1952年,洛杉矶上空笼罩在浅蓝色的烟雾之中,这是在强烈阳光照射下,污染物发生的化学反应,400多名老人因此丧失了生命。之后,日本、英国、德国、澳大利亚先后出现过光化学污染,我国兰州、上海也发生过类似的光化学烟雾事件。
氮氧化物(NOx),普通人并不熟悉的名字,它,就是上述光化学烟雾的罪魁祸首,它还会造成大气层中臭氧含量减少、引发硝酸雨,致使人们感染气喘病、肺水肿、鼻炎、头痛等疾病。
据测算,每燃烧一吨煤,就要产生5-30kg氮氧化物。可我国能源结构中有70%%-80%由煤的燃烧来提供。煤炭高温燃烧成为我国排放氮氧化物的主要来源之一。
如何保证能源供给而又同时有效抑制环境污染这个“隐形杀手”?
“利用超细化煤粉的分级再燃技术,我们有可能使氮氧化物的排放量减少60%,同时又能维持系统的较低运行成本。”哈尔滨工业大学燃烧工程研究所副所长孙绍增教授充满自信地告诉记者。为了能让人更清楚地了解863课题“超细化煤粉再燃低NOx燃烧技术”,他算了三笔账。
技术:适合国情
“我国是产煤大国,也是用煤大国。预计到2020年以后,还有50%%-60%的一次能源仍然靠煤炭提供。”孙绍增解释说,所以我国电力仍以火电为主(约占81%),由于石油天然气资源储量相对较少,而且同煤炭相比价格昂贵,火电能源还是以煤为主(约占92.7%%)。我国在今后的50年内将新增煤电装机容量约5.8亿kW,到那时,我国电力工业以燃煤发电为主的格局仍然不会改变。
“但煤有一个特点,比较脏。”孙绍增强调的脏,是指煤燃烧时产生的大量污染物。这其中,有人们看得见的粉尘和熟知的二氧化硫等,更有老百姓还不曾了解的氮氧化物。以煤为主的能源结构,决定我们必须发展低NOx燃烧技术;发展低NOx燃烧技术,应大力发展以煤炭作为再燃燃料的再燃技术。
采用煤粉作为再燃燃料,通过干预燃烧过程,减少氮氧化物的生成,更适合我国燃煤电厂的实际情况。
环保:势在必行
“以前我们关心的是用最少的煤产生最多的电,现在也要关注在烧煤的同时,如何获得最小的污染物排放量。氮氧化物本身就是很强的神经毒剂,在空气中达到一定浓度后,人就不能长期生存。”孙绍增说,“在相同浓度下,由氮氧化物形成的硝酸雨,比硫酸雨危害程度还大4倍。”
我国从20世纪80年代开始研究低NOx燃烧技术,但是当时国家尚未提出火电厂大气污染物排放标准。1996年,我国正式颁布了《火电厂大气污染物排放标准》,其中就有NOx最高允许排放浓度,但由于各方面条件限制,并未要求电厂强制执行。今年7月1日,我国对氮氧化物的排放实行收费。
这意味着,今后每一个电厂只要排放氮氧化物,就要按量“埋单”。
产业:经济可行
降低氮氧化物的排放量,有很多方法。孙绍增简单做了个比较:如果用天然气做再燃燃料,成本贵,而且由于我国天然气资源分布不均匀,难于推广;同尾部脱硝技术相比,超细化煤粉再燃低NOx燃烧技术初投资和运行成本明显降低。它面向国内燃用煤粉的火力发电机组,同未采用燃料分级的燃烧技术相比,将更大幅度的降低NOx排放。
目前,国外的再燃技术主要以天然气为主。我国研发以超细化煤粉为主的再燃技术,运行费用明显降低,且具有自主知识产权,在国际竞争中有很强抗风险能力。
那么,这笔经济账该如何算呢?采用此技术预计可以减少NOx排放量的60%,也就是说,电厂能够节省一半的排放费用,在现场原有条件最理想的情况下,它的运行费用摊到每度电上只要半厘钱。
“超细化煤粉再燃低NOx燃烧技术具有很大的潜在用户,在国内将会获得广阔的市场空间。”孙教授说,该课题已经完成机理试验和中间试验,明年在国家电网公司东北电网有限公司工业试验成功后,就完全具备产业化的条件。