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膜法制氧富氧燃烧技术推广应用刻不容缓
发布时间:2014-03-07 点击数:
    关于膜法富氧燃烧技术及其相关话题,科技日报记者近日专访了烟台华盛燃烧设备工程有限公司董事长姜政华。
  科技日报:我们知道,膜法制氧技术兴起于上世纪70年代,总的来说是起源于美国,兴起在德国,发展在日本;实际上,我国多年来也已经在一些小型工业锅炉和工业炉窑上实施,并且取得了成功。但为什么经过几十年推进却没能在国内大面积的推广呢?
  姜政华:这是一个值得探讨的问题。1983年美国康宁公司率先应用在燃烧领域,在熔化炉采用全富燃烧技术并成功。几十年来国内外研究机构对富氧燃烧技术和节能效果、污染物减排效果、燃烧和传热特点开展了一系列的理论计算和试验,取得了较好的效果。富氧燃烧技术发达国家将其称为“资源的创造性技术”。我国大连物化研究所、天邦膜技术国家工程研究中心多年来在国内30多台小型工业锅炉和工业炉窑上实施了富氧助燃技术,平均节能10.6%。不仅节能还减少了烟尘排放,也获得了成功。
  国内外的研究成果表明富氧燃烧技术,目前有三种技术,分别是深冷空分技术、变压吸附制氧技术、膜法制氧技术。深冷空分技术始于1903年,高炉炼钢主要采用(深冷法)富氧喷煤技术,已有将近一个世纪的历史,综合节能效益非常显著。至今是钢铁厂标配的主流工艺技术,现建钢厂必建制氧车间。变压吸附制氧技术发明于1958年,上世纪70年代应用在燃烧领域。20世纪90年代我国把高炉富氧喷煤作为发展钢铁工业节能降耗的重点改造项目,在冶金行业推广使用。
  实践表明,膜法制氧是成熟的技术,特别是对回转窑需要大流量富氧空气,膜法制氧是最安全、投资量少,且安装简单,操作方便灵活,使用寿命长,维修费用低,为我国工业炉窑应用膜法制氧开辟出一条全新的道路。
  但为什么几十年来在我国没有大面积的推广呢?主要原因有:对富氧燃烧技术在一定的层面上还没有引起国家足够的重视,在富氧燃烧技术试验资金投入不足,在燃烧领域里一直是以空气燃烧为主,而且所有的大专院校在燃烧领域没有开设有关富氧燃烧技术课程,在技工学校也没有开设富氧燃烧技术的培训课程,所有的司炉工和操窑者都是以空气助燃技术培训出来的,而是由富氧燃烧设备的研究者承担了上述的任务,设备调试成功后,研究者一离开,节能效果就出现反复,有的试验成功了,论文发表了,资金使用完了,设备就停用了,造成了富氧燃烧技术推广有一定的困难。要想在燃烧领域全面推广富氧燃烧技术要从根本上解决。
  科技日报:富氧助燃必然涉及到氧气制取,节能环保行业关注的是如何保证膜法制氧的安全长效性?
  姜政华:膜法制氧的过程是纯物理过程,无相变等,常温低压下静态制氧,制取的氧气纯度约为30%,制氧本身的安全性好,30%以下的富氧已在近百年的富氧燃烧工程案例中证明是安全可靠的,无需按照氧气站建设规范建设、无需采用氧用介质的输送设备,无需脱脂处理,无任何安全隐患。
  那么,在水泥工业高浓度的粉尘污染环境中,膜法制氧应用于水泥行业的使用寿命又如何?烟台华盛的膜法制氧是静态制氧,经不断的研发与改进,且长期的应用实践证明,多级高效过滤器祛除粉尘污染物之后的膜材料具有10年以上的超长使用寿命。而且膜法制氧的分离过程是错流的,其空气通道与富氧通道是分开的,因不断输入的空气会将沉积在膜分离材料表面的粉尘在空气通道带走从而形成一个稳定的状态,这并不影膜法制氧过程的使用。
  通俗的说,膜法制氧的过程的粉尘污染是有进有出,最终达到平衡而不影响使用。即使存在的一定量的粉尘污染,当10年后达到富氧膜达到其设计寿命时,沉积下较多的粉尘也可以通过现场清洗措施使得制氧设备恢复其大部分性能。因此,相比较而言,三种制氧方法,膜法制氧更适宜干法水泥炉窑。
  众所周知,在水泥工业高浓度的粉尘污染环境中,水泥粉是高碱性的粉尘污染物,具有3微米的正态分布中径,工业设计过程中,将使用严格的过滤措施方可保证材料的长效使用寿命。
  科技日报:按照统计,我国的水泥、钢铁、有色冶金、玻纤等工业企业现有各种炉窑约80万台,年耗用燃料约3亿吨标准煤,其中水泥回转炉窑每年消耗煤炭2.3亿吨。富氧助燃节能技术是如何在治理雾霾方面发挥作用的?
