術、提高用煤質量4個節能減排途徑的節能減排效果、適宜發展區域進行了分析，通過分析預測，在政策驅動下，通過采用上述4個節能減排途徑，預計到 2030年可節約標煤11456萬tce，減少sO，排放量 310萬t，減少CO，排放量21995萬t。
1 中小燃煤鍋爐節能減排途徑
解決中小工業鍋爐節能減排問題主要有4個途徑：一是使用天然氣、電、生物質等清潔燃料替代燃煤;二是通過集中供熱替代;三是采用先進鍋爐技術和適用的煙氣凈化技術;四是通過分選加工改善用煤質量。
1.1 使用天然氣、生物質等清潔燃料替代燃煤
1)天然氣
燃氣工業鍋爐基本無sO：和粉塵排放，環境得到很大改善。目前，我國燃氣鍋爐占15%左右，鍋爐運行效率達94%，sO，排放質量濃度在38 mg/m3，煙塵排放質量濃度在5 m∥m3。4I，s0：、煙塵排放達到環保要求。
2)生物質成型燃料
生物質成型燃料可有效改善農林廢棄物的燃燒性能，其硫、氮和灰分較低，在配套的專用燃燒設備上應用，可實現清潔、高效燃燒，產生的SO：、NO。和煙塵較少。燃用生物質成型燃料，末端無需處理設施，運行效率在86%左右，SO：排放質量濃度在 30 m∥m3，煙塵排放質量濃度在20 m∥mM5}，sO：、煙塵排放達到環保要求。
1.2集中供熱替代
集中供熱主要包括熱電聯產、區域鍋爐房供熱。主要優勢包括：①提高能源利用率。熱電聯產綜合熱效率可達85%，區域鍋爐房的大型供熱鍋爐的熱效率可達80%～90%。6o。②有條件安裝高煙囪和煙氣凈化裝置，脫硫除塵效率可達90%。③減少工作人員及燃料、灰渣的運輸量和散落量，降低運行費用，改善環境衛生。④易于實現科學管理，提高供熱質量。
集中供熱的燃料以煤炭為主，也采用天然氣、燃油等燃料。近幾年，我國集中供熱發展較快，集中供熱量占我國供熱總量的30%左右。
1.3先進鍋爐技術
先進燃煤工業鍋爐技術包括煤粉鍋爐、水煤漿鍋爐、型煤工業鍋爐、循環流化床技術、鏈條爐優化改造技術等。
1)優質煤粉+煤粉鍋爐+煙氣凈化
目前，我國共應用高效煤粉鍋爐300套，總容量 110 3000蒸t(等效容量)，主要分布在山西、山東、廣西、江蘇、安徽等省。煤粉鍋爐效率最高，運行效率可達 90%以上，SO，排放質量濃度在577 m∥m3，煙塵排放質量濃度在40 mg/m軋7I，采用布袋除塵，煙塵排放量很低;由于采用低硫煤或爐內脫硫，排放滿足國家環境排放要求。
2)水煤漿+水煤漿鍋爐+煙氣凈化
目前，水煤漿鍋爐在我國沿海城市以及環保要求嚴格的城市得到了一定推廣。水煤漿鍋爐運行效率可達85%，SO：排放質量濃度在141 mg/m3，煙塵排放質量濃度在26 m∥m3‘8I，排放滿足國家環境排放要求。
3)低質原料型煤+專用鍋爐
型煤鍋爐具有明顯的固硫作用。一種低質原料型煤鍋爐采用特殊的低溫聚焰燃燒技術，燃用熱值較低的低質原料(如褐煤、煤泥、煤矸石、高硫煤以及秸稈、鋸末等)制成的型煤，固硫效率高， NO，排放濃度低。不需要配套除塵裝置和脫硫系統，不用引風機、鼓風機等設備，常壓運行，熱效率比傳統鏈條鍋爐高約20%，型煤專用鍋爐運行效率可達80%以上，S0：排放質量濃度在42 mg/m3，煙塵排放質量濃度在37 m∥m3L 9|，排放滿足國家環境排放要求。
4)循環流化床
循環流化床鍋爐燃燒穩定性好，燃燒強度和燃料效率高，燃料適應性廣，能使用劣質燃料，滿足我國鍋爐煤種供應多變、原煤直接燃燒比例高等特點。循環流化床運行效率可達78%左右，SO：排放質量濃度在716 mg/mMloj，煙塵排放質量濃度在 195 mg/m3，配套脫硫除塵裝置，排放滿足國家環境排放要求。
5)鏈條爐優化改造技術
鏈條爐優化改造后，運行效率可達75%左右，SO：排放質量濃度在646 mg/m3，煙塵排放質量濃度在183 mg/m虬11 J，配套脫硫除塵裝置，排放滿足國家環境排放要求。
1.4通過分選加工改善用煤質量
分選加工煤主要包括分選煤、動力配煤和固硫型煤。我國煤炭分選加工工藝發展迅速，技術成熟可靠。電站鍋爐和燃煤工業鍋爐也是分選加工煤應用最多的領域。
