過程工程所中小型解耦燃煤鍋爐集中供熱技術(shù)研究獲進展

　　最近，以中國科學(xué)院過程工程研究所開發(fā)的解耦燃燒技術(shù)為核心建立的“河北省固安縣南趙各莊村解耦燃煤鍋爐集中供熱示范工程”順利通過專家組的驗收。該系統(tǒng)解決了農(nóng)村或城郊的中小型集中清潔高效供熱的問題，系統(tǒng)熱效率高，供熱質(zhì)量高，經(jīng)濟性和安全性好，污染物排放低，煙氣排放接近甚至達到燃氣鍋爐的排放標(biāo)準(zhǔn)。大力推廣解耦燃煤鍋爐集中供熱技術(shù)，不僅可以有效降低農(nóng)村或城郊散煤燃燒污染物的排放，而且還能大大提高廣大農(nóng)民以及城郊居民的生活質(zhì)量，并助推新農(nóng)村建設(shè)。

　　在我國農(nóng)村和城郊地區(qū)至少有2億人采用相對分散的燃煤供熱方式。為改變這種低效高污染的供熱狀況，人們嘗試了利用包括天然氣、太陽能和生物質(zhì)能等在內(nèi)的各種措施。但由于天然氣價格逐漸與國際接軌，且這些地區(qū)還存在供氣管線長和終端用戶密度低等問題，因而采用天然氣供熱的燃料成本將是燃煤成本的3-5倍。采用太陽能集熱器供熱一般需要利用電能來補充供熱，而我國燃煤發(fā)電占總發(fā)電量的約75%，且平均供電效率還不到38%，因此太陽能集熱器供熱技術(shù)不僅經(jīng)濟性較差，而且環(huán)境效益也不好。生物質(zhì)能量密度低，收集、存儲以及運輸成本高，且其燃燒后的灰塵排放較難治理，雖然利用生物質(zhì)發(fā)酵產(chǎn)沼氣技術(shù)較為成熟，但主要用于炊事，而且冬季產(chǎn)沼氣的能力遠遠滿足不了供熱的需求。因此，上述各種供熱技術(shù)很難在農(nóng)村或城郊地區(qū)進行大面積推廣。

　　國內(nèi)能源結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟發(fā)展?fàn)顩r決定了采用清潔高效的中小型燃煤鍋爐將是降低分散熱用戶污染物排放的現(xiàn)實有效途徑。如果不對現(xiàn)有燃煤鍋爐進行升級換代和專業(yè)化管理，其低效率、高污染和安全隱患多的問題對環(huán)境造成的影響將數(shù)倍于其燃料消耗所占的比例。實際上，雖然中小型燃煤鍋爐污染治理無法達到電站鍋爐那樣高的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，但相比大型鍋爐的單位減排投入要小很多。因此，無論是從經(jīng)濟性還是可行性方面來說，在廣大農(nóng)村或城郊地區(qū)普及諸如解耦燃燒等清潔高效的中小型燃煤鍋爐集中供熱技術(shù)都具有重要的意義。

　　解耦燃燒技術(shù)由過程工程所發(fā)明，是目前國內(nèi)外唯一可以有效降低NO_x排放的高效中小型燃煤實用技術(shù)。

　　高溫富氧有利于提高燃料燃燒效率，但會增大NO_x的排放，反之亦然。解耦燃燒技術(shù)通過使煤先后經(jīng)過低溫還原氣氛下的低氮燃燒和高溫氧化條件下的可燃物燃盡兩個過程，實現(xiàn)了煤炭自身產(chǎn)生的熱解氣和半焦的混合燃燒，從而有效抑制了燃燒過程中的NO_x生成。與傳統(tǒng)燃煤爐相比，中小型解耦燃煤爐NO_x排放降低了30%-45%，排煙林格曼黑度小于1，完全達到“無煙排放”標(biāo)準(zhǔn)。倘若使用優(yōu)質(zhì)煤并配套新型高效除塵脫硫設(shè)備，中小型解耦燃煤鍋爐的NO_x、SO_x和煙塵等污染物排放指標(biāo)可達到燃氣排放標(biāo)準(zhǔn)。中小型解耦燃煤鍋爐燃燒穩(wěn)定，燃盡率高，排煙溫度和過量空氣系數(shù)低，相對傳統(tǒng)爐節(jié)煤量可達20%-30%，并可直接燃用未經(jīng)成型加工的生物質(zhì)，使司爐工的操作強度大幅降低。此外，解耦爐在較小的通風(fēng)阻力下實現(xiàn)了很高的換熱效率，因而爐體尺寸小，使用壽命長。

