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蓄热储热装置在中国目前尚未大规模应用,其原因在于,蓄热罐用于热负荷低谷时段蓄存热量,而近年来,供热领域存在着新增供热量低于新增供热面积所需热量的问题。简单地说,就是供热处于供不应求的状态。近年来,国家提倡风电全额消纳,而热电联产机组“以热定电”运行所导致的调峰能力不足,导致“三北”电网大量放弃风能。随着我国供给侧结构性改革成效的显现,电力需求减缓,通过配置蓄热装置来提高机组调峰能力的消纳方案应当得到重视。
除此以外,我国的热电联产主要使用的是燃煤或燃气,而在北欧多国,主要使用生物质热电、垃圾焚烧热电等,并且配备有一定规模的储热蓄热装置,作为调节手段。
热电联产余热其实是工业余热的一部分。以钢铁、电解铝行业为例,生产过程中均会产生余热排放。过去,由于工业余热能量密度低,难以提取利用,大多排入大气,造成能源浪费和污染。近几年,随着各种热泵技术的成熟发展,回收工业余热已不是难以解决的问题。
事实上,工业余热的优势在于温度品位适合向城市建筑供热。清洁供热首先应该考虑,将城市周边的各种工业余热回收利用。对余热视而不见,反而新建其他供热设施的做法,实际上是一种巨大的浪费。通过诸如吸收式热泵、长输管线或者蓄热方式将部分能源利用起来,变废为宝,使城市少建分散锅炉房,从而减少大量的能源消耗和污染排放。因此,热电联产等工业余热在清洁供热中,不应该被抛弃,反而会成为我国清洁供热可持续、健康发展的“主力军”。
● 杜绝“一刀切”,因地制宜用好现有能源
长期以来,我国主要能源依赖于煤炭。近年来,随着雾霾现象的加重,煤炭能源受到越来越多的诟病,很多人对煤炭的燃烧利用持反对意见,认为燃煤具有重污染属性,是空气污染的源头之一。各级地方也不断出台各种政策限制煤炭的使用,大力推广“煤改气”。
然而,实际国情是“富煤、贫油、少气”,煤炭在全国化石能源资源总储量中占94.2%,石油、天然气合计占全国化石能源总资源量的比例不足6%。从眼前来说,很难找到一种储量更大、更清洁的能源取而代之。但是,为了减少不能充分燃煤造成的污染,我国陆续建设了几乎横跨半个中国的输油、输气管道,每年天然气进口总量达到600亿立方米,来缓解发展与污染治理不能同步之痛楚。
欧美发达国家,例如美国和英国,其能源结构中天然气的比例分别高达30%和35%,采用燃气热电联产等方式取暖无可厚非。但是我国的能源结构以煤为主,煤的消费占能源总消费量的68%,而天然气仅占5%。因此,对于我国来说,优化能源利用的首要目标是清洁高效地利用煤炭。
从技术层面看,中国目前煤炭行业的高效开采和清洁燃烧技术已走在了世界的前列。如中国煤炭工业协会选煤分会会长张绍强在ICPC(世界选煤大会)上表示:一方面,发电机组采用燃煤超低排放发电技术,烟尘的除尘效率已达99.8%~99.9%,接近“零”排放,烟气二氧化硫脱硫效率达95%以上、氮氧化物脱除效率达70%~80%,三氧化硫排放浓度可小于等于5毫克/标准立方米、汞及其化合物可以降低到3微克以下,而大气污染物排放的清洁化程度不亚于天然气发电的清洁化程度;另一方面,我国已经有不少高效高清洁化燃煤锅炉,如水煤浆锅炉、中小型煤粉型工业锅炉,再配套高效净化装置,完全能达到清洁化排放水平,进行改造和运行所增加的成本,也在可承受的范围,而运行操作的便捷性和治理后的大气污染物排放水平接近于天然气。更为重要的是,高效煤粉锅炉单位热值的燃料采购成本仅为天然气锅炉的1/3左右。近年在兰州、天津等地,高效环保煤粉锅炉作为国家推广的重点节能技术项目均有良好的示范案例,受到供热企业的关注。
此外,天然气虽然相比煤炭是更清洁的化石能源,但也存在清洁燃烧的其他问题。主要是燃烧过程中会产生大量氮氧化物。环保部门公布的天然气锅炉运行情况检测资料显示,燃气工业锅炉运行中,氮氧化物排放浓度小于200毫克/立方米的只占35%,小于400毫克/立方米的占94%,大部分天然气锅炉氮氧化物排放浓度约为300毫克/立方米。
除了氮氧化物排放,天然气燃烧还存在一个问题——水蒸气,俗称白雾。由于天然气主要成分为甲烷(CH4),每立方米天然气的密度为0.7174千克/立方米,燃烧后会产生约1.6公斤的水蒸气,大量的水蒸气进入大气环境,为氮氧化物转化为硝酸盐提供了良好条件,可能会加重污染。解决办法是烟气消白,采用各种热泵工艺,消耗电能,降低排烟温度。这进一步增加了能源消耗和电网供电压力,特别是白天用电高峰的供电压力。
我们必须认识到,煤炭本身没有污染,有问题的是“直接燃烧、敞开排放”已经超过了环境容纳和自净修复的能力。与其高价购买我们缺乏的清洁能源,不如因地制宜,用好现有能源。比如,在可开采石油的沿海城市的辽宁省盘锦市,天然气资源相较于其他地区丰富,可采用“煤改气”供热,而地热资源丰富的吉林省长白山地区可采用热泵技术进行供热。
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