頻頻光顧的霧霾,一次次把煤炭置于輿論的漩渦之中。
但作為我國能源和電力消費的主體,煤炭并不是污染的代名詞,“用煤不當”才是問題的關鍵。
通過現有的環(huán)保處理和清潔技術創(chuàng)新,煤電完全能達到接近天然氣發(fā)電的排放標準,甚至還可以做到比其更清潔,更環(huán)保,與環(huán)境更友好。世界上最清潔、最高效的燃煤發(fā)電廠——上海外高橋第三發(fā)電有限責任公司(以下簡稱“外三”)已經證明了這一點。
“煤炭現在是、將來仍是我國能源的主力,而其用于發(fā)電的比例也將越來越大,以煤為主的能源格局在相當長時期內難以改變,可持續(xù)發(fā)展的出路則在于高效清潔利用。”中國工程院院士倪維斗的話擲地有聲。
基于中國已探明一次能源中煤炭占比高達70%的特殊性,以及煤電總裝機容量已達9億千瓦的現實,煤炭的高效化和清潔化發(fā)展,應是我國長期的能源戰(zhàn)略。
清潔高效改造任重道遠
在中國能源研究會理事長柴松岳看來,當前中國的火電行業(yè)擔負著雙重任務:一是對現有燃煤電廠進行高效清潔節(jié)能減排改造,二是繼續(xù)發(fā)展更為高效、清潔的燃煤電廠。
近幾年來,隨著我國大容量火電機組的技術不斷提升,燃煤電廠的污染排放和供電煤耗都在逐漸下降,同時,我國燃煤電廠中也已經涌現出一大批高效運轉、超低排放的電廠。
早在2008年建成投產時就創(chuàng)造了全世界最低實際運行供電煤耗的“外三”,通過持續(xù)的節(jié)能減排創(chuàng)新技術,不斷刷新紀錄。目前,其綜合排放水平遠優(yōu)于號稱史上最嚴的新版國家標準,粉塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度全部優(yōu)于中國燃氣輪機發(fā)電機組的排放標準水平。
提及“外三”的成功經驗,參加2015APEC提高燃煤火電效率創(chuàng)新技術論壇的世界煤炭協(xié)會署理行政長官本杰明˙斯伯頓表示,這意味著燃煤電廠的節(jié)能減排潛力很大,完全可以像天然氣電廠一樣,做到綠色環(huán)保。
作為利用“外三”技術實施節(jié)能減排改造的首塊試驗田,華潤電力旗下的銅山電廠5號機組實施了6項節(jié)能減排技術改造項目。
散燒煤不容忽視
在大家紛紛將審視的目光聚焦在火電廠上時,一個非常重要的角色卻常常被忽略了。
在我國的用煤結構中,有一半燃煤用作了發(fā)電,即俗稱的“煤電”,還有一半則用于工業(yè)和生活散燒用煤,所謂“散燒煤”,而后者才是真正的污染和排放大戶。據王凡介紹,我國燃煤消費總量的四分之三是電站鍋爐和工業(yè)鍋爐直接燃燒,其排放的大氣污染物約占全國總量的30%。
事實上,為了降低煤電的排放強度,我國已發(fā)布并陸續(xù)實施了堪稱世界最嚴的大氣污染物排放標準,但對于燃煤效率遠低于大型火電廠、污染排放未經系統(tǒng)處理的散燒煤,卻一直都缺乏有效、嚴格的管理。
針對生活用煤,上海外高橋第三發(fā)電有限責任公司總經理馮偉忠曾經打過一個比方,“沒有系統(tǒng)的脫硫、脫硝、除塵,5000萬噸家庭用煤的大氣污染物排放總量大約等同于10億噸煤電。”
而根據國家發(fā)改委能源研究所發(fā)布的數據,目前全國在役工業(yè)燃煤鍋爐超過60萬臺,還有大量的分散供熱取暖小鍋爐。一個廣為傳播的數據指出,“僅工業(yè)鍋爐排放的煙塵和二氧化硫就分別占全國總排放量的41.6%和22.2%”。
對于這部分污染,包括原國家能源部部長黃毅誠、中國工程院院士倪維斗以及中國電力企業(yè)聯(lián)合會秘書長王志軒等在內的眾多能源專家都在積極奔走呼吁。
王凡表示,作為提高燃煤火電效率的重要途徑之一,中國能源研究會節(jié)能減排中心已提出了“工業(yè)鍋爐節(jié)能減排治理污染系統(tǒng)解決方案”,即建設以潔凈煤為燃料的分布式能源熱電中心,盡快將社會散燒煤及低效小型燃煤工業(yè)鍋爐轉成用電及集中燃煤熱電聯(lián)供。
