富氧助燃技術(shù)開(kāi)通水泥高效節(jié)能新路徑

　　節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境是我國(guó)的基本國(guó)策，推進(jìn)節(jié)能減排工作，加快建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)是我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重大戰(zhàn)略任務(wù)。日前，國(guó)務(wù)院印發(fā)《節(jié)能減排“十二五”規(guī)劃》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《規(guī)劃》)，要求各地認(rèn)真貫徹執(zhí)行，確保“十二五”期間實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源6.7億噸標(biāo)準(zhǔn)煤等節(jié)能減排目標(biāo)。

　　我國(guó)節(jié)能減排形勢(shì)極為嚴(yán)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(guó)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整進(jìn)展緩慢，“十一五”期間，第三產(chǎn)業(yè)增加值占國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的比重低于預(yù)期目標(biāo)，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(zhǎng)過(guò)快，造成結(jié)構(gòu)節(jié)能目標(biāo)沒(méi)有實(shí)現(xiàn)。

　　“十二五”時(shí)期如未能采取更加有效的應(yīng)對(duì)措施，我國(guó)面臨的資源環(huán)境約束將日益強(qiáng)化。從國(guó)內(nèi)看，我國(guó)能源需求呈剛性增長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)社會(huì)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(guó)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(dá)國(guó)家憑借技術(shù)優(yōu)勢(shì)開(kāi)征碳稅并計(jì)劃實(shí)施碳關(guān)稅，綠色貿(mào)易壁壘日益突出。全球范圍內(nèi)綠色經(jīng)濟(jì)、低碳技術(shù)正在興起，不少發(fā)達(dá)國(guó)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(lǐng)域創(chuàng)新發(fā)展，搶占未來(lái)發(fā)展制高點(diǎn)的競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈。

　　我國(guó)能源利用效率總體偏低。我國(guó)國(guó)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(guó)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(guó)鋼鐵、建材、化工等行業(yè)單位產(chǎn)品能耗比國(guó)際先進(jìn)水平高出10%—20%。從這些比較的數(shù)字中不難看出，我國(guó)節(jié)能減排工作任重道遠(yuǎn)。

　　《規(guī)劃》中指出了我國(guó)在節(jié)能減排工作中存在的主要問(wèn)題，其中第一條就是，一些地方對(duì)節(jié)能減排的緊迫性和艱巨性認(rèn)識(shí)不足，片面追求經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，對(duì)調(diào)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)方式重視不夠，不能正確處理經(jīng)濟(jì)發(fā)展與節(jié)能減排的關(guān)系，節(jié)能減排工作還存在思想認(rèn)識(shí)不深入、政策措施不落實(shí)、監(jiān)督檢查不力、激勵(lì)約束不強(qiáng)等問(wèn)題。

　　為此，《規(guī)劃》中明確要求重點(diǎn)淘汰小火電2000萬(wàn)千瓦、煉鐵產(chǎn)能4800萬(wàn)噸、煉鋼產(chǎn)能4800萬(wàn)噸、水泥產(chǎn)能3.7億噸、焦炭產(chǎn)能4200萬(wàn)噸、造紙產(chǎn)能1500萬(wàn)噸。對(duì)未完成淘汰任務(wù)的地區(qū)和企業(yè)，依法落實(shí)懲罰措施。鼓勵(lì)各地區(qū)制定更嚴(yán)格的能耗和排放標(biāo)準(zhǔn)，加大淘汰落后產(chǎn)能力度。為強(qiáng)化目標(biāo)責(zé)任，國(guó)務(wù)院每年組織開(kāi)展省級(jí)人民政府節(jié)能減排目標(biāo)責(zé)任評(píng)價(jià)考核，考核結(jié)果作為領(lǐng)導(dǎo)班子和領(lǐng)導(dǎo)干部綜合考核評(píng)價(jià)的重要內(nèi)容，納入政府績(jī)效管理，實(shí)行問(wèn)責(zé)制。