  姜政华:是的,可以说富氧助燃节能技术是治理雾霾的“新型武器”。据中国水泥协会相关统计,截至2012年底,我国新型干法水泥生产线达到1637条,设计熟料产能达16亿吨。如果这些生产线全部采用目前膜法制氧富氧助燃节能技术,按照节煤10%计,年可节煤1997.55万吨,每吨标煤按980元计,全年可节约资金195.76亿元人民币。减少烟气排放量163199.84万立方纳米,减少排放二氧化碳4993.88万吨。
  目前,国外膜法富氧采用全富氧燃烧技术,国内大部分采用局部增氧技术,而我公司采用局部全富氧燃烧,如果新型干法水泥生产线采用膜法制氧全富氧助燃节能技术,节煤率更有大幅提高,国外资料显示节煤率可达30%—40%。经济效益和社会效益巨大。因此,膜法制氧富氧助燃技术是目前工业炉窑实现节能减排降耗的重要手段和必由之路。该技术的成功应用,不但标志着我国工业炉窑节能改造在科技创新方面达到了新的高度,而且有望帮助行业完成国务院在《节能减排“十二五”规划》中关于“水泥熟料综合能耗(千克标准煤/吨)要由2010年的115下降到2015年的112;并要求实施燃煤锅炉和锅炉房系统节能改造,提高锅炉热效率和运行管理水平”的要求。
  膜法富氧助燃装置有着积极的示范作用和重大的现实意义。如果我国燃烧领域全行业推广富氧燃烧技术的话,不仅能够实现节能率的大幅度提升,而且“消除雾霾”,重见“蓝天白云”不再是梦想。
  随着国家的大力推广节能减排产品,富氧助燃节能技术有望成为水泥行业继纯低温余热发电之后又一新举措,将为我国建材行业节能减排和环保事业治理雾霾天气作出巨大贡献。
  科技日报:雾霾治理牵动国人的神经,富氧助燃节能技术可以在这方面担当重任。当前影响到该技术推广的难题在什么地方?您有何呼吁或者建议?
  姜政华:这正是我所要表达的。总体而言,国家对膜法制氧、富氧助燃节能产品的重视尚处于开始阶段。鉴于这项技术在雾霾治理中的独特作用,我们期待着对此项高科技的重视应该提高到国家层面上,在相关的政策制定中也应有所涉及。这样对技术的推广,减少废弃物的排放大有好处。同时,也能壮大我们的行业力量,毕竟这样的高科技产品,我们还是希望越来越多的企业加入研发队伍中来,将富氧助燃节能产品的市场越做越大。这同样离不开国家的重视。
  同时,我发现国内涉及到富氧助燃行业的人才少之又少。如果我们这一代助燃研究人靠的是经验,那么下一代更需要相关理论知识的积淀。但我们寻遍国内,却没有发现有一所大专院校甚至技工学校开设相关专业课程。我认为,随着国家对环保问题的重视,这个行业将越来越热,相关人才也处于行业急需状态。我们作为一家民营企业,很难有力量去推动人才培养的工作,所以我还是希望向国家呼吁:要对富氧助燃行业人才的培养重视起来。
  科技日报:“根据美国能源信息署预测,世界煤炭消耗量将从2004年的59亿短吨(54亿吨)增长到2030年的103亿短吨(93亿吨)。增幅将达74%,在此期间,中国和印度的煤炭消耗量将翻番,同期美国的煤炭消耗量将增长50%。”中国目前的煤炭消费量约占能源消费总量的65%以上。随着经济的增长,煤炭需求量还会增加,要想达到节能减排治理雾霾天气,要走中国自己经济发展的道路,要在燃烧领域中加快推广膜法制氧富氧燃烧技术的步伐,早日实现中国梦。
  姜政华:是的。归根结底,治理雾霾需要减排,减排需要先进科技的支撑,我们有理由相信,随着国家对这项技术的重视,膜法富氧助燃节能装置会在这场“雾霾战役”中发挥出巨大的作用,找回属于我们的蓝天白云。