他介紹說,我國大型火電廠一般采用冷凝式機組,電廠的平均綜合效率為38%左右,發(fā)電效率最好的上海“外三”也不超過45%。如果按照“以熱定電”原則,發(fā)展背壓式熱電聯(lián)產,不但系統(tǒng)綜合效率可提高至85%以上,其副產品——電力的供電煤耗也可達到160克標準煤,僅相當于目前全國火電機組平均煤耗的一半。丹麥等發(fā)達國家已實現了這樣的熱電聯(lián)產方式。
在節(jié)能減排中心的統(tǒng)一部署和協(xié)調下,廣東中山小欖節(jié)能公司將在我國廣東開啟潔凈煤分布式熱電聯(lián)產示范工程。3月26日,該公司與西門子舉辦簽字儀式,首次批量引進了15臺套背壓式工業(yè)汽輪發(fā)電機。
按照王凡的說法,如果現有的60萬臺燃煤工業(yè)鍋爐,都實現背壓發(fā)電的熱電聯(lián)產,就可以增加6億~9億千瓦的電力裝機,這比現在全國五大電力集團的火電裝機容量總和還多。而這些發(fā)電能力都在負荷中心,發(fā)電與工業(yè)用戶用能同步,多數可以被用戶直接消化,若直接參與調峰,還可減少大量的電網投資和輸電線路損耗。
“該方案,從源頭治理污染,推廣使用潔凈煤,應用解耦燃燒方式有效控制氮氧化物排放,在發(fā)展熱電聯(lián)產的同時,還能有效治理工業(yè)鍋爐對大氣環(huán)境造成的污染,達到天然氣鍋爐的排放標準,這對提高能源利用效率,降低污染排放,改變能源結構,都將起到積極的示范和推動作用。”王凡稱,如果燃煤電站鍋爐和工業(yè)鍋爐的大氣污染物排放都達到了天然氣的排放標準,就可以使全國的空氣質量得到顯著改善。
據悉,該方案已得到工信部、國家能源局等部門的支持,而上述示范工程也有望在一年內投產。
據華潤(集團)有限公司副總經理、華潤電力控股有限公司董事局主席兼總裁周俊卿介紹,改造使得機組的效率和節(jié)能減排水平明顯提升。“通過與未改造的六號機組對比,在同等工況下,改造的5號機鍋爐效率提高了1.4%,供電煤耗下降了約7克/千瓦時,每年約節(jié)約標煤42000噸,減排二氧化碳90552噸,氮氧化物24噸,二氧化硫37.8噸,煙塵10.5噸。”———而這也意味著,“外三”的節(jié)能創(chuàng)新技術可以復制,并且能夠推廣。
在清華大學熱能工程系教授毛健雄看來,中國燃煤火電面臨的最大挑戰(zhàn)是如何最大限度地提高效率和降低排放,以實現清潔低碳的燃煤發(fā)電。中國已承諾在2030年左右要使全國的二氧化碳排放達到峰值,這對于中國的能源工業(yè),尤其是燃煤火電提出巨大的挑戰(zhàn)。
“在2030年前采用CCS技術來大規(guī)模降低燃煤火電廠的排放是不現實的,惟一可行的就是繼續(xù)堅持‘上大壓下’政策,堅持技術創(chuàng)新,像“外三”那樣,利用創(chuàng)新技術不斷大幅提高燃煤火電的效率、降低煤耗。”毛健雄表示。
他表示,中國2013年燃煤火電的總發(fā)電是4190TWh,如果全國的平均煤耗都能夠從現在的321克/千瓦時降低到“外三”廠的276克/千瓦時,那么全國火電每年可以減排的二氧化碳將會達到5億6千萬噸。
目前,華潤電力集團、神華集團、中國大唐集團已經與上海申能能源科技有限公司簽訂了全面推廣上海“外三”廠創(chuàng)新技術的戰(zhàn)略合作協(xié)議。這三家電力集團火電裝機容量相加超過2億千瓦,約占全國火電裝機容量的四分之一,將對電力行業(yè)節(jié)能減排技術革命產生巨大的影響。
而除了推廣以“外三”為代表的火電廠節(jié)能減排系列創(chuàng)新技術外,中國能源研究會節(jié)能減排中心主任王凡呼吁,還應對我國現有的7000多萬千瓦超高壓機組、4億多千瓦亞臨界機組進行跨代升級改造,使之達到超臨界機組的水平,其供電煤耗可以降到300以下。