　　為實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)，《規(guī)劃》中部署了多項(xiàng)措施，實(shí)施節(jié)能減排重點(diǎn)工程和大力推廣節(jié)能新技術(shù)是其中要點(diǎn)。在“十二五”期間，我國(guó)計(jì)劃實(shí)施的節(jié)能減排重點(diǎn)工程需投資約23660億元，可形成節(jié)能能力3億噸標(biāo)準(zhǔn)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(duì)節(jié)能效果好、應(yīng)用前景廣闊的關(guān)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(shí)期產(chǎn)業(yè)化推廣30項(xiàng)以上重大節(jié)能技術(shù)，培育一批擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和自主品牌、具有核心競(jìng)爭(zhēng)力、世界領(lǐng)先的節(jié)能產(chǎn)品制造企業(yè)，形成1500萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤的節(jié)能能力。

　　我國(guó)節(jié)能減排面臨著巨大的挑戰(zhàn)。面對(duì)挑戰(zhàn)，《規(guī)劃》要求充分認(rèn)識(shí)節(jié)能減排的極端重要性和緊迫性，增強(qiáng)憂患意識(shí)和危機(jī)意識(shí)，大力推進(jìn)節(jié)能減排。面對(duì)挑戰(zhàn)，溫家寶總理在國(guó)務(wù)院召開(kāi)的全國(guó)節(jié)能減排電視電話會(huì)議上曾強(qiáng)調(diào)指出：“節(jié)能和減排兩個(gè)約束性指標(biāo)，是一件十分嚴(yán)肅的事情，不能改變，必須堅(jiān)定不移的去實(shí)現(xiàn)?！盵Page]

　　我國(guó)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(guān)于對(duì)水泥行業(yè)節(jié)能減排的事項(xiàng)，要求水泥熟料綜合能耗(千克標(biāo)準(zhǔn)煤/噸)要由2010年的115下降到2015年的112。

　　我國(guó)是水泥大國(guó)。資料顯示，目前我國(guó)擁有水泥企業(yè)5563家，2011年全國(guó)水泥總產(chǎn)量達(dá)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(guó)能源消耗總量的5.6%以上，煤炭消費(fèi)量占全國(guó)煤炭消費(fèi)量的6.7%以上(2007年數(shù)據(jù))。今年1—7月全國(guó)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(guó)水泥產(chǎn)量仍會(huì)創(chuàng)歷史新高，并保持6%—8%的增幅。

　　水泥產(chǎn)業(yè)作為我國(guó)主要的高能耗、高排放產(chǎn)業(yè)，無(wú)疑是工業(yè)領(lǐng)域節(jié)能減排的重點(diǎn)和難點(diǎn)，其節(jié)能減排效果對(duì)完成我國(guó)能源消耗目標(biāo)、工業(yè)可持續(xù)發(fā)展起著舉足輕重的作用。因此，進(jìn)一步加大節(jié)能減排力度，發(fā)展低碳可循環(huán)經(jīng)濟(jì)已成為水泥行業(yè)面臨的一項(xiàng)艱巨而緊迫的任務(wù)。

　　《節(jié)能減排“十二五”規(guī)劃》在節(jié)能減排重點(diǎn)工程的改造工程項(xiàng)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(shí)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(yùn)行管理水平。到2015年工業(yè)鍋爐、窯爐平均運(yùn)行效率分別比2010年提高5個(gè)和2個(gè)百分點(diǎn)?！笆濉睍r(shí)期形成7500萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)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(gè)熟料生產(chǎn)成本的一半以上，如何降低煤耗直接關(guān)系到水泥企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。近幾年來(lái)，一種采用膜法制氧的富氧助燃節(jié)能裝置，在我國(guó)已成功應(yīng)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(dá)5—15%，備受業(yè)界關(guān)注。

