熱力集團攻堅“清煤降氮”共創(chuàng)首都美好藍天

王漪

11月15日，北京正式進入供暖季。與往年相比，今年當人們在寒冷冬日享受溫暖的同時，全市各處的供熱鍋爐燃燒后排放出的氣體將更加清潔環(huán)保。這得益于北京市開展的燃煤鍋爐清潔能源改造、燃氣鍋爐低氮改造兩項“清煤降氮”工程，2017年大幅超額完成任務，成為北京市治理大氣污染，改善空氣質(zhì)量的重要舉措。

在眾多開展“清煤降氮”工程的單位中，北京市熱力集團有限責任公司（簡稱“熱力集團”）作為我國最大的國有集中供熱企業(yè)，切實履行國企責任，攻堅克難，發(fā)揮技術創(chuàng)新優(yōu)勢，全面實施“清煤降氮”，建設標桿工程，為北京市的節(jié)能減排、綠色低碳發(fā)展做出了突出貢獻。

“清煤降氮”守護首都藍天

近幾年，北京市民對空氣質(zhì)量的關注度越來越高。研究表明，氮氧化物是造成大氣污染的物質(zhì)之一，其中鍋爐在運行供熱過程中，天然氣燃燒便會產(chǎn)生氮氧化物。為了改善空氣質(zhì)量，降低氮氧化物排放，2013年以來，北京市大規(guī)模開展燃煤鍋爐清潔能源改造、燃氣鍋爐低氮改造、民用散煤清潔能源替代等工程性減排工作，成為全市打好“藍天保衛(wèi)戰(zhàn)”，治理大氣污染，改善空氣質(zhì)量的重要舉措。

根據(jù)2017年清潔空氣行動計劃的任務分解要求，今年10月底前，全市要完成4000蒸噸左右燃煤鍋爐清潔能源改造任務，年底前完成10000蒸噸禁燃區(qū)內(nèi)燃氣（油）鍋爐低氮燃燒技術改造任務。另據(jù)北京市《鍋爐大氣污染物排放標準》規(guī)定，自2017年4月1日起，全市新建鍋爐執(zhí)行30毫克/立方米的排放限值；對于高污染燃料禁燃區(qū)內(nèi)的在用鍋爐，北京市執(zhí)行80毫克/立方米排放限值。

北京市環(huán)保局近期發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，截至11月，北京市今年共淘汰燃煤鍋爐2837家、4453臺、13259蒸噸，完成鍋爐低氮改造約7000臺、23000蒸噸，超額完成了2017年“清煤降氮”工程的任務量。其中，燃煤鍋爐淘汰量是任務量的3.3倍，燃氣鍋爐低氮改造完成規(guī)模是任務量的2.3倍，創(chuàng)下新的歷史紀錄。

在眾多開展“清煤降氮”工程的企、事業(yè)單位中，擁有近60年光榮供熱歷史，供熱面積占全市三分之一的北京熱力集團發(fā)揮了勇于擔當?shù)闹髁娮饔谩?017年2月，集團召開“清煤降氮”工作動員部署會，要求各企業(yè)、各部門嚴格按照市政府“清煤降氮”行動計劃的要求，以高度的政治使命感和責任感，不折不扣全面完成“清煤降氮”改造任務，并要求在用鍋爐排放也要達到30毫克/立方米最嚴標準，由此啟動了熱力集團歷年來最大規(guī)模的供熱鍋爐降氮改造工程。

為了確保清煤降氮改造工作順利實施，集團還專門成立了“清煤降氮”工作領導小組和六個推進小組，集團黨委書記、董事長李大維擔任工作領導小組組長。工作領導小組每月召開一次會議，研究工作推進情況，協(xié)調(diào)解決工作中的重大問題。各推進小組每周摸排一次情況，解決相關問題。

根據(jù)熱力集團部署，改造工作目標集中在四個方面，一是集團管理市區(qū)范圍內(nèi)運行鍋爐全部達標；二是大型鍋爐安裝在線監(jiān)測裝置；三是實施氮氧化物降低、煙氣余熱回收利用綜合治理；四是減排的同時，注重節(jié)能節(jié)熱，提升形象。

