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摘 要： 摘要：為提高中小燃煤工業(yè)鍋爐效率，減少污染物排放，促進中小燃煤工業(yè)鍋爐的清潔高效發(fā)展，從清潔燃料替代、集中供熱替代、采用先進工業(yè)鍋爐技術、提高用煤質量4個減排途徑對中小燃煤工業(yè)鍋爐節(jié)能減排效果進行了分析，研究了4個節(jié)能減排途徑適用區(qū)域以及政策情景下節(jié)
摘要：為提高中小燃煤工業(yè)鍋爐效率，減少污染物排放，促進中小燃煤工業(yè)鍋爐的清潔高效發(fā)展，從清潔燃料替代、集中供熱替代、采用先進工業(yè)鍋爐技術、提高用煤質量4個減排途徑對中小燃煤工業(yè)鍋爐節(jié)能減排效果進行了分析，研究了4個節(jié)能減排途徑適用區(qū)域以及政策情景下節(jié)能減排效果。結果表明，中小燃煤工業(yè)鍋爐通過采用上述4個節(jié)能減排途徑，到2018年，可節(jié)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(jié)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(yè)鍋爐;節(jié)能減排;清潔燃料;集中供熱;先進鍋爐技術
O 引 言
根據發(fā)改環(huán)資[2014]245l號《關于印發(fā)燃煤鍋爐節(jié)能環(huán)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(yè)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(yè)鍋爐規(guī)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(fā)達國家水平。燃煤工業(yè)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(yè)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(yè)鍋爐的節(jié)能減排。本文主要對燃煤工業(yè)鍋爐的清潔燃料替代、集中供熱替代、采用先進工業(yè)鍋爐技術、提高用煤質量4個節(jié)能減排途徑的節(jié)能減排效果、適宜發(fā)展區(qū)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(jié)能減排途徑，預計到 2030年可節(jié)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(jié)能減排途徑
解決中小工業(yè)鍋爐節(jié)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(yè)鍋爐基本無sO：和粉塵排放，環(huán)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(huán)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(huán)保要求。
1.2集中供熱替代
集中供熱主要包括熱電聯產、區(qū)域鍋爐房供熱。主要優(yōu)勢包括：①提高能源利用率。熱電聯產綜合熱效率可達85%，區(qū)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(huán)境衛(wèi)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(fā)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(yè)鍋爐技術包括煤粉鍋爐、水煤漿鍋爐、型煤工業(yè)鍋爐、循環(huán)流化床技術、鏈條爐優(yōu)化改造技術等。
1)優(yōu)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(huán)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(huán)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(huán)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(huán)境排放要求。
4)循環(huán)流化床
循環(huán)流化床鍋爐燃燒穩(wěn)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(huán)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(huán)境排放要求。
5)鏈條爐優(yōu)化改造技術
鏈條爐優(yōu)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(huán)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(fā)展迅速，技術成熟可靠。電站鍋爐和燃煤工業(yè)鍋爐也是分選加工煤應用最多的領域。
燃煤工業(yè)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(yè)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(yè)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(jié)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(yè)鍋爐的治理力度，包括集中供熱代替分散中小燃煤工業(yè)鍋爐采暖、天然氣等清潔燃料代替燃煤工業(yè)鍋爐等。但中小工業(yè)鍋爐的臺數及容量仍保持穩(wěn)定增長，且短時期內，我國中小工業(yè)鍋爐仍以燃煤工業(yè)鍋爐為主。按照目前燃煤工業(yè)鍋爐的增速，考慮一定的先進技術推廣，預計中小燃煤工業(yè)鍋爐容量將會有小幅度增加。根據《關于印發(fā)燃煤鍋爐節(jié)能環(huán)保綜合提升工程實施方案的通知》，2018年，燃煤工業(yè)鍋爐熱效率平均提高6%。在國家政策推動下，中小燃煤工業(yè)鍋爐效率不斷提高，預計到2018年，中小燃煤工業(yè)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(yè)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(yè)鍋爐容量約 220萬MW，耗煤量約7.35億t。中小燃煤工業(yè)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(yè)鍋爐的四大節(jié)能減排途徑(集中供熱替代、改善用煤質量、采用先進工業(yè)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(yè)鍋爐的發(fā)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(qū);二是燃氣工業(yè)鍋爐的運行成本較高，適宜在一些環(huán)境要求嚴格、經濟實力較好的地區(qū)發(fā)展。
