源頭消減 過程控制 末端處理

淺析以碳達(dá)峰碳中和為目標(biāo)加強鍋爐節(jié)能環(huán)保工作

□ 李 軍 笪耀東 劉雪敏 王振川

鍋爐屬于高耗能特種設(shè)備，是利用各種燃料、電或者其他能源，將所盛裝的液體加熱到一定程度，并通過對外輸出介質(zhì)的形式提供熱能的設(shè)備。鍋爐廣泛應(yīng)用于電力、供熱、石化、化工、鋼鐵、有色、造紙等行業(yè)及日常生活中，是保障國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活的重要基礎(chǔ)設(shè)施，也是能源消費大戶和重要的大氣污染源。

“十二五”以來，我國加大鍋爐節(jié)能減排工作力度，推行煤電結(jié)構(gòu)優(yōu)化和轉(zhuǎn)型升級、燃煤工業(yè)鍋爐節(jié)能環(huán)保綜合提升工程等一系列政策措施，鍋爐節(jié)能環(huán)保水平已有大幅提升。其中，燃煤電站鍋爐向大容量、高參數(shù)發(fā)展，同時淘汰落后火電機組，火電平均供電煤耗持續(xù)下降。2019年，我國供電煤耗已下降至307g/kWh，與2010年相比下降26g/kWh。針對燃煤工業(yè)鍋爐，我國積極開展“以大代小”、煤改氣、煤改電、集中供熱等工作，在不同地區(qū)推行不同容量限值淘汰及禁煤政策，推進(jìn)燃料結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整，建立健全節(jié)能法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)體系，全面提升鍋爐系統(tǒng)運行水平和污染治理水平，取得了顯著成效。2019年，全國工業(yè)鍋爐定型產(chǎn)品能效測試平均熱效率達(dá)到92.6%，其中燃煤工業(yè)鍋爐平均熱效率為86.1%。

基于這些政策措施，近年來，我國鍋爐數(shù)量呈現(xiàn)出逐年下降趨勢。截至2019年底，全國共有鍋爐38.3萬臺。據(jù)估算，2019年，鍋爐煤炭消費總量約為17.9億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，其中電站鍋爐煤炭消費量約為12.9億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，工業(yè)鍋爐消費量約為5億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，分別占全國煤炭消費總量的46.9%和17.8%。基于燃料消耗量估算，電站鍋爐碳排放量約為35.1億噸，燃煤工業(yè)鍋爐碳排放量約為13.6億噸，再加上數(shù)量可觀的燃?xì)忮仩t碳排放，我國鍋爐二氧化碳排放總量約為50億噸，占能源消費碳排放總量的50%。因此，加強鍋爐節(jié)能環(huán)保工作，推動鍋爐綠色低碳發(fā)展，不斷提高能源利用效率，優(yōu)化燃料結(jié)構(gòu)，減少二氧化碳排放，對于我國2030年前碳達(dá)峰和2060年前碳中和目標(biāo)的實現(xiàn)具有至關(guān)重要的作用。

鍋爐的二氧化碳減排，可分別從源頭消減、過程控制和末端處理予以考慮。在源頭需推進(jìn)鍋爐燃料結(jié)構(gòu)調(diào)整，加快推動綠色低碳能源替代高碳能源；在利用過程中需進(jìn)一步提升鍋爐能效水平，發(fā)揮能源消費量減少的降碳貢獻(xiàn)；在末端需開發(fā)低成本碳捕集利用封存技術(shù)，實現(xiàn)化石能源利用的深度脫碳。基于以上路徑分析，可以判斷鍋爐行業(yè)將呈現(xiàn)如下發(fā)展趨勢與產(chǎn)業(yè)變革：

一、新建燃煤鍋爐數(shù)量將進(jìn)一步減少，存量燃煤鍋爐將通過煤改氣、“上大壓小”等方式逐漸被消納壓減。為了保障國家能源安全和民生應(yīng)用，燃煤鍋爐在一定時期內(nèi)仍將保持一定的數(shù)量，發(fā)揮其能源基礎(chǔ)的作用，但必須以科技創(chuàng)新和技術(shù)進(jìn)步為動力，發(fā)展煤炭清潔高效利用技術(shù)，依托二次再熱發(fā)電、630℃/650℃發(fā)電、超超臨界CFB發(fā)電等技術(shù)推廣應(yīng)用，實現(xiàn)綠色低碳的高質(zhì)量發(fā)展。隨著可再生能源發(fā)電占比逐步提高，火電機組將更多的承擔(dān)消納任務(wù)，需大力發(fā)展燃煤鍋爐深度調(diào)峰技術(shù)，提升火電靈活性。為達(dá)到2060年前碳中和目標(biāo)，可以保留的燃煤鍋爐數(shù)量很大程度上取決于碳捕集利用封存技術(shù)能否實現(xiàn)低成本應(yīng)用。