在確保大型鍋爐房排放達標治理的同時，熱力集團還進行煙氣余熱深度回收、除霧消白、冷凝水回收利用等綜合治理。通過實現(xiàn)清潔能源替代，推廣空氣源熱泵、移動熱源、電蓄熱等技術應用，一系列卓有成效的工作都為改善首都空氣質(zhì)量增添了有力保障。

經(jīng)過近10個月的攻堅克難，2017年熱力集團共改造鍋爐房330座，鍋爐1569臺，8777.15蒸噸，建設新供熱管線12.47公里。熱力集團技術管理部經(jīng)理張立申介紹，改造完成后，熱力集團管理的鍋爐房中80%鍋爐煙氣NOx排放達到30毫克/立方米以下，其中科豐供熱廠示范項目排放將達到5毫克/立方米。通過“清煤降氮”改造的實施，一個采暖季可直接減少煙氣NOx排放1844.14噸，相當于年停止行駛1.6L家用轎車120萬輛。

破解大安山供熱難題

大安山兩座鍋爐房位于房山區(qū)大安山鄉(xiāng)，這里遠離市區(qū)，海拔高，冬季天氣寒冷，轄區(qū)內(nèi)有座大安山煤礦，一直采用燃煤鍋爐供暖，每年消耗5000噸煤，對空氣造成了污染。其中820鍋爐房海拔820米，位于居民生活區(qū)，920鍋爐房海拔920米，位于煤礦辦公區(qū)。這兩座鍋爐房一直是房山區(qū)“最難啃的硬骨頭”，多年來沒有完成清潔能源替代。

在主動承擔了該地區(qū)的燃煤鍋爐清潔能源替代任務后，集團多次召開方案論證會議，集團董事長李大維親自帶隊上山進行現(xiàn)場踏勘。項目技術組通過分析當?shù)刈匀粭l件和電力、水利、燃氣以及新能源的利用情況，發(fā)現(xiàn)當?shù)厝睔馍匐姡貏荻盖汀⒌缆菲閸纾\輸條件很差，大型運輸車根本無法上去，清潔能源替代異常艱難。全程參與這一改造項目的技術管理部漢京曉博士介紹，電力和燃氣是北京市常規(guī)的燃煤采暖替代方式，但在大安山鄉(xiāng)不能依靠任何一種單純的方式改造當?shù)氐娜济哄仩t。

經(jīng)反復研討，最終確定了移動LNG、空氣源熱泵、電鍋爐、蓄熱罐等多能互補的供熱方式。820鍋爐房保留原輔機設備，拆除燃煤鍋爐，設置1臺2.4兆瓦電鍋爐，室外設置2臺2.8兆瓦燃氣熱水移動鍋爐，配置1兆瓦空氣源熱泵和一座400立方米的蓄熱水箱進行蓄熱。920燃煤鍋爐改造方案為，將原有2臺4噸的燃煤蒸汽鍋爐改造為2臺2.4兆瓦的電熱水鍋爐，并配備一座800立方米的蓄熱水箱進行蓄熱，新增制熱量800千瓦的空氣源熱泵作為采暖系統(tǒng)的補充熱源，同時建設2兆瓦光伏補充電力需求，以適應2019年當?shù)禺a(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，煤礦關停后用電量的變化。

“通過多種能效和多種技術的互補，大安山的兩座鍋爐房不僅變干凈了，而且也改變了以往比較粗放的鍋爐房管理方式，提高了能源利用率。”漢京曉說，能夠參與到這么復雜的項目中，感到非常榮幸，對個人是很大的提升；對供熱行業(yè)，是完成了一項多能互補供熱的標桿工程，為山區(qū)燃煤鍋爐清潔能源替代提供了解決方案。

打造新型現(xiàn)代化供熱基地

除了在京郊山區(qū)，排除萬難為當?shù)鼐用袼腿嘏瑹崃瘓F還準確把握新時期首都城市戰(zhàn)略定位，緊緊圍繞建設國際一流的和諧宜居之都的目標，以方莊供熱廠為標桿，打造新型現(xiàn)代化供熱基地，提高能源利用效率，推動首都供熱事業(yè)的綠色智能協(xié)調(diào)發(fā)展。

