燃煤集中供热锅炉“煤改气”的主要问题和应对措施

近年来,我国北方大部地区空气质量指数频频“爆表”,人们谈“霾”色变,大气污染防治越来越受到关注,已成为国家部署的一项重要工作。为削减污染物排放,我国北方多数城市已陆续开展燃煤集中供热锅炉的改燃工作,其中“煤改气”是煤改燃的重要方式。

燃煤集中供热锅炉“煤改气”

一、“煤改气”常见问题

在集中供热锅炉“煤改气”工作完成后,锅炉向大气中排放的烟尘将基本消失,二氧化硫和二氧化氮排放物也将大幅降低,并且使用燃气锅炉的效率要远远高于燃煤锅炉。不过在“煤改气”光彩的背后,也存在着许多问题。

1、天然气供应问题

随着北方地区供热改燃等一系列环保项目的陆续实施,天然气需求量将呈现快速增长态势。但我国是“富煤、贫油、少气”的国家,天然气勘探开发相对滞后,对外依存度较高,受国际政治、市场、汇率、油气产量等影响,上游天然气供应保障上存在不确定因素。

此外,我国一些城市在城镇天然气基础设施建设上还存在两个问题:
1)储气调峰能力仍十分薄弱
现有储气设施及管道的储气能力较低,缺乏有效的调峰手段,应急保障能力十分脆弱,如遇极端天气和其它不可抗力影响,供气安全将无法得到保障。
2)管网接收能力存在缺陷
不仅上游供气主管线建设缺乏统一规划,市内燃气运营企业多,城镇燃气管网也互不连通,难以在上游气源短缺时进行串换、互为补充,随着全市用气量大幅增加,原有管网输送能力远不能满足需求,资源保障能力有待加强。

2、氮氧化物排放问题

燃气供热的氮氧化物排放问题近年来广受关注,是争议焦点。天津市2016 年发布了(DB12/151-2016) 《锅炉大气污染物排放标准》,对燃气锅炉氮氧化物排放标准提出更加严格的要求,在用锅炉排放限值为150mg/Nm3(原排放标准为300mg/Nm3),新建锅炉排放限值为80mg/Nm3(原排放标准为150mg/Nm3),但由于大部分供热锅炉在2016 年以前已实施煤改气,当时氮氧化物排放标准为300mg/Nm3,因此,需要对在用燃气锅炉进一步实施低氮燃烧改造。

北京市于2017 年4 月1 日起,对全市新建锅炉执行30mg/Nm3 的排放限值,对位于高污染燃料禁燃区内的在用锅炉执行80mg/Nm3排放限值,与天津市排放限值要求不同。京津冀地区未形成统一的排放标准和技术规范,这不利于区域协同防治大气污染工作的开展。

3、经济效益问题

受天然气价格影响,燃气锅炉供热成本价格倒挂严重。以天津为例,按照天然气2.67 元/立方米计算,燃气锅炉供热成本约33 元/平方米,高于现行25 元/平方米的居民采暖收费标准。为缓解供热企业经营压力,每年需对燃气供热单位进行补贴,增加了财政负担。

二、应对措施建议

燃煤集中供热锅炉“煤改气”

为更好地发挥燃煤集中供热锅炉“煤改气”的优势,克服可能存在的问题,锅炉“煤改气”工程可采取如下应对措施。

1、推动天然气体制改革

大力拓展上游气源,充分利用国内外资源,逐步形成国产气、进口气、煤制天然气和煤层气等多气源、多方向的供应格局;其次,统筹规划布局,推进城镇天然气管网、储气调峰等基础设施建设,提高供气保障能力,保证供气安全。同时,理顺天然气和供热价格,逐步形成“市场主导、政府托底,群众可承受、企业可消纳”的动态机制。

2、降低燃气锅炉氮氧化物排放

NOX的形成主要分为燃料型、热力型和快速型,通用的燃烧控制技术有燃烧优化控制和末端治理两种。燃烧优化控制是指优化燃烧过程,降低NOX的合成,对热力型NOX效果最为显著; 末端治理技术是指在NOX产生后进行后处理,如锅炉尾部脱硫脱硝。

我国的燃气锅炉低氮排放措施主要采用燃烧优化控制技术,降低燃烧温度,从而降低NOX排放。要实现30mg/m3 以下的超低NOX排放,主流技术有三种,分别是:FGR(低氮扩散式燃烧器+烟气再循环技术)、FPB (全预混燃烧器)、水冷预混燃烧器。这三种技术均能达到30mg/m3 的排放标准。

燃气锅炉低氮排放措施主要采用燃烧优化控制技术 FGR FPB

结合实际情况,科学合理地选择低氮燃烧技术,开展燃气锅炉低氮燃烧脱硝改造,进一步削减燃气锅炉氮氧化物排放量。同时,建议有关部门统筹考虑,统一京津冀地区的污染物排放标准,便于区域协同治理。

3、创新供热方式

一方面鼓励利用地热能、太阳能、生物质能等可再生能源供热,“宜集中则集中、宜分散则分散”,进一步优化供热能源结构,提高可再生能源比重。另一方面推广燃气分布式热电冷三联供项目,并积极探索“燃气供热+地热”“热电联产+燃气供热调峰”等“燃气供热+”新模式,提高能源整体利用效率,降低供热成本。政府层面应合理制定配套政策,加大支持力度和引导。

参考资料:
[1] 孟令帅. 天津市燃煤集中供热锅炉改燃效果和问题分析[J]. 区域供热,2017,(05):123-125.

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