二、燃?xì)忮仩t的能效、大氣污染物和碳排放水平相比燃煤鍋爐均有明顯優(yōu)勢，但隨著化石燃料的消費（包括天然氣）限制，燃?xì)忮仩t發(fā)展也將受限。目前，結(jié)合天然氣管網(wǎng)摻氫的技術(shù)路線，摻氫天然氣鍋爐將成為一個重要的發(fā)展方向。

三、可再生低碳能源在鍋爐行業(yè)的應(yīng)用比例將大幅提升，生物質(zhì)鍋爐、生物質(zhì)耦合燃煤鍋爐、垃圾焚燒鍋爐等數(shù)量將顯著增加。若進(jìn)一步將生物質(zhì)燃料利用與二氧化碳捕集埋存相結(jié)合，可形成二氧化碳負(fù)排放，抵消難減排領(lǐng)域的剩余排放，有助于碳中和目標(biāo)的實現(xiàn)。

四、為了實現(xiàn)碳中和目標(biāo)，加強終端能源消費電氣化是必然趨勢。在可再生能源發(fā)電占比大幅提升的基礎(chǔ)上，加強電力替代化石能源，研發(fā)推廣大容量高效電熱鍋爐，在實現(xiàn)零碳供熱、供汽的同時，也為可再生電力快速發(fā)展提供空間。

五、加速推動鍋爐數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型升級，提升鍋爐智能化控制水平，通過智能運維和遠(yuǎn)程診斷等技術(shù)實現(xiàn)能源利用效率提升，充分發(fā)揮節(jié)約能源消費帶來的降碳作用，對于碳達(dá)峰目標(biāo)的實現(xiàn)具有重要意義。在碳中和目標(biāo)下，深度脫碳能源體系的建設(shè)離不開“風(fēng)光水火儲一體化”“源網(wǎng)荷儲一體化”技術(shù)的發(fā)展，以鍋爐為核心，構(gòu)建多源的冷、熱、功、電聯(lián)供的能源系統(tǒng)，鍋爐在其中將更多地承擔(dān)調(diào)節(jié)功能，這也對鍋爐的智能化發(fā)展提出了新的要求。

實現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)任務(wù)，是黨中央的重大戰(zhàn)略決策，是我國向國際社會作出的莊嚴(yán)承諾。2020年12月，中央經(jīng)濟(jì)工作會議明確，將做好碳達(dá)峰、碳中和工作確定為2021年八大重點任務(wù)之一，目前各部門、各地方、各行業(yè)均在加緊研究制定碳達(dá)峰行動實施方案。市場監(jiān)管部門應(yīng)當(dāng)完善鍋爐安全、節(jié)能、環(huán)?！叭灰惑w”的監(jiān)管要求，加強鍋爐節(jié)能環(huán)保工作，加快智慧監(jiān)管體系建設(shè)，強化部門協(xié)作聯(lián)動，協(xié)調(diào)主管部門加強產(chǎn)業(yè)規(guī)劃和政策引導(dǎo)，逐步完善低效、高排放鍋爐產(chǎn)品和產(chǎn)能的淘汰機制與相關(guān)激勵約束機制，實行更嚴(yán)格的產(chǎn)業(yè)準(zhǔn)入門檻，防止碳達(dá)峰期間“高碳”鍋爐產(chǎn)品猛增導(dǎo)致的“碳鎖定”現(xiàn)象。加快“低/零碳”鍋爐產(chǎn)品技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用進(jìn)程，重視新技術(shù)、新方法、新產(chǎn)品的安全風(fēng)險防范，著力提高產(chǎn)品能效水平，降低大氣污染物和二氧化碳排放，從計量、標(biāo)準(zhǔn)、合格評定（認(rèn)證認(rèn)可、檢驗檢測）完整技術(shù)鏈條出發(fā)，建立健全安全、綠色、低碳為一體的質(zhì)量基礎(chǔ)技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新體系和綜合監(jiān)督管理體制，從供給側(cè)推動鍋爐裝備制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級，實現(xiàn)鍋爐綠色低碳高質(zhì)量發(fā)展，為我國實現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和戰(zhàn)略目標(biāo)貢獻(xiàn)力量。（作者單位：中國特種設(shè)備檢測研究院）  

《中國質(zhì)量報》