华中科技大学研究生院 华中科大燃煤超低排放技术推广遭遇“拦路虎”

2019-05-18 - 华中

烧煤也能达到烧天然气排放标准,这是华中科技大学煤燃烧国家重点实验室张军营团队在燃煤超低排放技术领域取得的重大进展,目前已在多地转化应用,PM2.5细颗粒减排等环保与经济效益明显。

专家研究表明,这项团聚强化除尘新技术对燃煤电厂进行超低排放改造,如果在全国火电机组均安装,按三氧化硫的脱除率提高60%计算,可以使三氧化硫排放量减少43.16万吨/年。相关研究成果,近日在权威学术期刊《中国电机工程学报》刊发。

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业内专家表示,我国燃煤超低排放技术已达到国际先进水平,在我国"富煤贫油少气"能源结构背景下,煤炭清洁化利用任重道远。打赢防治污染攻坚战和蓝天保卫战,急需加快研发与及时推广燃煤超低排放新兴技术。

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历经18年啃下煤炭超低排放硬骨头

走进国电江西丰城电厂的4号机组,在一栋占地不到80平方米的设备间内,4个大罐一字排列。前端自动投料的白色团聚剂粉末,在罐内乳化后通过喷枪直接喷入烟道,实现烟尘超低排放。

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这项团聚强化除尘技术,是华中科技大学煤燃烧国家重点实验室教授张军营团队历经18年研究突破的一项燃煤超低排放新技术。业内评价为,这项技术是降低煤炭燃烧产生PM2.5细微颗粒等污染物的重大突破。

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PM2.5细颗粒是雾霾主因,对人体呼吸系统、心血管产生严重危害。由国家发改委能源研究所等机构发布的相关报告显示,中国煤炭使用对大气PM2.5年均浓度的贡献估算均值为56%。燃煤PM2.5细颗粒低成本减排,成为污染防治攻坚硬骨头。

丰城电厂环保工程师高为飞介绍,我国燃煤发电机组排放标准中,烟尘排放已从20毫克/立方米降至10毫克/立方米,"颗粒物直径越小,其憎水性、气溶胶等特性让静电除尘与布袋除尘等传统技术减排空间十分有限,收集难度加大,减排成本提高。"

长期以来,燃煤减排是一项世界性难题。博士毕业后就一直从事燃煤污染防治研究的张军营,一次在吃饭时突发奇想:米粒太小,容易漏掉,一旦结成饭团,就容易收集和处理。若把PM2.5细微颗粒聚成"饭团","捕捉"起来就方便了。经过10多年研究,他们研制出一种特殊的团聚剂,让烟尘细颗粒润湿、絮凝、团聚变成"大胖子",有效提高PM2.5捕捉效率,降低PM2.5排放浓度。

这项燃煤超低排放新技术,获得科技部"863计划"和国家自然科学基金支持,相关改造项目已通过环保验收。由中国工程院院士、清华大学热能系教授岳光溪牵头的评审专家组认为,这项技术解决了憎水性细颗粒物高效脱除问题,开发了细颗粒物团聚技术及大型化应用工艺系统,达到国际先进水平。

目前,丰城电厂4台机组中,两台机组已采用团聚技术完成超低排放改造。西安热工研究院评定检测,经过改造后机组烟尘排放浓度降至每立方米3.51毫克,低于天然气火电机组的每立方米5毫克排放标准。

成本优势突出多污染物一体控制

一些燃煤电厂反映,当前环保约束日益趋紧,环保减排设备投资与运营费用占企业总投资、总成本已达15%左右,"装不起、用不起"问题突出。除颗粒物减排效果明显,以团聚技术为核心的燃煤超低排放新技术,存在两方面明显优势:

一是改造运行经济性高。江西丰城电厂作为燃煤超低排放新技术首个"吃螃蟹者",也是减排压力倒逼。高为飞介绍,前期1、2号两台机组完成脱硫与粉尘减排改造,机组累计停机两个月,若3、4号机组继续按传统技术进行改造,就无法完成发电任务,"作为一家老电厂,也难以负担高额减排投入"。

国电丰城电厂副总工程师朱宝宇表示,相较于传统减排技术,需要停机改造,减排装置投资上千万元。燃煤超低排放新技术通过喷枪将团聚剂喷入烟道,无须停机施工。加上不用增加大型装置,占地面积小,减排改造总投资仅传统技术的1/3,日常运行费用也减少一半以上。

二是多种污染物一体化控制。针对燃煤电厂产生的烟尘、脱硫废水、三氧化硫、重金属四类污染物,传统减排技术目前都只能控制单一污染物排放。张军营教授发明的燃煤超低排放新技术,能对四类污染物一体化控制。

山西大同华岳热电公司是大同一家园区的配套热电厂。因脱硫废水排放改造不到位无法通过验收,去年累计停机180天。公司环保部门负责人柴晓红介绍,脱硫废水是燃煤机组脱硫过程中的二次污染物,氯离子、重金属含量高,已被禁止直接排放,倘若直接循环利用则容易导致脱硫石膏浆液"中毒",影响脱硫效率。

华岳热电公司去年采用超低排放新技术,对脱硫废水中加入钝化剂和团聚剂后直接喷入烟道蒸发,实现脱硫废水零排放与烟尘减排的协同控制。目前已通过验收,稳定运行。湖北能源集团鄂州电厂两台30万机组,也在实施脱硫废水零排放与PM2.5一体化治理改造。

科研技术转化推广遭遇"拦路虎"

一些受访业内人士指出,"富煤少气贫油"的能源结构,让我国在推进蓝天保卫战中,必须加快燃煤超低排放技术研发与应用。

浙江大学能源学院院长高翔说,以团聚技术为核心的燃煤超低排放新技术,为燃煤锅炉、窑炉实现细颗粒物减排提供切实可行、经济有效的技术解决方案,能够广泛应用于火电、钢铁和水泥等相关行业。

目前这项超低排放新技术已在江西、山西、新疆、河南、湖北等地20多家企业应用,涉及包括电力、建材、钢铁和石化等四大行业。团聚强化除尘技术也已经列入国家工信部2018年5月公布的《建材工业鼓励推广应用的技术和产品目录》。

业内人士介绍,这项技术减排效果显著,能为国家节省大量减排改造资金。然而,这项燃煤超低排放新技术是独家发明,市面上并无相似技术,环保公开招标要求三家企业参与的规定,成为这项技术推广的最大障碍。

此外,尽管国家已有法律法规为科技企业进入市场提供了"单一来源采购"渠道,实际执行却特别困难,因为相关规定笼统不明确,企业负责人怕担责,不敢走这个渠道,造成形同虚设,制约技术产业化推广应用。

不少能源环境领域专家表示,以团聚强化除尘技术为代表,目前我国燃煤电厂的大气污染物排放水平,整体已处于世界先进水平。眼下,燃煤排放完全可以达到燃气排放标准,让燃煤不再成为高污染"代名词"。

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