煤炭清潔高效燃燒利用技術(shù)發(fā)展的建議

面對以上挑戰(zhàn)和困難，我們需要在煤炭清潔高效燃燒的核心關(guān)鍵技術(shù)和燃燒裝備方面加大投入。從我國的基本國情出發(fā)，開發(fā)適合中國的工業(yè)領(lǐng)域煤炭清潔高效燃燒技術(shù)，真正解決我國由于工業(yè)用煤造成的二次污染問題，實現(xiàn)污染物排放達(dá)到燃燒天然氣的水平；同時，將煤炭作為清潔能源實現(xiàn)高效利用?；诖耍槍γ禾壳鍧嵏咝紵夹g(shù)的發(fā)展提出?4?個方面的建議。

開發(fā)燃煤工業(yè)鍋爐升級換代技術(shù)。以提高鍋爐能效為前提，污染物減排為目標(biāo)，重點開發(fā)爐內(nèi)高效清潔燃燒技術(shù)的升級換代技術(shù)，徹底淘汰落后的層燃鍋爐技術(shù)。短期內(nèi)，針對大量分散的在用小型工業(yè)燃煤設(shè)備的優(yōu)化、改造和升級是非常必要的。提高工業(yè)鍋爐容量和蒸汽參數(shù)，重點研發(fā)單臺容量?75—220 t／h?等級的循環(huán)流化床工業(yè)蒸汽鍋爐以及相當(dāng)容量的熱水鍋爐，進(jìn)一步提高循環(huán)流化床工業(yè)鍋爐的節(jié)能環(huán)保性能，提高鍋爐制造及運行的可靠性和穩(wěn)定性；開發(fā)清潔高效煤粉燃燒技術(shù)，以大容量高參數(shù)煤粉鍋爐代替淘汰的層燃鍋爐，提高燃煤工業(yè)鍋爐效率，并且集中進(jìn)行煙氣凈化處理；優(yōu)化鍋爐島輔機(jī)設(shè)備的配置，降低系統(tǒng)能耗，提高整體能效。

研發(fā)先進(jìn)的工業(yè)鍋爐燃燒技術(shù)及燃燒器。針對煤種適應(yīng)性和超低排放的要求，研發(fā)適用于工業(yè)鍋爐的新型燃燒技術(shù)及燃燒器，通過理論和技術(shù)的原始創(chuàng)新，獲得高效燃燒耦合超低氮排放的綜合效果。重點研發(fā)不同煤種單臺容量?35—220?t／h?等級的新型工業(yè)鍋爐，性能指標(biāo)和排放指標(biāo)均優(yōu)于已有工業(yè)鍋爐爐型，燃燒原始?NO_x排放直接達(dá)到超低排放水平，無須進(jìn)行煙氣脫硝處理。重點研發(fā)低揮發(fā)分煤，如無煙煤以及煤炭轉(zhuǎn)化過程中的飛灰殘?zhí)康瘸蛽]發(fā)分燃料，高效清潔燃燒的工業(yè)鍋爐技術(shù)，突破已有工業(yè)鍋爐無法清潔高效燃燒此類燃料的技術(shù)瓶頸，拓寬工業(yè)鍋爐燃料的適應(yīng)性，使工業(yè)鍋爐可以因地制宜地選擇燃料，從而降低使用成本。

探索適用于燃煤工業(yè)鍋爐的煙氣凈化工藝及最優(yōu)系統(tǒng)。從工業(yè)鍋爐容量和煤質(zhì)出發(fā)，通過與電站鍋爐煙氣凈化工藝的對比研究和應(yīng)用實踐，系統(tǒng)分析煙氣凈化工藝的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性，獲得最優(yōu)的燃煤工業(yè)鍋爐煙氣凈化工藝。評估循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)脫硫、半干法脫硫、濕法脫硫和脫硫脫硝一體化工藝的適用范圍，以及與爐內(nèi)低氮燃燒和煙氣脫硝的耦合匹配。重點開發(fā)煤粉工業(yè)鍋爐脫硫、脫硝和除塵的優(yōu)選工藝。開發(fā)低成本的煙氣凈化一體化工藝和設(shè)備，進(jìn)一步降低燃煤工業(yè)鍋爐煙氣凈化的成本。