我國天然氣主要產地在西北、西南地區(qū)，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(qū)域在西南、西北地區(qū)、環(huán)渤海、南部沿海、長三角、黃河中游地區(qū)，這些地區(qū)中小工業(yè)鍋爐容量占我國工業(yè)總容量的20%左右‘1 3。。對于地方環(huán)保要求不斷加嚴(如北京、上海、天津等)以及劃定“禁燃區(qū)”的重點城市適宜發(fā)展燃氣工業(yè)鍋爐，這些城市工業(yè)鍋爐容量占我國工業(yè)鍋爐總容量的10%左右。
國家對中小燃煤工業(yè)鍋爐采取強有力的政策措施，大幅度增加投入和監(jiān)管以及地方環(huán)保要求的不斷嚴格，預計到2018年，上述地區(qū)中小工業(yè)鍋爐 60%左右采用燃氣工業(yè)鍋爐，屆時，我國燃氣工業(yè)鍋爐占工業(yè)鍋爐總容量的20%左右。到2025年，上述地區(qū)中小工業(yè)鍋爐70%左右采用燃氣工業(yè)鍋爐，燃氣工業(yè)鍋爐所占比例維持在20%。到2030年，上述地區(qū)中小工業(yè)鍋爐80%左右采用燃氣工業(yè)鍋爐，燃氣工業(yè)鍋爐占工業(yè)鍋爐總容量25%。
2)熱電聯產替代燃煤工業(yè)鍋爐
熱電聯產的發(fā)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(qū)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(fā)展，如吉林、遼寧、甘肅、河北、山西等地。這些地區(qū)工業(yè)鍋爐容量占我國工業(yè)鍋爐總容量的50%以上。我國南方地區(qū)一些城市也逐漸發(fā)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(yè)鍋爐采取強有力的政策措施，大幅度增加投入和監(jiān)管，加大集中供熱推廣力度，預計到2018年，上述地區(qū)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(qū)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(qū)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(qū)域鍋爐房替代燃煤工業(yè)鍋爐
區(qū)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(yè)及熱電聯產管網覆蓋不了的區(qū)域適宜發(fā)展區(qū)域鍋爐房供熱。國家對分散中小燃煤工業(yè)鍋爐采取強有力的政策措施，大幅度增加投入和監(jiān)管，加大集中供熱推廣力度，預計到2018 年，東北、華北等地區(qū)集中供熱的供熱量占總供熱量的80%左右，其中區(qū)域鍋爐房占40%。到2025年，東北、華北等地區(qū)集中供熱的供熱量占總供熱量的 90%左右，其中區(qū)域鍋爐房供熱量占40%。到2030 年，東北、華北等地區(qū)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(qū)域鍋爐房供熱量占40%。
4)發(fā)展先進工業(yè)鍋爐技術
高效煤粉鍋爐初期投資較大，是常規(guī)鏈條爐的 1.5倍以上，適合于有一定實力的工業(yè)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(fā)達且環(huán)保要求高，資源匱乏的地區(qū)，如珠三角、長三角地區(qū)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(qū)離原料較近的地區(qū)，采暖、洗浴、飲用水、制冷等使用熱水鍋爐的行業(yè)應用。
通過對先進工業(yè)鍋爐技術的推廣，預計到2018 年，先進工業(yè)鍋爐供熱量占燃煤工業(yè)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(yè)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(zhèn)以及大城市的郊區(qū)推廣使用。
預計到2018年，燃用分選加工煤的燃煤工業(yè)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(yè)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(yè)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(jié)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(jiān)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(jié)能減排途徑，到 2018年可節(jié)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(jié)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(jié)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(yè)鍋爐情況預測見表2～表4。
3結 論
1)燃煤工業(yè)鍋爐主要節(jié)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(yè)鍋爐技術、提高用煤質量。燃氣工業(yè)鍋爐主要適宜在天然氣生產地區(qū)以及環(huán)境要求嚴格、經濟實力較好的地區(qū)發(fā)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(fā)展;高效煤粉鍋爐適合于有一定實力的工業(yè)用戶、城市供熱中心;水煤漿鍋爐適用于經濟發(fā)達且環(huán)保要求高，資源匱乏的地區(qū)，如珠三角、長三角地區(qū)等;型煤專用鍋爐適宜在郊區(qū)離原料較近的地區(qū)，采暖、洗浴、飲用水、制冷等使用熱水鍋爐的行業(yè)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(jiān)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(jié)能減排途徑，到2018年可節(jié)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(jié)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(jié)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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