方莊供熱廠建于1988年，原為10臺29MW燃煤鍋爐，1997年在原鍋爐架構(gòu)上進行了煤改氣，是一家運行了近30年的老廠，能耗高、自控制水平低，需要進行更新改造。熱力集團結(jié)合“清煤降氮”任務，2017年4月啟動了方莊供熱廠改造工程，將南鍋爐房原5臺29兆瓦的鍋爐改造為5臺58兆瓦燃氣鍋爐。采用世界最先進的超低氮燃燒技術、煙氣再循環(huán)技術、尾部催化還原（SCR）技術，使鍋爐煙氣氮氧化物排放值低于15毫克/立方米，嚴于目前世界最嚴格的排放標準。在煙氣排放達標的同時，集團發(fā)揮企業(yè)的研發(fā)優(yōu)勢，進行煙氣余熱深度回收、除霧消白、冷凝水回收利用等綜合治理，打造近零排放示范項目。5臺鍋爐一個采暖季可減少氮氧化物排放79噸，回收水蒸氣2.1萬噸，回收煙氣余熱10.6萬吉焦，折合標煤0.36萬噸。

實現(xiàn)最嚴排放標準，依靠的是熱力集團上下一心、攻堅克難的決心和行動力。參與這一項目的技術管理部王達工程師介紹，由于廠區(qū)原有建筑結(jié)構(gòu)不變，受到高度等空間限制，給設備選型帶來很大難度。同時，新更換的五臺鍋爐零散部件均需焊接，工作量相當大，高峰期同時作業(yè)的工人超過300人。

據(jù)了解，未來方莊供熱廠將借鑒丹麥第四代供熱技術，建設污水源及中水源熱泵系統(tǒng)、太陽能光熱系統(tǒng)、蓄熱系統(tǒng)、地熱供熱等綜合供熱系統(tǒng)，同時利用互聯(lián)網(wǎng)+新能源供熱技術，推動多種能源智能融合發(fā)展，實現(xiàn)冷熱聯(lián)供和清潔供熱，將原方莊供熱廠打造為綠色生態(tài)示范城。

熱力集團實施“清煤降氮”工程，不僅促進了首都供熱事業(yè)的綠色發(fā)展，也實踐并檢驗了熱力行業(yè)先進的科學技術。“十二五”期間，熱力集團的科研項目經(jīng)費投入累計超過1億元，包括引進和應用了鍋爐煙氣余熱利用、熱力站精細化調(diào)節(jié)、電磁水處理儀、噴射式高效節(jié)能熱交換裝置等多項新技術，籌建了國家級熱水熱計量實驗室；大口徑直埋熱水管道的應力分析研究成果彌補了國內(nèi)直埋大口徑供熱管道理論與設計的空白；熱力地下工程非降水（注漿）施工突破了技術瓶頸，在國內(nèi)同行業(yè)處于領先水平；熱力盾構(gòu)技術、暗挖熱力隧道工程技術和機械頂管微型隧道技術的研發(fā)應用，不僅節(jié)約了幾千萬元的工程投資，同時填補了多項國內(nèi)空白。

這一系列的技術研究和應用，為熱力集團成為“綠色、低碳、智能供熱的引領者”打下了堅實的基礎。參與科豐供熱廠示范項目的技術管理部賈萌工程師對此深有體會，2014年，她參與了研究降低燃氣鍋爐氮氧化物排放的市級課題項目，經(jīng)過幾年的深入研究與實驗，攻克了多項技術難題，最終研發(fā)出了煙氣再循環(huán)低氮燃燒器和緊湊型SCR反應器，并已應用在大安山燃煤鍋爐改造、方莊供熱廠改造等項目中，為“清煤降氮”的實施提供了強大的技術保障。

熱力集團在今年完成“清煤降氮”改造工程后，不僅新建鍋爐排放達標，在用改造的鍋爐排放標準也達到新建鍋爐的排放標準，超額完成了任務。在這張“清煤降氮”成績單的背后，凝聚著近萬名熱力人的辛勤汗水與智慧，也是他們履行首都國企責任的使命感與奉獻精神的最好證明。

據(jù)了解，“十三五”時期，熱力集團將繼續(xù)發(fā)揮國有企業(yè)主力軍作用，擴大清潔電蓄熱、污水源、地熱源、光伏等可再生能源利用，到2020年，集團在市核心區(qū)非化石能源利用占比將達20%，相比2017年再減排85%以上，為北京市的綠色發(fā)展繼續(xù)發(fā)光發(fā)熱。