　　2011年4月1日，國(guó)內(nèi)首臺(tái)應(yīng)用于水泥回轉(zhuǎn)窯的富氧助燃節(jié)能裝置在煙臺(tái)海洋水泥有限公司正式投入運(yùn)行。運(yùn)行當(dāng)日，煙臺(tái)能源監(jiān)察大隊(duì)按照“全氧、富氧燃燒技術(shù)改造節(jié)能評(píng)價(jià)方法”進(jìn)行了測(cè)試：在不增加燃料的前提下，爐窯火焰溫度相對(duì)提高了200℃。經(jīng)煙臺(tái)海洋水泥有限公司運(yùn)行對(duì)比測(cè)試，可節(jié)約燃煤11.19%，節(jié)能率達(dá)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(tuán)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(yùn)行。這是目前我國(guó)水泥爐窯配備的最大富氧助燃裝置。經(jīng)效果試驗(yàn)，爐窯火焰溫度提高了200℃，達(dá)到了預(yù)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(jìn)行節(jié)煤率的運(yùn)行試驗(yàn)。

　　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(guó)首臺(tái)應(yīng)用于石灰回轉(zhuǎn)窯的富氧助燃節(jié)能裝置在濟(jì)南鋼鐵集團(tuán)耐火材料有限責(zé)任公司投入運(yùn)行，這是我國(guó)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(yùn)行測(cè)試，該公司3×52米燃用煤粉回轉(zhuǎn)窯在不增加燃料前提下?tīng)t膛火焰溫度升高109℃，產(chǎn)品產(chǎn)量增加12.34%，節(jié)煤率達(dá)到8%。按照日節(jié)煤5040公斤計(jì)算，一年就可節(jié)煤1814.4噸，噸煤按700元計(jì)，年節(jié)約資金127.01萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)效益43.2萬(wàn)元。

　　理想的節(jié)能效果，使該公司又購(gòu)置了第二臺(tái)富氧助燃節(jié)能裝置，并在2010年4月投入運(yùn)行，綜合節(jié)能率達(dá)8%以上。公司董事長(zhǎng)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(xiàng)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(wàn)元(煤價(jià)按照每噸700元計(jì))，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益300多萬(wàn)元。

　　今年6月15日，河北龍鳳山爐料廠一臺(tái)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(duì)比測(cè)試表明，在不增加燃料前提下，回轉(zhuǎn)窯火焰溫度相對(duì)提高100℃左右，平均達(dá)到100℃。石灰噸煤耗降低9公斤，年按300天計(jì)，可節(jié)約1674噸，煤價(jià)按780元每噸，年可節(jié)資金130多萬(wàn)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(guó)現(xiàn)有各種工業(yè)爐窯約80萬(wàn)臺(tái)，年耗用燃料約3億多噸標(biāo)準(zhǔn)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(jì)算，年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)燃煤300萬(wàn)噸，每噸標(biāo)準(zhǔn)煤按980元計(jì)算，年可產(chǎn)生社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益29.4億元。同時(shí)還可以減少排放煙氣量4254萬(wàn)噸，減少排放二氧化碳750萬(wàn)噸。[Page]

　　被譽(yù)為燃燒領(lǐng)域的“二次革命”

　　富氧助燃技術(shù)對(duì)節(jié)能意義重大

　　自然條件下一般燃燒需要消耗氧氣來(lái)完成。煤炭在工業(yè)窯爐的燃燒中因缺氧會(huì)導(dǎo)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(guò)程，而78%的氮?dú)鈩t要吸收大量燃燒反應(yīng)放出的熱量，并作為煙氣排出，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染和能源浪費(fèi)。