　　解耦燃燒技術(shù)已成功應(yīng)用于國內(nèi)外多個項目的建設(shè)，得到了各方的高度好評。2014年7月，在河北省委副書記趙勇的關(guān)心和推動下，河北省將“解耦燃燒小型集中供熱方案”列入“河北省農(nóng)村面貌改造提升行動”中，在廊坊市固安縣溫泉園區(qū)南趙各莊村建立了示范工程。該示范工程在2015年5月獲得專家組驗收通過，并且與會專家一致認(rèn)為，大力推廣“中小型解耦燃煤鍋爐集中供熱系統(tǒng)”是解決我國分散供熱污染問題的當(dāng)務(wù)之急。

　　要實現(xiàn)分散熱用戶節(jié)能減排的重大突破，應(yīng)該重點在我國廣大農(nóng)村和城郊地區(qū)推廣應(yīng)用解耦燃燒中小型集中供熱系統(tǒng)。

　　首先，要對分散熱用戶供熱進行集中專業(yè)化管理。譬如，由行業(yè)專家為供熱系統(tǒng)用戶提供咨詢和設(shè)計，并對司爐人員進行統(tǒng)一管理和定期培訓(xùn)，支持專業(yè)技術(shù)部門對相關(guān)產(chǎn)品進行持續(xù)研發(fā)和技術(shù)攻關(guān)等。這不僅有利于提高行業(yè)技術(shù)水平，使解耦燃燒和煙氣凈化等先進技術(shù)手段得以成功應(yīng)用，還使燃煤質(zhì)量控制成為可能，從而降低水電損耗，增加鍋爐使用壽命，保障供熱質(zhì)量，顯著提高居民的生活質(zhì)量和供熱系統(tǒng)的經(jīng)濟性與安全性。

　　其次，要制定支持分散熱用戶供熱市場產(chǎn)品健康發(fā)展的有效政策。針對中小型集中供熱系統(tǒng)，政府應(yīng)加大力度支持解耦燃燒鍋爐及配套設(shè)備和系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用，出臺更有力的節(jié)能減排政策，不斷提高行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和準(zhǔn)入門檻，以通過市場手段逐步淘汰落后技術(shù)。同時，采取定向價格補貼等措施嚴(yán)格管控燃煤供應(yīng)渠道，以確保分散熱用戶選用優(yōu)質(zhì)原煤或經(jīng)過深加工的煤或型煤，而劣質(zhì)煤只用作大型鍋爐的燃料。

　　最后，要建立能夠滿足分散熱用戶不同需求的分布式能源站。這些網(wǎng)點眾多的分布式能源站可由當(dāng)?shù)責(zé)嵊脩魠⑴c運行和維護，但其設(shè)計和建設(shè)以及燃料供應(yīng)和灰渣處理等工作必須由供熱企業(yè)負責(zé)以進行集中統(tǒng)一管理。此外，進行中小型解耦燃煤鍋爐集中供熱系統(tǒng)改造，應(yīng)根據(jù)不同地區(qū)的經(jīng)濟和地理差異，先易后難地推進?？陕氏葘紖^(qū)學(xué)校、醫(yī)院、企業(yè)、政府辦公建筑和新建居民區(qū)等實施。

　　隨著新農(nóng)村建設(shè)和城鎮(zhèn)化發(fā)展，落后的分散供熱方式將逐漸被淘汰，新建的集中型節(jié)能建筑將不斷增加，采用液化氣炊事并配套集中供熱系統(tǒng)的用戶比例也會大幅提高。因此，中小型解耦燃煤鍋爐集中供熱系統(tǒng)的推廣將會隨著污染排放處罰力度的加大和節(jié)能減排效益的提高逐步市場化，最終使社會、熱用戶和供熱企業(yè)實現(xiàn)互利的良性循環(huán)。