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。
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。