鍋爐作為極為重要且應(yīng)用廣泛的用能設(shè)備，其各個環(huán)節(jié)的節(jié)能改造對于提高鍋爐熱效率至關(guān)重要。近日，由國家節(jié)能中心主辦、新疆維吾爾自治區(qū)能源安全監(jiān)測中心協(xié)辦的“鍋爐煙氣余熱利用創(chuàng)新技術(shù)方案交流會”上，有兩項技術(shù)嶄露頭角，分別針對鍋爐煙氣和鍋爐排污水，通過“一上一下”的方式提升鍋爐熱效率。
據(jù)了解，目前，這兩項技術(shù)已經(jīng)在電力行業(yè)等多個項目上成功應(yīng)用，根據(jù)第三方檢測機構(gòu)和典型用戶反饋，鍋爐效率明顯提高，節(jié)能降碳效果顯著，機組運行穩(wěn)定性、安全性和經(jīng)濟性也大幅提升。
政策落實需要先進技術(shù)有力支撐
鍋爐是最重要的用能設(shè)備之一，同時也是最重要的用煤設(shè)備，我國的鍋爐用煤量約占煤炭消費總量的2/3。目前，我國共有鍋爐約32萬臺，年消耗能源約20億噸標準煤，碳排放量約占全國碳排放總量的40%，是我國能耗量最大、碳排放量最多的耗能設(shè)備。
國家高度重視鍋爐能效提升，近期發(fā)布了多個文件。2023年12月，國家發(fā)展改革委等部門印發(fā)《鍋爐綠色低碳高質(zhì)量發(fā)展行動方案》，提出到2025年，工業(yè)鍋爐、電站鍋爐平均運行熱效率較2021年分別提高5個百分點、0.5個百分點。2024年5月，國務(wù)院印發(fā)《2024—2025年節(jié)能降碳行動方案》，明確提出要推動煤電低碳化改造和建設(shè)，推進煤電節(jié)能降碳改造、靈活性改造、供熱改造“三改聯(lián)動”。2024年6月，國家發(fā)展改革委、國家能源局印發(fā)《煤電低碳化改造建設(shè)行動方案(2024—2027年)》，提出到2025年，煤電相關(guān)項目度電碳排放較2023年同類煤電機組平均碳排放水平降低20%左右。2024年7月，國家發(fā)展改革委、財政部印發(fā)《關(guān)于加力支持大規(guī)模設(shè)備更新和消費品以舊換新的若干措施》，統(tǒng)籌安排3000億元左右超長期特別國債資金，在全國范圍內(nèi)加力支持設(shè)備更新和消費品以舊換新，將設(shè)備更新支持范圍擴大到能源電力等重點領(lǐng)域及重點行業(yè)節(jié)能降碳，其中就包含鍋爐更新改造。
國家節(jié)能中心相關(guān)負責人表示：“這些政策的落實都需要節(jié)能降碳先進技術(shù)的有力支撐。”
“雙碳”目標的實施和能源轉(zhuǎn)型的加速，逐漸催生出以綠色低碳新質(zhì)生產(chǎn)力為特征的新一輪產(chǎn)業(yè)革命，其中就包括以降本增效為內(nèi)生動力的節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新升級。國家節(jié)能中心相關(guān)負責人認為：“我們不僅要關(guān)注節(jié)能降碳技術(shù)的創(chuàng)新突破，還要關(guān)注科技成果轉(zhuǎn)化和推廣應(yīng)用，只有把創(chuàng)新技術(shù)真正應(yīng)用到產(chǎn)業(yè)，才能實現(xiàn)生產(chǎn)力的提高，才能推動新質(zhì)生產(chǎn)力的發(fā)展。”
上——聚焦解決鍋爐煙氣問題
近年來，我國通過大力實施煤電結(jié)構(gòu)優(yōu)化和轉(zhuǎn)型升級，積極推進燃煤工業(yè)鍋爐節(jié)能環(huán)保綜合提升，鍋爐生產(chǎn)制造技術(shù)和節(jié)能環(huán)保運行水平顯著提高。上述負責人坦言：“但總體來看，部分鍋爐的能效水平依然較低，尤其是煙氣余熱利用仍有提升空間，節(jié)能減污降碳潛力仍然較大。”
針對解決鍋爐煙氣問題，重慶鑫順盛達科技有限公司與重慶大學合作，在三維內(nèi)外肋片管強化換熱技術(shù)基礎(chǔ)上，分別研發(fā)了三維內(nèi)外肋片管煙氣暖風器節(jié)能防堵技術(shù)和三維內(nèi)外肋片管空氣預(yù)熱器節(jié)能防堵技術(shù)。
