富氧助燃技術(shù)開通水泥高效節(jié)能新路徑

　　節(jié)約資源和保護環(huán)境是我國的基本國策，推進節(jié)能減排工作，加快建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會是我國經(jīng)濟社會發(fā)展的重大戰(zhàn)略任務。日前，國務院印發(fā)《節(jié)能減排“十二五”規(guī)劃》(以下簡稱《規(guī)劃》)，要求各地認真貫徹執(zhí)行，確保“十二五”期間實現(xiàn)節(jié)約能源6.7億噸標準煤等節(jié)能減排目標。

　　我國節(jié)能減排形勢極為嚴峻

　　中央重拳出擊加大管控力度

　　記者在《規(guī)劃》中了解到，由于我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整進展緩慢，“十一五”期間，第三產(chǎn)業(yè)增加值占國內(nèi)生產(chǎn)總值的比重低于預期目標，重工業(yè)占工業(yè)總產(chǎn)值比重由68.1%上升到70.9%，高耗能、高排放產(chǎn)業(yè)增長過快，造成結(jié)構(gòu)節(jié)能目標沒有實現(xiàn)。

　　“十二五”時期如未能采取更加有效的應對措施，我國面臨的資源環(huán)境約束將日益強化。從國內(nèi)看，我國能源需求呈剛性增長，經(jīng)濟社會發(fā)展面臨的資源環(huán)境瓶頸約束更加突出，節(jié)能減排工作難度不斷加大。從國際看，圍繞能源安全和氣候變化的博弈更加激烈。部分發(fā)達國家憑借技術(shù)優(yōu)勢開征碳稅并計劃實施碳關稅，綠色貿(mào)易壁壘日益突出。全球范圍內(nèi)綠色經(jīng)濟、低碳技術(shù)正在興起，不少發(fā)達國家大幅增加投入，支持節(jié)能環(huán)保、新能源和低碳技術(shù)等領域創(chuàng)新發(fā)展，搶占未來發(fā)展制高點的競爭日趨激烈。

　　我國能源利用效率總體偏低。我國國內(nèi)生產(chǎn)總值約占世界的8.6%，但能源消耗占世界的19.3%，單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗仍是世界平均水平的2倍以上。2010年全國鋼鐵、建材、化工等行業(yè)單位產(chǎn)品能耗比國際先進水平高出10%—20%。從這些比較的數(shù)字中不難看出，我國節(jié)能減排工作任重道遠。

　　《規(guī)劃》中指出了我國在節(jié)能減排工作中存在的主要問題，其中第一條就是，一些地方對節(jié)能減排的緊迫性和艱巨性認識不足，片面追求經(jīng)濟增長，對調(diào)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)方式重視不夠，不能正確處理經(jīng)濟發(fā)展與節(jié)能減排的關系，節(jié)能減排工作還存在思想認識不深入、政策措施不落實、監(jiān)督檢查不力、激勵約束不強等問題。

　　為此，《規(guī)劃》中明確要求重點淘汰小火電2000萬千瓦、煉鐵產(chǎn)能4800萬噸、煉鋼產(chǎn)能4800萬噸、水泥產(chǎn)能3.7億噸、焦炭產(chǎn)能4200萬噸、造紙產(chǎn)能1500萬噸。對未完成淘汰任務的地區(qū)和企業(yè)，依法落實懲罰措施。鼓勵各地區(qū)制定更嚴格的能耗和排放標準，加大淘汰落后產(chǎn)能力度。為強化目標責任，國務院每年組織開展省級人民政府節(jié)能減排目標責任評價考核，考核結(jié)果作為領導班子和領導干部綜合考核評價的重要內(nèi)容，納入政府績效管理，實行問責制。

　　為實現(xiàn)節(jié)能減排目標，《規(guī)劃》中部署了多項措施，實施節(jié)能減排重點工程和大力推廣節(jié)能新技術(shù)是其中要點。在“十二五”期間，我國計劃實施的節(jié)能減排重點工程需投資約23660億元，可形成節(jié)能能力3億噸標準煤。節(jié)能技術(shù)是完成節(jié)能減排的利器。因此，《規(guī)劃》中要求，對節(jié)能效果好、應用前景廣闊的關鍵產(chǎn)品或核心部件組織規(guī)?；a(chǎn)，提高研發(fā)、制造、系統(tǒng)集成和產(chǎn)業(yè)化能力?！笆濉睍r期產(chǎn)業(yè)化推廣30項以上重大節(jié)能技術(shù)，培育一批擁有自主知識產(chǎn)權(quán)和自主品牌、具有核心競爭力、世界領先的節(jié)能產(chǎn)品制造企業(yè)，形成1500萬噸標準煤的節(jié)能能力。

