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一燃煤超低排放技術遭遇“攔路虎”

  2019-05-08

燒煤也能達到燒天然氣排放標準,這是華中科技大學煤燃燒國家重點實驗室張軍營團隊在燃煤超低排放技術領域取得的重大進展,目前已在多地轉化應用,PM2.5細顆粒減排等環保與經濟效益明顯。

專家研究表明,這項團聚強化除塵新技術對燃煤電廠進行超低排放改造,如果在全國火電機組均安裝,按三氧化硫的脫除率提高60%計算,可以使三氧化硫排放量減少43.16萬噸/年。相關研究成果,近日在權威學術期刊《中國電機工程學報》刊發。

業內專家表示,我國燃煤超低排放技術已達到國際先進水平,在我國“富煤貧油少氣”能源結構背景下,煤炭清潔化利用任重道遠。打贏防治污染攻堅戰和藍天保衛戰,急需加快研發與及時推廣燃煤超低排放新興技術。

歷經18年啃下煤炭超低排放硬骨頭

走進國電江西豐城電廠的4號機組,在一棟占地不到80平方米的設備間內,4個大罐一字排列。前端自動投料的白色團聚劑粉末,在罐內乳化后通過噴槍直接噴入煙道,實現煙塵超低排放。

這項團聚強化除塵技術,是華中科技大學煤燃燒國家重點實驗室教授張軍營團隊歷經18年研究突破的一項燃煤超低排放新技術。業內評價為,這項技術是降低煤炭燃燒產生PM2.5細微顆粒等污染物的重大突破。

PM2.5細顆粒是霧霾主因,對人體呼吸系統、心血管產生嚴重危害。由國家發改委能源研究所等機構發布的相關報告顯示,中國煤炭使用對大氣PM2.5年均濃度的貢獻估算均值為56%。燃煤PM2.5細顆粒低成本減排,成為污染防治攻堅硬骨頭。

豐城電廠環保工程師高為飛介紹,我國燃煤發電機組排放標準中,煙塵排放已從20毫克/立方米降至10毫克/立方米,“顆粒物直徑越小,其憎水性、氣溶膠等特性讓靜電除塵與布袋除塵等傳統技術減排空間十分有限,收集難度加大,減排成本提高?!?

長期以來,燃煤減排是一項世界性難題。博士畢業后就一直從事燃煤污染防治研究的張軍營,一次在吃飯時突發奇想:米粒太小,容易漏掉,一旦結成飯團,就容易收集和處理。若把PM2.5細微顆粒聚成“飯團”,“捕捉”起來就方便了。經過10多年研究,他們研制出一種特殊的團聚劑,讓煙塵細顆粒潤濕、絮凝、團聚變成“大胖子”,有效提高PM2.5捕捉效率,降低PM2.5排放濃度。

這項燃煤超低排放新技術,獲得科技部“863計劃”和國家自然科學基金支持,相關改造項目已通過環保驗收。由中國工程院院士、清華大學熱能系教授岳光溪牽頭的評審專家組認為,這項技術解決了憎水性細顆粒物高效脫除問題,開發了細顆粒物團聚技術及大型化應用工藝系統,達到國際先進水平。

目前,豐城電廠4臺機組中,兩臺機組已采用團聚技術完成超低排放改造。西安熱工研究院評定檢測,經過改造后機組煙塵排放濃度降至每立方米3.51毫克,低于天然氣火電機組的每立方米5毫克排放標準。

成本優勢突出多污染物一體控制

一些燃煤電廠反映,當前環保約束日益趨緊,環保減排設備投資與運營費用占企業總投資、總成本已達15%左右,“裝不起、用不起”問題突出。除顆粒物減排效果明顯,以團聚技術為核心的燃煤超低排放新技術,存在兩方面明顯優勢:

一是改造運行經濟性高。江西豐城電廠作為燃煤超低排放新技術首個“吃螃蟹者”,也是減排壓力倒逼。高為飛介紹,前期1、2號兩臺機組完成脫硫與粉塵減排改造,機組累計停機兩個月,若3、4號機組繼續按傳統技術進行改造,就無法完成發電任務,“作為一家老電廠,也難以負擔高額減排投入”。

國電豐城電廠副總工程師朱寶宇表示,相較于傳統減排技術,需要停機改造,減排裝置投資上千萬元。燃煤超低排放新技術通過噴槍將團聚劑噴入煙道,無須停機施工。加上不用增加大型裝置,占地面積小,減排改造總投資僅傳統技術的1/3,日常運行費用也減少一半以上。

二是多種污染物一體化控制。針對燃煤電廠產生的煙塵、脫硫廢水、三氧化硫、重金屬四類污染物,傳統減排技術目前都只能控制單一污染物排放。張軍營教授發明的燃煤超低排放新技術,能對四類污染物一體化控制。

山西大同華岳熱電公司是大同一家園區的配套熱電廠。因脫硫廢水排放改造不到位無法通過驗收,去年累計停機180天。公司環保部門負責人柴曉紅介紹,脫硫廢水是燃煤機組脫硫過程中的二次污染物,氯離子、重金屬含量高,已被禁止直接排放,倘若直接循環利用則容易導致脫硫石膏漿液“中毒”,影響脫硫效率。

華岳熱電公司去年采用超低排放新技術,對脫硫廢水中加入鈍化劑和團聚劑后直接噴入煙道蒸發,實現脫硫廢水零排放與煙塵減排的協同控制。目前已通過驗收,穩定運行。湖北能源集團鄂州電廠兩臺30萬機組,也在實施脫硫廢水零排放與PM2.5一體化治理改造。

科研技術轉化推廣遭遇“攔路虎”

一些受訪業內人士指出,“富煤少氣貧油”的能源結構,讓我國在推進藍天保衛戰中,必須加快燃煤超低排放技術研發與應用。

浙江大學能源學院院長高翔說,以團聚技術為核心的燃煤超低排放新技術,為燃煤鍋爐、窯爐實現細顆粒物減排提供切實可行、經濟有效的技術解決方案,能夠廣泛應用于火電、鋼鐵和水泥等相關行業。

目前這項超低排放新技術已在江西、山西、新疆、河南、湖北等地20多家企業應用,涉及包括電力、建材、鋼鐵和石化等四大行業。團聚強化除塵技術也已經列入國家工信部2018年5月公布的《建材工業鼓勵推廣應用的技術和產品目錄》。

業內人士介紹,這項技術減排效果顯著,能為國家節省大量減排改造資金。然而,這項燃煤超低排放新技術是獨家發明,市面上并無相似技術,環保公開招標要求三家企業參與的規定,成為這項技術推廣的最大障礙。

此外,盡管國家已有法律法規為科技企業進入市場提供了“單一來源采購”渠道,實際執行卻特別困難,因為相關規定籠統不明確,企業負責人怕擔責,不敢走這個渠道,造成形同虛設,制約技術產業化推廣應用。

不少能源環境領域專家表示,以團聚強化除塵技術為代表,目前我國燃煤電廠的大氣污染物排放水平,整體已處于世界先進水平。眼下,燃煤排放完全可以達到燃氣排放標準,讓燃煤不再成為高污染“代名詞”。

業內專家建議,結合藍天保衛戰部署,建議國家加快熱電集中供應模式普及,加快超低排放燃煤鍋爐取代現有中小散煤鍋爐;加大各類燃煤超低排放技術的應用推廣力度,破解專有技術招標采購障礙,為后續燃煤提高標準,減少排放提供支撐。(記者 李勁峰)

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