燃煤工業鍋爐燃用分選煤+動力配煤，鍋爐運行效率達80%;燃用固硫型煤熱效率可達75%。粉選煤+動力配煤硫分在0.7%，灰分在18%左右‘12 1。工業鍋爐燃用分選煤除塵率按90%計算，SO：排放質量濃度在1059 mg/m3，煙塵排放質量濃度在 133 m∥m3。固硫型煤固硫率以30%～40%，硫分 0.8%，灰分28%的型煤為例，工業鍋爐燃用固硫型煤除塵率按90%計算，SO：排放質量濃度在 535 mg/m3，煙塵排放質量濃度在50 mg/m3。
2 中小燃煤鍋爐節能減排情景分析
2.1基準情景分析
近年來，我國加大了對中小燃煤工業鍋爐的治理力度，包括集中供熱代替分散中小燃煤工業鍋爐采暖、天然氣等清潔燃料代替燃煤工業鍋爐等。但中小工業鍋爐的臺數及容量仍保持穩定增長，且短時期內，我國中小工業鍋爐仍以燃煤工業鍋爐為主。按照目前燃煤工業鍋爐的增速，考慮一定的先進技術推廣，預計中小燃煤工業鍋爐容量將會有小幅度增加。根據《關于印發燃煤鍋爐節能環保綜合提升工程實施方案的通知》，2018年，燃煤工業鍋爐熱效率平均提高6%。在國家政策推動下，中小燃煤工業鍋爐效率不斷提高，預計到2018年，中小燃煤工業鍋爐容量達180萬Mw，耗煤量維持在7億t;到 2025年，中小燃煤工業鍋爐容量約200萬Mw，耗煤量約7.2億t;到2030年，中小燃煤工業鍋爐容量約 220萬MW，耗煤量約7.35億t。中小燃煤工業鍋爐總量預測見表1。
2.2政策情景分析
在政策推動下，中小工業鍋爐的四大節能減排途徑(集中供熱替代、改善用煤質量、采用先進工業鍋爐及清潔燃料替代技術)得到了較大推廣。
1)清潔燃料替代
燃氣工業鍋爐的發展受到兩方面限制，一是天然氣的輸送管道限制，天然氣消費一般圍繞天然氣的生產地區;二是燃氣工業鍋爐的運行成本較高，適宜在一些環境要求嚴格、經濟實力較好的地區發展。
我國天然氣主要產地在西北、西南地區，陜西、四川和新疆分別占總產量的26.55%、26.12%和 22.83%。天然氣主要消費區域在西南、西北地區、環渤海、南部沿海、長三角、黃河中游地區，這些地區中小工業鍋爐容量占我國工業總容量的20%左右‘1 3。。對于地方環保要求不斷加嚴(如北京、上海、天津等)以及劃定“禁燃區”的重點城市適宜發展燃氣工業鍋爐，這些城市工業鍋爐容量占我國工業鍋爐總容量的10%左右。
國家對中小燃煤工業鍋爐采取強有力的政策措施，大幅度增加投入和監管以及地方環保要求的不斷嚴格，預計到2018年，上述地區中小工業鍋爐 60%左右采用燃氣工業鍋爐，屆時，我國燃氣工業鍋爐占工業鍋爐總容量的20%左右。到2025年，上述地區中小工業鍋爐70%左右采用燃氣工業鍋爐，燃氣工業鍋爐所占比例維持在20%。到2030年，上述地區中小工業鍋爐80%左右采用燃氣工業鍋爐，燃氣工業鍋爐占工業鍋爐總容量25%。
2)熱電聯產替代燃煤工業鍋爐
熱電聯產的發展受到機組的容量和供熱半徑的限制，大型熱電廠絕不允許建設在城市中，最多只能在距城市中心一定距離的郊區建設，這樣熱網管道的投資相當大，這些投資都將分攤在熱價上使熱價過高，而且供熱距離遠，造成供熱損失，影響熱電聯產的熱效率。熱電聯產適宜在我國華北、東北等冬季比較寒冷，供暖時間較長的城市發展，如吉林、遼寧、甘肅、河北、山西等地。這些地區工業鍋爐容量占我國工業鍋爐總容量的50%以上。我國南方地區一些城市也逐漸發展熱電聯產，新增建筑面積的 5%左右實現集中供熱¨4。。
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通過國家對分散中小燃煤工業鍋爐采取強有力的政策措施，大幅度增加投入和監管，加大集中供熱推廣力度，預計到2018年，上述地區集中供熱的供熱量占總供熱量的80%左右，其中熱電聯產供熱量占60%。到2025年，上述地區集中供熱的供熱量占總供熱量的90%左右，其中熱電聯產供熱量占 60%。到2030年，上述地區城市內基本實現集中供熱，供熱量占總供熱量的95%以上，其中熱電聯產供熱量占60%。
3)區域鍋爐房替代燃煤工業鍋爐