　　我國節(jié)能減排面臨著巨大的挑戰(zhàn)。面對挑戰(zhàn)，《規(guī)劃》要求充分認識節(jié)能減排的極端重要性和緊迫性，增強憂患意識和危機意識，大力推進節(jié)能減排。面對挑戰(zhàn)，溫家寶總理在國務院召開的全國節(jié)能減排電視電話會議上曾強調(diào)指出：“節(jié)能和減排兩個約束性指標，是一件十分嚴肅的事情，不能改變，必須堅定不移的去實現(xiàn)?！盵Page]

　　我國水泥行業(yè)節(jié)能大有潛力可挖

　　采用富氧助燃新技術(shù)可節(jié)能5—15%

　　在《規(guī)劃》中，記者多次看到關于對水泥行業(yè)節(jié)能減排的事項，要求水泥熟料綜合能耗(千克標準煤/噸)要由2010年的115下降到2015年的112。

　　我國是水泥大國。資料顯示，目前我國擁有水泥企業(yè)5563家，2011年全國水泥總產(chǎn)量達20.9億噸，已連續(xù)23年位居世界第一。水泥行業(yè)能源消耗總量約占全國能源消耗總量的5.6%以上，煤炭消費量占全國煤炭消費量的6.7%以上(2007年數(shù)據(jù))。今年1—7月全國水泥產(chǎn)量為11.8億噸。據(jù)行業(yè)權(quán)威人士介紹，今年我國水泥產(chǎn)量仍會創(chuàng)歷史新高，并保持6%—8%的增幅。

　　水泥產(chǎn)業(yè)作為我國主要的高能耗、高排放產(chǎn)業(yè)，無疑是工業(yè)領域節(jié)能減排的重點和難點，其節(jié)能減排效果對完成我國能源消耗目標、工業(yè)可持續(xù)發(fā)展起著舉足輕重的作用。因此，進一步加大節(jié)能減排力度，發(fā)展低碳可循環(huán)經(jīng)濟已成為水泥行業(yè)面臨的一項艱巨而緊迫的任務。

　　《節(jié)能減排“十二五”規(guī)劃》在節(jié)能減排重點工程的改造工程項目中，列入第一位的就是鍋爐(窯爐)改造和熱電聯(lián)產(chǎn)。要求實施燃煤鍋爐和鍋爐房系統(tǒng)節(jié)能改造，提高鍋爐熱效率和運行管理水平。到2015年工業(yè)鍋爐、窯爐平均運行效率分別比2010年提高5個和2個百分點?！笆濉睍r期形成7500萬噸標準煤的節(jié)能能力。

　　據(jù)介紹，在水泥生產(chǎn)中，煤耗基本占到整個熟料生產(chǎn)成本的一半以上，如何降低煤耗直接關系到水泥企業(yè)的經(jīng)濟效益。近幾年來，一種采用膜法制氧的富氧助燃節(jié)能裝置，在我國已成功應用于水泥、石灰等行業(yè)的回轉(zhuǎn)窯爐，節(jié)能效果十分明顯，可達5—15%，備受業(yè)界關注。

　　2011年4月1日，國內(nèi)首臺應用于水泥回轉(zhuǎn)窯的富氧助燃節(jié)能裝置在煙臺海洋水泥有限公司正式投入運行。運行當日，煙臺能源監(jiān)察大隊按照“全氧、富氧燃燒技術(shù)改造節(jié)能評價方法”進行了測試：在不增加燃料的前提下，爐窯火焰溫度相對提高了200℃。經(jīng)煙臺海洋水泥有限公司運行對比測試，可節(jié)約燃煤11.19%，節(jié)能率達到10.03%。

　　今年7月18日，MZYR-12000富氧助燃節(jié)能裝置在河南天瑞集團汝州水泥有限公司日產(chǎn)5000噸的水泥回轉(zhuǎn)窯上投入試運行。這是目前我國水泥爐窯配備的最大富氧助燃裝置。經(jīng)效果試驗，爐窯火焰溫度提高了200℃，達到了預期效果?；鹧鏈囟忍岣?00℃，意味著節(jié)煤率最少可提高8%以上。日前，該裝置正進行節(jié)煤率的運行試驗。

