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富氧助燃技术开通水泥行业高效节能新路径

富氧助燃技术开通水泥行业高效节能新路径

节约资源和保护环境是我国的基本国策,推进节能减排工作,加快建设资源节约型、环境友好型社会是我国经济社会发展的重大战略任务。日前,国务院印发《节能减排“十二五”规划》(以下简称《规划》),要求各地认真贯彻执行,确保“十二五”期间实现节约能源6.7亿吨标准煤等节能减排目标。

  我国节能减排形势极为严峻

  中央重拳出击加大管控力度

  记者在《规划》中了解到,由于我国产业结构调整进展缓慢,“十一五”期间,第三产业增加值占国内生产总值的比重低于预期目标,重工业占工业总产值比重由68.1%上升到70.9%,高耗能、高排放产业增长过快,造成结构节能目标没有实现。

  “十二五”时期如未能采取更加有效的应对措施,我国面临的资源环境约束将日益强化。从国内看,我国能源需求呈刚性增长,经济社会发展面临的资源环境瓶颈约束更加突出,节能减排工作难度不断加大。从国际看,围绕能源安全和气候变化的博弈更加激烈。部分发达国家凭借技术优势开征碳税并计划实施碳关税,绿色贸易壁垒日益突出。全球范围内绿色经济、低碳技术正在兴起,不少发达国家大幅增加投入,支持节能环保、新能源和低碳技术等领域创新发展,抢占未来发展制高点的竞争日趋激烈。

  我国能源利用效率总体偏低。我国国内生产总值约占世界的8。6%,但能源消耗占世界的19。3%,单位国内生产总值能耗仍是世界平均水平的2倍以上。2010年全国钢铁、建材、化工等行业单位产品能耗比国际先进水平高出10%—20%。从这些比较的数字中不难看出,我国节能减排工作任重道远。

  《规划》中指出了我国在节能减排工作中存在的主要问题,其中第一条就是,一些地方对节能减排的紧迫性和艰巨性认识不足,片面追求经济增长,对调结构、转方式重视不够,不能正确处理经济发展与节能减排的关系,节能减排工作还存在思想认识不深入、政策措施不落实、监督检查不力、激励约束不强等问题。

  为此,《规划》中明确要求重点淘汰小火电2000万千瓦、炼铁产能4800万吨、炼钢产能4800万吨、水泥产能3.7亿吨、焦炭产能4200万吨、造纸产能1500万吨。对未完成淘汰任务的地区和企业,依法落实惩罚措施。鼓励各地区制定更严格的能耗和排放标准,加大淘汰落后产能力度。为强化目标责任,国务院每年组织开展省级人民政府节能减排目标责任评价考核,考核结果作为领导班子和领导干部综合考核评价的重要内容,纳入政府绩效管理,实行问责制。

  为实现节能减排目标,《规划》中部署了多项措施,实施节能减排重点工程和大力推广节能新技术是其中要点。在“十二五”期间,我国计划实施的节能减排重点工程需投资约23660亿元,可形成节能能力3亿吨标准煤。节能技术是完成节能减排的利器。因此,《规划》中要求,对节能效果好、应用前景广阔的关键产品或核心部件组织规模化生产,提高研发、制造、系统集成和产业化能力。“十二五”时期产业化推广30项以上重大节能技术,培育一批拥有自主知识产权和自主品牌、具有核心竞争力、世界领先的节能产品制造企业,形成1500万吨标准煤的节能能力。

  我国节能减排面临着巨大的挑战。面对挑战,《规划》要求充分认识节能减排的极端重要性和紧迫性,增强忧患意识和危机意识,大力推进节能减排。面对挑战,温家宝总理在国务院召开的全国节能减排电视电话会议上曾强调指出:“节能和减排两个约束性指标,是一件十分严肃的事情,不能改变,必须坚定不移的去实现。”

  我国水泥行业节能大有潜力可挖

  采用富氧助燃新技术可节能5—15%

  在《规划》中,记者多次看到关于对水泥行业节能减排的事项,要求水泥熟料综合能耗(千克标准煤/吨)要由2010年的115下降到2015年的112。

  我国是水泥大国。资料显示,目前我国拥有水泥企业5563家,2011年全国水泥总产量达20。9亿吨,已连续23年位居世界第一。水泥行业能源消耗总量约占全国能源消耗总量的5。6%以上,煤炭消费量占全国煤炭消费量的6。7%以上(2007年数据)。今年1—7月全国水泥产量为11。8亿吨。据行业权威人士介绍,今年我国水泥产量仍会创历史新高,并保持6%—8%的增幅。

