熱華能源 | 比燒天然氣還要干凈的燃煤清潔供熱

2018年新年伊始，春暖花開在即，采暖季亦趨近尾聲。在國家堅持綠色發展理念和持續加大生態環境保護力度推動下，為響應人民群眾渴望碧水藍天的強烈需求，作為“大氣十條”執行的目標年，在2017-2018采暖季各地紛紛打響清潔取暖的攻堅戰。藍天也是幸福，清潔取暖是人民群眾追求美好生活需要的重要內容，是民生工程，更是民心工程。經過各方努力，源頭治理初見成效，使通常一入冬便肆虐的霧霾退避三舍，空氣質量改善明顯，也成為近幾年來藍天最多的冬天。

但在為取得成績欣喜的同時，也要看到出現了不少問題，比如作為清潔采暖重要手段的氣代煤和電代煤，在京津冀及周邊各省市如火如荼的快速推進，僅河北省2017年就完成氣代煤231.8萬戶，超額完成替代任務，造成采暖用氣需求劇增20億方左右，北方多地拉響“氣荒”警報，氣價飛漲，老百姓拆了鍋爐卻無氣可用，導致部分家庭、學校等無法溫暖過冬，不但引起廣泛社會關注，也讓各方開始更加理性的思考，如何科學合理的推動清潔采暖工作。鑒于此，國家發展改革委、國家能源局等10部委及時發布《北方地區冬季清潔取暖規劃（2017-2021）》，提出支持因地制宜多種清潔能源應用,其中明確將清潔化燃煤（超低排放）列為與天然氣、電、地熱、生物質、太陽能、工業余熱、核能等一樣的清潔化能源。煤炭消費總量控制是能源發展戰略，但要在當前“革煤炭的命”不現實，這是由我國能源稟賦決定的。從能源戰略角度來說，把資源豐富的煤炭利用好，才是解決我國當前能源安全和環境問題的核心。

國家之所以推動采用天然氣替代燃煤，主要原因是天然氣是清潔能源，燃燒排放的污染物少，但天然氣價格貴、成本高、資源有限、對外依存度高，那么如果有一個技術可以實現煤炭的清潔高效燃燒，排放的污染物可以達到天然氣的標準甚至比天然氣還要清潔，是不是就可以不用大費周章的推動氣代煤、電代煤，從而不斷可以降低清潔取暖的成本，而且可以與我國的資源稟賦和能源供應結構更加匹配？答案是肯定的。清華大學張衍國教授研究團隊就掌握了這樣一個可以兼顧解決生態環境保護、能源供應安全和清潔采暖成本壓力難題的金鑰匙。

清華大學能源與動力工程系博士生導師、長聘教授張衍國老師帶領團隊，長期致力于煤炭、生物質和固體可燃廢棄物的清潔高效燃燒與熱轉化的技術研究和應用工作，研究團隊經過十幾年的科研和技術攻關，在全球范圍內首次提出了“三床兩返多流程”的循環流化床概念，突破國際上專家普遍認為不可能攻克的難關，實現了循環流化床燃燒的小型化，節能和環保技術指標達到國際領先水平，已獲得幾十項專利授權，并在2017年獲得了全國第十屆“發明創業獎”的特等獎。

多流程循環流化床技術基于獨特的技術原理與結構優勢，不但熱效率超高節能效果顯著，且初始排放超低，根據實施項目所在地環保局24小時在線監測顯示，可以輕松達到天然氣排放標準。該技術五個明顯優勢為：

 一是高效節能。采用的循環流化床燃燒分級技術、三段爐膛、兩級循環結構，通過反復物料循環，加大了鍋爐爐膛的有效燃燒高度，使燃料能夠充分的燃燒和換熱，確保鍋爐燃料的高燃盡率，熱效率能夠達到87%-91%，比傳統工業鍋爐高出25-30個百分點，節能效果顯著；

二是燃料的適應性廣。不但能燒煤炭（煙煤、褐煤、無煙煤、貧煤以及煤矸石），還能摻燒或者純燒中藥渣、咖啡渣、酒糟、煙梗、稻殼、玉米芯、造紙廢料等，與其他清潔供暖方式相比較，燃料支出成本較低； 

三是運行可靠性高。由于特殊爐體結構，將通常高溫分離改為中溫分離，避免了分離器后結焦和積灰等問題，且不同燃燒摻燒時可實現自平衡，運行可靠性高，操作簡單，大大降低了對運行工人的要求。

四是污染物初始排放低。采用兩級脫硝、兩級脫硫、兩級除塵，從而實現超低排放。爐內采用低溫、分級燃燒，初始NOx產生量低，采用非選擇性還原脫硝（SNCR）進一步降低NOx排放至50mg/m3以下；爐內石灰石粗脫硫，可以低成本高效率脫除85%的硫，可以進一步降低尾部精脫硫裝置的投資和運行成本，實現SO2排放低于35mg/m3；采用一級慣性粗除塵+二級高效布袋除塵或電袋除塵器，除塵效果好、運行費用低，煙塵排放可控制在5mg/m3以內，比《鍋爐大氣污染物排放標準》（GB 13271-2014）中天然氣鍋爐排放的要求還要低很多。

五是經濟性更好。首先采用燃煤采暖比天然氣、電力等相比具有更好的經濟性；其次，即使同樣以煤炭為燃料，該技術可以達到比鏈條爐和普通循環流化床熱效率更高，達到同樣的熱效率又不像工業煤粉鍋爐對煤質要求那么高，可以燃用品質更差的煤，因為可以少燒煤燒差煤，經濟性更好；同時由于爐內脫硫、脫硝，鍋爐污染物初始排放更低，達到超低排放指標付出的成本比鏈條爐低50%，比普通循環流化床低30%，比工業煤粉鍋爐低20%。

按照黨的十九大的要求，污染防治是未來３年重點抓好決勝全面建成小康社會的三大攻堅戰之一，小康全面不全面，生態環境質量是關鍵。打好污染防治攻堅戰的關鍵是打贏藍天保衛戰，清潔化燃煤采暖就是從源頭進行治理的重要舉措。如果采用煤炭清潔高效燃燒技術，可以比燃燒天然氣還清潔，也就沒必要全部將燃煤改為天然氣或電力了。同時還可以降低用能成本，確保老百姓“用得上”、“用得起”、“用得好”。

清潔化燃煤技術是當前世界各國解決環境問題的主導技術之一，也是國際上清潔燃燒技術競爭的一個重要領域。燃煤多流程循環流化床技術可以同時實現更高的能源利用效率和更低的污染物排放，是推動煤炭成為清潔能源的重要手段，也是適應中國能源供給結構，實現天更藍、山更綠、水更清、生態環境更美好的重要支撐。