在上述負責人看來：“這項技術(shù)通過工藝和結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，有效擴展了換熱面積，解決了空預(yù)器低溫腐蝕、積灰和堵塞問題，減少了不完全燃燒損失，鍋爐效率明顯提高，機組穩(wěn)定性也大幅提升，具有很大推廣價值。”
國家能源集團科學技術(shù)研究院國家重點實驗室首席專家邢德山認為：“該技術(shù)最大的亮點是防堵和節(jié)能兼具。”
國家電投集團貴州金元黔西電廠在國內(nèi)燃煤機組中首家采用“三維肋片管煙氣暖風器+回轉(zhuǎn)式空預(yù)器+干燒系統(tǒng)”的技術(shù)路線，在回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器正下方設(shè)置管式換熱器作為暖風器使用，同時也是首家采用三維肋片管作為管式換熱器進行換熱的燃煤機組。
國家電投集團貴州金元黔西電廠首席專家張耀表示：“通過本成果的實施，鍋爐風溫顯著提升、機組帶負荷能力顯著提升、鍋爐效率顯著提高、風煙系統(tǒng)阻力下降、設(shè)備系統(tǒng)運行工況改善、設(shè)備壽命增加、設(shè)備維護量減少。”
據(jù)張耀介紹，以3號機組為例，自2021年11月投運以來，按平均年發(fā)電量15億千瓦時統(tǒng)計，單臺機組同比改造前減少碳排放約33.178萬噸。被貴州金元譽為“火電經(jīng)濟性的一座里程碑”。
除黔西電廠外，黔北電廠、茶園電廠、重慶旗能自備電廠等公司也先后進行了三維內(nèi)外肋片管高效煙氣暖風器改造。為獲得煙氣暖風器運行的真實情況，西安熱工研究院有限公司對上述煙氣暖風器進行性能測試。
西安熱工研究院有限公司原副總經(jīng)理張廣才介紹：“由于入爐煤含灰量、含硫量較高且煙氣NOx含量高，導(dǎo)致機組空氣預(yù)熱器阻力持續(xù)升高，排煙溫度偏高，機組普遍無法帶滿負荷，進行煙氣暖風器改造后，機組能夠正常運行，帶負荷能力顯著提高。”
與此同時，張廣才還提到，改造后煙氣暖風器漏風率較低，在1.0%左右。煙氣側(cè)阻力能夠保持在750Pa左右，長期運行阻力小于1000Pa。改造后鍋爐排煙溫度明顯降低，熱風溫度明顯提高，空氣預(yù)熱器運行正常，鍋爐燃燒得到改善，鍋爐效率明顯提高。
下——針對受忽略的鍋爐排污水熱損失難題
在余熱利用方面，鍋爐余熱利用傳統(tǒng)做法是主要聚焦于煙氣乏汽以及凝結(jié)水的余熱利用，對鍋爐中高溫排污廢水的余熱回收關(guān)注較少。事實上，這些廢水也含有大量熱量，大型鍋爐排污率一般為1%～3%，小型鍋爐一般為5%～8%，排污水未能得到回收利用，造成了大量熱量的浪費和水資源的浪費。
為破解這一難題，在本次交流會上展示的另外一項技術(shù)——杭州萬得斯環(huán)?？萍加邢薰咀灾餮邪l(fā)的“鍋爐中高溫廢水余熱回收及近零排放技術(shù)”效果顯著。
國家節(jié)能中心相關(guān)負責人介紹：“該技術(shù)關(guān)注點是一直受到忽略的鍋爐排污水熱損失。這項技術(shù)把廢水余熱回收和污水處理兩件事協(xié)同處理，采用特定的凈化裝置對中高溫廢水進行吸附過濾，可以遠程智能化在線監(jiān)控操作，整套系統(tǒng)實現(xiàn)了排污廢水熱量和工質(zhì)的高效回收。”
杭州萬得斯環(huán)?？萍加邢薰究偨?jīng)理戎建華介紹：“該技術(shù)通過工藝、材料、設(shè)備、控制系統(tǒng)的四大創(chuàng)新，將鍋爐排污水轉(zhuǎn)變成高品質(zhì)蒸汽，水資源回收利用率達到99%以上，余熱回收利用率達到95%以上，實現(xiàn)了鍋爐排污水廢熱的高效回收以及排污水的近零排放。”
江西永冠科技發(fā)展有限公司在利用該項技術(shù)改造后取得了良好的應(yīng)用效果。該公司熱電廠現(xiàn)有3臺65t/h循環(huán)流化床鍋爐，該項目利回收鍋爐連排水、定排水及各路車間回水并產(chǎn)生合格蒸汽供至生產(chǎn)車間使用。項目于2022年10月28日正式投入使用，至今已回收5萬余噸連排水。項目實現(xiàn)年節(jié)水量超24萬噸，年節(jié)標煤量約0.2萬噸，年減少CO2排放量約0.5萬噸，年回收排污水效益超1280萬元。
中國經(jīng)濟導(dǎo)報、中國發(fā)展網(wǎng)記者 白 雪
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