　　記者在水泥行業(yè)調(diào)查了解到，棗莊中聯(lián)水泥有限公司、都江堰拉法基水泥有限公司等多家水泥企業(yè)紛紛與富氧助燃節(jié)能裝置企業(yè)簽訂安裝協(xié)議。

　　除了水泥產(chǎn)業(yè)，富氧助燃節(jié)能裝置在石灰回轉(zhuǎn)爐窯上的節(jié)能效果同樣顯著。2009年8月，我國首臺應用于石灰回轉(zhuǎn)窯的富氧助燃節(jié)能裝置在濟南鋼鐵集團耐火材料有限責任公司投入運行，這是我國燃用煤粉、輕燒白云石回轉(zhuǎn)窯上首次使用富氧助燃節(jié)能技術(shù)。經(jīng)運行測試，該公司3×52米燃用煤粉回轉(zhuǎn)窯在不增加燃料前提下爐膛火焰溫度升高109℃，產(chǎn)品產(chǎn)量增加12.34%，節(jié)煤率達到8%。按照日節(jié)煤5040公斤計算，一年就可節(jié)煤1814.4噸，噸煤按700元計，年節(jié)約資金127.01萬元，經(jīng)濟效益43.2萬元。

　　理想的節(jié)能效果，使該公司又購置了第二臺富氧助燃節(jié)能裝置，并在2010年4月投入運行，綜合節(jié)能率達8%以上。公司董事長張吉江告訴記者，下一步他們將在公司所有的回轉(zhuǎn)爐窯上推廣這項節(jié)能新技術(shù)。公司現(xiàn)有回轉(zhuǎn)爐窯7座，全部安裝富氧助燃節(jié)能裝置后，每年可節(jié)約煤12700.8噸，節(jié)約資金889.07萬元(煤價按照每噸700元計)，實現(xiàn)經(jīng)濟效益300多萬元。

　　今年6月15日，河北龍鳳山爐料廠一臺4×50m石灰回轉(zhuǎn)爐窯安裝了MZYR-1000富氧助燃節(jié)能裝置，經(jīng)對比測試表明，在不增加燃料前提下，回轉(zhuǎn)窯火焰溫度相對提高100℃左右，平均達到100℃。石灰噸煤耗降低9公斤，年按300天計，可節(jié)約1674噸，煤價按780元每噸，年可節(jié)資金130多萬元。

　　據(jù)了解，富氧助燃節(jié)能裝置不僅適用于水泥、石灰、冶金回轉(zhuǎn)爐窯、焚燒爐、冶煉爐等。我國現(xiàn)有各種工業(yè)爐窯約80萬臺，年耗用燃料約3億多噸標準煤，其中水泥回轉(zhuǎn)爐窯每年消耗煤炭2.3億噸。如果富氧助燃節(jié)能技術(shù)在10%的工業(yè)爐窯上推廣使用，平均節(jié)煤率按10%計算，年可節(jié)約標準燃煤300萬噸，每噸標準煤按980元計算，年可產(chǎn)生社會經(jīng)濟效益29.4億元。同時還可以減少排放煙氣量4254萬噸，減少排放二氧化碳750萬噸。[Page]

　　被譽為燃燒領域的“二次革命”

　　富氧助燃技術(shù)對節(jié)能意義重大

　　自然條件下一般燃燒需要消耗氧氣來完成。煤炭在工業(yè)窯爐的燃燒中因缺氧會導致熱效率低下。常規(guī)燃燒中空氣僅有20.9%的氧氣參與燃燒過程，而78%的氮氣則要吸收大量燃燒反應放出的熱量，并作為煙氣排出，造成嚴重的環(huán)境污染和能源浪費。

　　膜法制氧技術(shù)屬高分子材料科學，許多發(fā)達國家都投入大量人力物力來研究這項技術(shù)，它已成為第三代最具發(fā)展應用前景的氣體分離技術(shù)。膜法制氧、富氧助燃節(jié)能技術(shù)的誕生，是近代燃燒技術(shù)創(chuàng)新的一次重大突破，它結(jié)束了千百年來僅靠空氣助燃的歷史，被譽為燃燒領域的“二次革命”，發(fā)達國家稱之為“資源的創(chuàng)造性技術(shù)”。