全面提升工業(yè)爐窯的煤炭燃燒技術(shù)及污染物控制水平。針對燃煤高耗能、高污染的工業(yè)爐窯，如水泥爐窯等，開發(fā)先進(jìn)的低氮燃燒技術(shù)，改造和提升現(xiàn)有水泥爐窯的?NO_x控制水平。進(jìn)一步開發(fā)工業(yè)爐窯煤炭燃燒利用的升級換代技術(shù)和裝備，改變目前盲目采用?SNCR?和?SCR?脫硝技術(shù)的粗獷模式，從根本上避免氨逃逸等二次污染問題。結(jié)合我國實際工業(yè)爐窯的節(jié)能特點，開發(fā)新型工業(yè)爐窯，結(jié)合成熟的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和工業(yè)自動化技術(shù)，提高在線監(jiān)測、無人值守等自動化程度，全面提升我國工業(yè)爐窯的煤炭清潔高效燃燒技術(shù)和污染物控制水平。

發(fā)展煤炭燃燒的變革性技術(shù)，經(jīng)濟(jì)地實現(xiàn)?NO_x超低排放或近零排放水平。開發(fā)煤炭高效清潔燃燒的變革性技術(shù)，僅通過煤炭燃燒過程，無需煙氣脫硝設(shè)備，就可以實現(xiàn)?NO_x超低排放，這將大幅降低燃煤工業(yè)鍋爐的投資和運行成本，使燃煤工業(yè)鍋爐實現(xiàn)超低排放成為可能。以循環(huán)流化床工業(yè)鍋爐燃燒技術(shù)為例，通過新型分級燃燒及后燃技術(shù)直接實現(xiàn)?NO_x超低排放。以煤粉工業(yè)鍋爐燃燒技術(shù)為例，研發(fā)煤粉預(yù)熱?NO_x超低排放燃燒技術(shù)，以期實現(xiàn)燃煤工業(yè)鍋爐達(dá)到超低排放的目標(biāo)。實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性好和不受規(guī)模限制的高效燃煤的近零排放技術(shù)突破，讓煤炭成為清潔能源，而不再是大氣污染的主要因素，是我國工業(yè)領(lǐng)域煤炭清潔高效燃燒利用技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用的終極目標(biāo)。這項技術(shù)完全可以應(yīng)用到燃煤電站鍋爐，使得排放控制成本大幅度降低。

開發(fā)并應(yīng)用工業(yè)領(lǐng)域煤炭清潔高效燃燒利用技術(shù)是打贏污染防治攻堅戰(zhàn)和藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)的重中之重。我國燃煤發(fā)電領(lǐng)域中的燃煤鍋爐具有容量大、集中度高的特點，很快實現(xiàn)超低排放，即達(dá)到天然氣燃燒排放水平，正在向近零排放水平努力；但是由于成本高，還存在二次污染，需要在燃燒過程大幅度降低?NO_x的生成，才能經(jīng)濟(jì)地實現(xiàn)常規(guī)燃煤污染物的超低排放甚至近零排放。燃煤工業(yè)鍋爐和爐窯量大、面廣、規(guī)模小，主要靠燃燒過程的氮氧化物控制的燃燒技術(shù)，輔以尾部凈化技術(shù)實現(xiàn)超低排放。因此，開發(fā)具有變革性的燃燒技術(shù)，即在燃燒過程中直接控制?NO_x生成的高效超低排放燃燒技術(shù)，突出經(jīng)濟(jì)性好和不受規(guī)模限制特點，實現(xiàn)高效燃煤的近零排放技術(shù)突破，讓煤炭成為清潔能源，而不再是大氣污染的主要因素，以適應(yīng)我國高速的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境建設(shè)，這也是我國工業(yè)領(lǐng)域煤炭清潔高效燃燒利用技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用的終極目標(biāo)。（作者：呂清剛 李詩媛 黃粲然，中國科學(xué)院工程熱物理研究所?！吨袊茖W(xué)院院刊》供稿）

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