热华能源 | 比烧天然气还要干净的燃煤清洁供热

2018年新年伊始，春暖花开在即，采暖季亦趋近尾声。在国家坚持绿色发展理念和持续加大生态环境保护力度推动下，为响应人民群众渴望碧水

2018年新年伊始，春暖花开在即，采暖季亦趋近尾声。在国家坚持绿色发展理念和持续加大生态环境保护力度推动下，为响应人民群众渴望碧水蓝天的强烈需求，作为“大气十条”执行的目标年，在2017-2018采暖季各地纷纷打响清洁取暖的攻坚战。蓝天也是幸福，清洁取暖是人民群众追求美好生活需要的重要内容，是民生工程，更是民心工程。经过各方努力，源头治理初见成效，使通常一入冬便肆虐的雾霾退避三舍，空气质量改善明显，也成为近几年来蓝天最多的冬天。

但在为取得成绩欣喜的同时，也出现了不少问题，比如作为清洁采暖重要手段的气代煤和电代煤，在京津冀及周边各省市如火如荼的快速推进，仅河北省2017年就完成气代煤231.8万户，超额完成替代任务，造成采暖用气需求剧增20亿方左右，北方多地拉响“气荒”警报，气价飞涨，老百姓拆了锅炉却无气可用，导致部分家庭、学校等无法温暖过冬，不但引起广泛社会关注，也让各方开始更加理性的思考，如何科学合理的推动清洁采暖工作。鉴于此，国家发展改革委、国家能源局等10部委及时发布《北方地区冬季清洁取暖规划（2017-2021）》，提出支持因地制宜多种清洁能源应用,其中明确将清洁化燃煤（超低排放）列为与天然气、电、地热、生物质、太阳能、工业余热、核能等一样的清洁化能源。煤炭消费总量控制是能源发展战略，但要在当前“革煤炭的命”不现实，这是由我国能源禀赋决定的。从能源战略角度来说，把资源丰富的煤炭利用好，才是解决我国当前能源安全和环境问题的核心。

国家之所以推动采用天然气替代燃煤，主要原因是天然气是清洁能源，燃烧排放的污染物少，但天然气价格贵、成本高、资源有限、对外依存度高，那么如果有一个技术可以实现煤炭的清洁高效燃烧，排放的污染物可以达到天然气的标准甚至比天然气还要清洁，是不是就可以不用大费周章的推动气代煤、电代煤，从而不断可以降低清洁取暖的成本，而且可以与我国的资源禀赋和能源供应结构更加匹配？答案是肯定的。清华大学张衍国教授研究团队就掌握了这样一个可以兼顾解决生态环境保护、能源供应安全和清洁采暖成本压力难题的金钥匙。

清华大学能源与动力工程系博士生导师、长聘教授张衍国老师带领团队，长期致力于煤炭、生物质和固体可燃废弃物的清洁高效燃烧与热转化的技术研究和应用工作，研究团队经过十几年的科研和技术攻关，提出了“三床两返多流程”的循环流化床概念，突破国际上专家普遍认为不可能攻克的难关，实现了循环流化床燃烧的小型化，节能和环保技术指标达到国际领先水平，已获得几十项专利授权，并在2017年获得了全国第十届“发明创业奖”的特等奖。

多流程循环流化床技术基于独特的技术原理与结构优势，不但热效率超高节能效果显著，且初始排放超低，根据实施项目所在地环保局24小时在线监测显示，可以轻松达到天然气排放标准。该技术五个明显优势为：

一是高效节能。采用的循环流化床燃烧分级技术、三段炉膛、两级循环结构，通过反复物料循环，加大了锅炉炉膛的有效燃烧高度，使燃料能够充分的燃烧和换热，确保锅炉燃料的高燃尽率，热效率能够达到87%-91%，比传统工业锅炉高出25-30个百分点，节能效果显著；

二是燃料的适应性广。不但能烧煤炭（烟煤、褐煤、无烟煤、贫煤以及煤矸石），还能掺烧或者纯烧中药渣、咖啡渣、酒糟、烟梗、稻壳、玉米芯、造纸废料等，与其他清洁供暖方式相比较，燃料支出成本较低；

三是运行可靠性高。由于特殊炉体结构，将通常高温分离改为中温分离，避免了分离器后结焦和积灰等问题，且不同燃烧掺烧时可实现自平衡，运行可靠性高，操作简单，大大降低了对运行工人的要求。

四是污染物初始排放低。采用两级脱硝、两级脱硫、两级除尘，从而实现超低排放。炉内采用低温、分级燃烧，初始NOx产生量低，采用非选择性还原脱硝（SNCR）进一步降低NOx排放至50mg/m3以下；炉内石灰石粗脱硫，可以低成本高效率脱除85%的硫，可以进一步降低尾部精脱硫装置的投资和运行成本，实现SO2排放低于35mg/m3；采用一级惯性粗除尘+二级高效布袋除尘或电袋除尘器，除尘效果好、运行费用低，烟尘排放可控制在5mg/m3以内，比《锅炉大气污染物排放标准》（GB 13271-2014）中天然气锅炉排放的要求还要低很多。

五是经济性更好。首先采用燃煤采暖比天然气、电力等相比具有更好的经济性；其次，即使同样以煤炭为燃料，该技术可以达到比链条炉和普通循环流化床热效率更高，达到同样的热效率又不像工业煤粉锅炉对煤质要求那么高，可以燃用品质更差的煤，因为可以少烧煤烧差煤，经济性更好；同时由于炉内脱硫、脱硝，锅炉污染物初始排放更低，达到超低排放指标付出的成本比链条炉低50%，比普通循环流化床低30%，比工业煤粉锅炉低20%。

按照党的十九大的要求，污染防治是未来３年重点抓好决胜全面建成小康社会的三大攻坚战之一，小康全面不全面，生态环境质量是关键。打好污染防治攻坚战的关键是打赢蓝天保卫战，清洁化燃煤采暖就是从源头进行治理的重要举措。如果采用煤炭清洁高效燃烧技术，可以比燃烧天然气还清洁，也就没必要全部将燃煤改为天然气或电力了。同时还可以降低用能成本，确保老百姓“用得上”、“用得起”、“用得好”。

清洁化燃煤技术是当前世界各国解决环境问题的主导技术之一，也是国际上清洁燃烧技术竞争的一个重要领域。燃煤多流程循环流化床技术可以同时实现更高的能源利用效率和更低的污染物排放，是推动煤炭成为清洁能源的重要手段，也是适应中国能源供给结构，实现天更蓝、山更绿、水更清、生态环境更美好的重要支撑。