　　富氧助燃技術(shù)作為一種新興的產(chǎn)業(yè)，市場發(fā)展空間巨大，是經(jīng)濟發(fā)展新的增長點。就我國而言，應用膜法制氧、富氧助燃節(jié)能裝備的歷程還很短。煙臺華盛燃燒設備工程有限公司是目前國內(nèi)唯一一家將膜法制氧、富氧助燃節(jié)能裝備大型化、產(chǎn)業(yè)化的企業(yè)。濟南鋼鐵集團耐火材料有限責任公司、河南天瑞集團汝州水泥有限公司、山東煙臺海洋水泥有限公司、河北龍鳳山爐料廠等諸多企業(yè)使用的膜法制氧、富氧節(jié)能裝置均由這家公司自主研制生產(chǎn)。

　　記者了解到，近年來，該公司不斷加大科技研發(fā)力度，生產(chǎn)的回轉(zhuǎn)爐窯應用膜法制氧、富氧助燃節(jié)能裝置填補了該領域的國內(nèi)空白;2007年被授予山東省優(yōu)秀節(jié)能新技術(shù)新產(chǎn)品獎;2008年榮獲第六屆國際發(fā)明展覽會金獎;2009年12月通過山東省科技廳組織的技術(shù)成果鑒定，達到國內(nèi)領先水平;2010年被山東省政府授予2009年度山東省優(yōu)秀成果獎，并列入“十二五”期間山東省重點節(jié)能技術(shù)、產(chǎn)品和設備第一批推廣目錄。

　　據(jù)回轉(zhuǎn)爐窯應用富氧助燃節(jié)能裝置的發(fā)明者、煙臺華盛燃燒設備工程有限公司董事長姜政華介紹，膜法制氧技術(shù)、富氧助燃的燃燒機理是以空氣為原料，通過高分子膜在壓力差的作用下產(chǎn)生出濃度為30%的富氧空氣，再通過助燃裝置將30%的氧氣送入燃燒設備中，使燃料在富氧燃燒中極大地轉(zhuǎn)化成熱能，大幅提高工業(yè)爐窯燃燒效率，由此達到節(jié)能之目的。華盛燃燒設備工程有限公司拓寬了應用領域，膜法制氧富氧助燃節(jié)能裝置大型化可達24000m³/h，使水泥回轉(zhuǎn)爐窯徹底改變了傳統(tǒng)用空氣助燃的歷史，開辟了回轉(zhuǎn)窯燃燒領域的新篇章。

　　為實現(xiàn)“十二五”節(jié)能減排目標，中央在《規(guī)劃》中明確要求，加快推廣先進、成熟的新技術(shù)、新工藝、新設備和新材料。目前，我國的工業(yè)爐窯采用富氧助燃新技術(shù)節(jié)能率可達5%—15%。并可提高鍋爐出力10%以上。記者了解到，對建材行業(yè)的窯爐進行富氧(全氧)燃燒節(jié)能改造是國家發(fā)改委和財政部重點資金支持的項目。對于水泥行業(yè)而言，干法水泥生產(chǎn)線低溫余熱發(fā)電項目2013年以后不再支持。因此，“十二五”期間建材行業(yè)水泥爐窯技改項目首次把富氧燃燒改造列為唯一項目。

　　資料顯示，截至2011年年底全國共有干法水泥生產(chǎn)線1513條，熟料設計產(chǎn)能14.37億噸，其中日產(chǎn)熟料4000噸及以上的生產(chǎn)線占56.87%，另有210條在建、擬建生產(chǎn)線，2012年年底新增熟料產(chǎn)能3億噸，使全國熟料產(chǎn)能將達到17.37億噸，需年耗標煤19975.5萬噸。如全部采用富氧助燃技術(shù)，按照節(jié)煤10%計，年可節(jié)煤1997.55萬噸，每噸標煤按980元計，全年可節(jié)約資金195.76億元人民幣。減少煙氣排放量163199.84萬Nm³，減少排放二氧化碳4993.88萬噸。

　　水泥行業(yè)專家認為，采用富氧助燃節(jié)能裝置是目前工業(yè)爐窯和工業(yè)鍋爐實現(xiàn)節(jié)能減排降耗的重要手段，也是工業(yè)爐窯和工業(yè)鍋爐節(jié)能改造的必由之路。此項技術(shù)的成功應用，標志著我國工業(yè)爐窯節(jié)能改造在科技創(chuàng)新方面達到了新的高度，有著積極的示范作用和重大的現(xiàn)實意義。隨著國家的大力推廣，富氧助燃節(jié)能技術(shù)有望成為水泥行業(yè)繼純低溫余熱發(fā)電之后又一新的節(jié)能舉措。