  水泥产业作为我国主要的高能耗、高排放产业,无疑是工业领域节能减排的重点和难点,其节能减排效果对完成我国能源消耗目标、工业可持续发展起着举足轻重的作用。因此,进一步加大节能减排力度,发展低碳可循环经济已成为水泥行业面临的一项艰巨而紧迫的任务。

  《节能减排“十二五”规划》在节能减排重点工程的改造工程项目中,列入第一位的就是锅炉(窑炉)改造和热电联产。要求实施燃煤锅炉和锅炉房系统节能改造,提高锅炉热效率和运行管理水平。到2015年工业锅炉、窑炉平均运行效率分别比2010年提高5个和2个百分点。“十二五”时期形成7500万吨标准煤的节能能力。

  据介绍,在水泥生产中,煤耗基本占到整个熟料生产成本的一半以上,如何降低煤耗直接关系到水泥企业的经济效益。近几年来,一种采用膜法制氧的富氧助燃节能装置,在我国已成功应用于水泥、石灰等行业的回转窑炉,节能效果十分明显,可达5—15%,备受业界关注。

  2011年4月1日,国内首台应用于水泥回转窑的富氧助燃节能装置在烟台海洋水泥河北快3正式投入运行。运行当日,烟台能源监察大队按照“全氧、富氧燃烧技术改造节能评价方法”进行了测试:在不增加燃料的前提下,炉窑火焰温度相对提高了200℃。经烟台海洋水泥河北快3运行对比测试,可节约燃煤11.19%,节能率达到10.03%。

  今年7月18日,MZYR-12000富氧助燃节能装置在河南天瑞集团汝州水泥河北快3日产5000吨的水泥回转窑上投入试运行。这是目前我国水泥炉窑配备的最大富氧助燃装置。经效果试验,炉窑火焰温度提高了200℃,达到了预期效果。火焰温度提高200℃,意味着节煤率最少可提高8%以上。日前,该装置正进行节煤率的运行试验。

  记者在水泥行业调查了解到,枣庄中联水泥河北快3、都江堰拉法基水泥河北快3等多家水泥企业纷纷与富氧助燃节能装置企业签订安装协议。

  除了水泥产业,富氧助燃节能装置在石灰回转炉窑上的节能效果同样显著。2009年8月,我国首台应用于石灰回转窑的富氧助燃节能装置在济南钢铁集团耐火材料有限责任公司投入运行,这是我国燃用煤粉、轻烧白云石回转窑上首次使用富氧助燃节能技术。经运行测试,该公司3×52米燃用煤粉回转窑在不增加燃料前提下炉膛火焰温度升高109℃,产品产量增加12.34%,节煤率达到8%。按照日节煤5040公斤计算,一年就可节煤1814.4吨,吨煤按700元计,年节约资金127.01万元,经济效益43.2万元。

  理想的节能效果,使该公司又购置了第二台富氧助燃节能装置,并在2010年4月投入运行,综合节能率达8%以上。公司董事长张吉江告诉记者,下一步他们将在公司所有的回转炉窑上推广这项节能新技术。公司现有回转炉窑7座,全部安装富氧助燃节能装置后,每年可节约煤12700。8吨,节约资金889。07万元(煤价按照每吨700元计),实现经济效益300多万元。

  今年6月15日,河北龙凤山炉料厂一台4×50m石灰回转炉窑安装了MZYR-1000富氧助燃节能装置,经对比测试表明,在不增加燃料前提下,回转窑火焰温度相对提高100℃左右,平均达到100℃。石灰吨煤耗降低9公斤,年按300天计,可节约1674吨,煤价按780元每吨,年可节资金130多万元。

  据了解,富氧助燃节能装置不仅适用于水泥、石灰、冶金回转炉窑、焚烧炉、冶炼炉等。我国现有各种工业炉窑约80万台,年耗用燃料约3亿多吨标准煤,其中水泥回转炉窑每年消耗煤炭2.3亿吨。如果富氧助燃节能技术在10%的工业炉窑上推广使用,平均节煤率按10%计算,年可节约标准燃煤300万吨,每吨标准煤按980元计算,年可产生社会经济效益29.4亿元。同时还可以减少排放烟气量4254万吨,减少排放二氧化碳750万吨。