　　膜法制氧技術(shù)屬高分子材料科學(xué)，許多發(fā)達(dá)國(guó)家都投入大量人力物力來(lái)研究這項(xiàng)技術(shù)，它已成為第三代最具發(fā)展應(yīng)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(lái)僅靠空氣助燃的歷史，被譽(yù)為燃燒領(lǐng)域的“二次革命”，發(fā)達(dá)國(guó)家稱(chēng)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(chǎng)發(fā)展空間巨大，是經(jīng)濟(jì)發(fā)展新的增長(zhǎng)點(diǎn)。就我國(guó)而言，應(yīng)用膜法制氧、富氧助燃節(jié)能裝備的歷程還很短。煙臺(tái)華盛燃燒設(shè)備工程有限公司是目前國(guó)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(jì)南鋼鐵集團(tuán)耐火材料有限責(zé)任公司、河南天瑞集團(tuán)汝州水泥有限公司、山東煙臺(tái)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(lái)，該公司不斷加大科技研發(fā)力度，生產(chǎn)的回轉(zhuǎn)爐窯應(yīng)用膜法制氧、富氧助燃節(jié)能裝置填補(bǔ)了該領(lǐng)域的國(guó)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(jiǎng);2008年榮獲第六屆國(guó)際發(fā)明展覽會(huì)金獎(jiǎng);2009年12月通過(guò)山東省科技廳組織的技術(shù)成果鑒定，達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)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(jiǎng)，并列入“十二五”期間山東省重點(diǎn)節(jié)能技術(shù)、產(chǎn)品和設(shè)備第一批推廣目錄。

　　據(jù)回轉(zhuǎn)爐窯應(yīng)用富氧助燃節(jié)能裝置的發(fā)明者、煙臺(tái)華盛燃燒設(shè)備工程有限公司董事長(zhǎng)姜政華介紹，膜法制氧技術(shù)、富氧助燃的燃燒機(jī)理是以空氣為原料，通過(guò)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(guò)助燃裝置將30%的氧氣送入燃燒設(shè)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(dá)到節(jié)能之目的。華盛燃燒設(shè)備工程有限公司拓寬了應(yīng)用領(lǐng)域，膜法制氧富氧助燃節(jié)能裝置大型化可達(dá)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(kāi)辟了回轉(zhuǎn)窯燃燒領(lǐng)域的新篇章。

　　為實(shí)現(xiàn)“十二五”節(jié)能減排目標(biāo)，中央在《規(guī)劃》中明確要求，加快推廣先進(jìn)、成熟的新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備和新材料。目前，我國(guó)的工業(yè)爐窯采用富氧助燃新技術(shù)節(jié)能率可達(dá)5%—15%。并可提高鍋爐出力10%以上。記者了解到，對(duì)建材行業(yè)的窯爐進(jìn)行富氧(全氧)燃燒節(jié)能改造是國(guó)家發(fā)改委和財(cái)政部重點(diǎn)資金支持的項(xiàng)目。對(duì)于水泥行業(yè)而言，干法水泥生產(chǎn)線低溫余熱發(fā)電項(xiàng)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(xiàng)目首次把富氧燃燒改造列為唯一項(xiàng)目。

　　資料顯示，截至2011年年底全國(guó)共有干法水泥生產(chǎn)線1513條，熟料設(shè)計(jì)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(guó)熟料產(chǎn)能將達(dá)到17.37億噸，需年耗標(biāo)煤19975.5萬(wàn)噸。如全部采用富氧助燃技術(shù)，按照節(jié)煤10%計(jì)，年可節(jié)煤1997.55萬(wàn)噸，每噸標(biāo)煤按980元計(jì)，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(wàn)Nm³，減少排放二氧化碳4993.88萬(wàn)噸。

　　水泥行業(yè)專(zhuān)家認(rèn)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(shí)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(xiàng)技術(shù)的成功應(yīng)用，標(biāo)志著我國(guó)工業(yè)爐窯節(jié)能改造在科技創(chuàng)新方面達(dá)到了新的高度，有著積極的示范作用和重大的現(xiàn)實(shí)意義。隨著國(guó)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。