區域鍋爐房供熱范圍可大可小，能靈活適應負荷的變化。城市中心企業及熱電聯產管網覆蓋不了的區域適宜發展區域鍋爐房供熱。國家對分散中小燃煤工業鍋爐采取強有力的政策措施，大幅度增加投入和監管，加大集中供熱推廣力度，預計到2018 年，東北、華北等地區集中供熱的供熱量占總供熱量的80%左右，其中區域鍋爐房占40%。到2025年，東北、華北等地區集中供熱的供熱量占總供熱量的 90%左右，其中區域鍋爐房供熱量占40%。到2030 年，東北、華北等地區城市內基本實現集中供熱，供熱量占總供熱量的95%以上，其中區域鍋爐房供熱量占40%。
4)發展先進工業鍋爐技術
高效煤粉鍋爐初期投資較大，是常規鏈條爐的 1.5倍以上，適合于有一定實力的工業用戶、城市供熱中心。水煤漿鍋爐投資成本相對也比較高，主要適用于經濟發達且環保要求高，資源匱乏的地區，如珠三角、長三角地區等。型煤專用鍋爐由于受到燃料成型等工藝距離的限制，適宜在郊區離原料較近的地區，采暖、洗浴、飲用水、制冷等使用熱水鍋爐的行業應用。
通過對先進工業鍋爐技術的推廣，預計到2018 年，先進工業鍋爐供熱量占燃煤工業鍋爐總供熱量的25%;到2025年占30%;到2030年達到35%。
5)燃用分選加工煤
中小燃煤工業鍋爐只需經過簡單改造即可燃用分選煤和配煤，適用范圍較廣，可廣泛適用于采暖、供熱、供汽等。固硫型煤由于受到工藝限制，型煤的推廣一般在原料附近，適合于在中小城市、城鎮以及大城市的郊區推廣使用。
預計到2018年，燃用分選加工煤的燃煤工業鍋爐供熱量占鏈條爐總供熱量的58%，分選煤+配煤供熱比例約占50%，固硫型煤供熱比例占8%。到 2025年，燃用分選加工煤的燃煤工業鍋爐供熱量占鏈條爐總供熱量的83%，分選煤+配煤供熱比例約占75%，固硫型煤供熱比例占8%。到2030年，燃用分選加工煤的燃煤工業鍋爐供熱量占鏈條爐總供熱量的99%，分選煤+配煤供熱比例約占90%，固硫型煤供熱比例占9%。
2.3政策情景實施效果
以現有鏈條爐(10∥h，以原煤為燃料)為基準，比較采用清潔燃料替代、集中供熱、先進燃煤鍋爐以及燃用分選加工煤途徑的節能、減排效果。在國家采取強有力的政策措施，大幅度增加投入和監管的情況下，通過采用清潔燃料替代、集中供熱、先進燃煤鍋爐以及燃用分選加工煤4個節能減排途徑，到 2018年可節約標煤7611萬tce，減少S02排放196 萬L/a，減少cO，排放量14613萬L/a;到2025年可節約標煤9787萬tce，減少SO：排放280萬L/a，減少C0，排放量1879l萬L/a;到2030年可節約標煤 l 1456萬tce，減少S0：排放310萬∥a，減少C02排放量21995l萬L/a。
2018年、2025年、2030年中小工業鍋爐情況預測見表2～表4。
3結 論
1)燃煤工業鍋爐主要節能減排途徑包括清潔 112 燃料替代、集中供熱替代、采用先進工業鍋爐技術、提高用煤質量。燃氣工業鍋爐主要適宜在天然氣生產地區以及環境要求嚴格、經濟實力較好的地區發展;集中供熱適宜在我國華北、東北等冬季比較寒冷，供暖時間較長的城市發展;高效煤粉鍋爐適合于有一定實力的工業用戶、城市供熱中心;水煤漿鍋爐適用于經濟發達且環保要求高，資源匱乏的地區，如珠三角、長三角地區等;型煤專用鍋爐適宜在郊區離原料較近的地區，采暖、洗浴、飲用水、制冷等使用熱水鍋爐的行業應用;燃用分選煤和配煤，適用范圍較廣，可廣泛適用于采暖、供熱、供汽等。
2)國家采取強有力的政策措施，大幅度增加投入和監管的情況下，通過采用清潔燃料替代、集中供熱、先進燃煤鍋爐以及燃用分選加工煤4個節能減排途徑，到2018年可節約標煤7611萬tce，減少SO，排放196萬L/a，減少C0：排放量14613萬∥a;到 2025年可節約標煤9787萬tce，減少s02排放280 萬L/a，減少C0，排放量18791萬L/a;到2030年可節約標煤11456萬tce，減少s0：排放310萬L/a，減少CO：排放量219951萬L/a。——論文作者：王 春 晶1’2’3
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