  被誉为燃烧领域的“二次革命”

  富氧助燃技术对节能意义重大

  自然条件下一般燃烧需要消耗氧气来完成。煤炭在工业窑炉的燃烧中因缺氧会导致热效率低下。常规燃烧中空气仅有20。9%的氧气参与燃烧过程,而78%的氮气则要吸收大量燃烧反应放出的热量,并作为烟气排出,造成严重的环境污染和能源浪费。

  膜法制氧技术属高分子材料科学,许多发达国家都投入大量人力物力来研究这项技术,它已成为第三代最具发展应用前景的气体分离技术。膜法制氧、富氧助燃节能技术的诞生,是近代燃烧技术创新的一次重大突破,它结束了千百年来仅靠空气助燃的历史,被誉为燃烧领域的“二次革命”,发达国家称之为“资源的创造性技术”。

  富氧助燃技术作为一种新兴的产业,市场发展空间巨大,是经济发展新的增长点。就我国而言,应用膜法制氧、富氧助燃节能装备的历程还很短。烟台华盛燃烧设备工程河北快3是目前国内唯一一家将膜法制氧、富氧助燃节能装备大型化、产业化的企业。济南钢铁集团耐火材料有限责任公司、河南天瑞集团汝州水泥河北快3、山东烟台海洋水泥河北快3、河北龙凤山炉料厂等诸多企业使用的膜法制氧、富氧节能装置均由这家公司自主研制生产。

  记者了解到,近年来,该公司不断加大科技研发力度,生产的回转炉窑应用膜法制氧、富氧助燃节能装置填补了该领域的国内空白;2007年被授予山东省优秀节能新技术新产品奖;2008年荣获第六届国际发明展览会金奖;2009年12月通过山东省科技厅组织的技术成果鉴定,达到国内领先水平;2010年被山东省政府授予2009年度山东省优秀成果奖,并列入“十二五”期间山东省重点节能技术、产品和设备第一批推广目录。

  据回转炉窑应用富氧助燃节能装置的发明者、烟台华盛燃烧设备工程河北快3董事长姜政华介绍,膜法制氧技术、富氧助燃的燃烧机理是以空气为原料,通过高分子膜在压力差的作用下产生出浓度为30%的富氧空气,再通过助燃装置将30%的氧气送入燃烧设备中,使燃料在富氧燃烧中极大地转化成热能,大幅提高工业炉窑燃烧效率,由此达到节能之目的。华盛燃烧设备工程河北快3拓宽了应用领域,膜法制氧富氧助燃节能装置大型化可达24000m3/h,使水泥回转炉窑彻底改变了传统用空气助燃的历史,开辟了回转窑燃烧领域的新篇章。

  为实现“十二五”节能减排目标,中央在《规划》中明确要求,加快推广先进、成熟的新技术、新工艺、新设备和新材料。目前,我国的工业炉窑采用富氧助燃新技术节能率可达5%—15%。并可提高锅炉出力10%以上。记者了解到,对建材行业的窑炉进行富氧(全氧)燃烧节能改造是国家发改委和财政部重点资金支持的项目。对于水泥行业而言,干法水泥生产线低温余热发电项目2013年以后不再支持。因此,“十二五”期间建材行业水泥炉窑技改项目首次把富氧燃烧改造列为唯一项目。

  资料显示,截至2011年年底全国共有干法水泥生产线1513条,熟料设计产能14。37亿吨,其中日产熟料4000吨及以上的生产线占56。87%,另有210条在建、拟建生产线,2012年年底新增熟料产能3亿吨,使全国熟料产能将达到17。37亿吨,需年耗标煤19975。5万吨。如全部采用富氧助燃技术,按照节煤10%计,年可节煤1997。55万吨,每吨标煤按980元计,全年可节约资金195。76亿元人民币。减少烟气排放量163199。84万Nm3,减少排放二氧化碳4993。88万吨。

  水泥行业专家认为,采用富氧助燃节能装置是目前工业炉窑和工业锅炉实现节能减排降耗的重要手段,也是工业炉窑和工业锅炉节能改造的必由之路。此项技术的成功应用,标志着我国工业炉窑节能改造在科技创新方面达到了新的高度,有着积极的示范作用和重大的现实意义。随着国家的大力推广,富氧助燃节能技术有望成为水泥行业继纯低温余热发电之后又一新的节能举措。

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