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节能、减污、降碳!一项最闪亮的科技答卷

四川 “能之星” 竖起煤电 “内生” 变革的远征旗帜“地球升温大循环”,一个人类已不可回避的 “全球课题”,破解它的机遇期已进入倒计时:—— 平均气温上升已超过…

四川 “能之星” 竖起煤电 “内生” 变革的远征旗帜
“地球升温大循环”,一个人类已不可回避的 “全球课题”,破解它的机遇期已进入倒计时:
—— 平均气温上升已超过 1.1 度阈值,二氧化碳排放量达 366 亿吨,全球煤炭排放占比 75%;
——CO2 超排引发的极端气候,地球碳汇极可能引发第六次生物大灭绝,威胁人类生存,拯救地球气候最佳窗口期已进入倒计时;
—— 气温上升趋势无法逆转,2050 年前,世界各国沿海城市均有被淹没的风险 ……
如何发展节能环保低碳产业,体现 “中国担当”,早已是纳入各级决策议事日程的大事、要事。国家多次就必须推动能源生产和消费革命,确保国家能源安全,强调 “四个革命,一个合作” 的治理方略:“四个革命”,即推动能源消费革命,抑制不合理能源消费;推动能源供给革命,建立多元供给体制;推动能源技术革命,带动产业升级;推动能源体制革命,打通能源发展快车道。“一个合作”,即全方位加强国际合作,实现开放条件下的能源安全。
从某种意义上来讲,推动能源生产和消费革命,既是一项国家使命,也是一项全球治理的重要使命。
一、主动承担 “技术革命” 的国家使命
四川能之星燃料科技公司管理层认识到,作为一个能源科技企业,希望与前途在于以国家和人类最紧迫的需要为导向,煤电占据着中国电力 70% 以上的份额,它既是支撑经济发展的重要能源,也是释放温室气体、制造雾霾的祸首,企业必须把 “化弊为利” 作为主攻方向。当下,让煤电退场,国民经济势必伤筋动骨,而如不尽快改观与治理,无疑将付出高昂代价,后患无穷。同时,从大地深处挖掘出的每一块原煤,它都有亿万年以上时间跋涉的来路,拾取它、运输它也要付出百般艰辛,珍惜好它,使用好它,是一个科技企业不容懈怠的神圣责任。
公司从 2008 年开始,把工作重心投放在聚力研发煤炭清洁高效利用催化剂及其与之配套系统的系统解决方案,把 “煤炭清洁高效利用工程” 作为公司的 “希望工程” 与 “生命工程”,矢志不渝地从根本上改变煤炭利用 “先污染,后治理” 的低效燃烧的 “七伤拳” 模式,实现了一次颠覆性的技术革命,历经六载攻关,2014 年掌握了 “能之星” 煤炭清洁高效利用工艺技术。尔后,再花四载时间,通过实践、试用、试调进一步完善工艺技术。公司 “十年磨一剑”,终于迎来了试 “霜刃” 的大好机遇,登上了大展身手的事业舞台。论体量,一个小企业,承担一份国家使命,真正是 “力微负重”,渴求着慧眼认识它,社会承认它,携手推动它,道路崎岖,征程漫漫,远非可以一蹴而就。靠科技创新立企,一年四季出门的 “自我推销”,并不比闭门搞科研更省心、省力,每每是事倍功半,乃至落寞而返。即如今此,公司管理层以坚毅意志、坚定信念,决心沿着这条 “报国济世” 的长路,百折不挠地走下去。
“节能之星” 立技主旨是 “降污染,实现零排放”,清洁高效利用工艺则是因炉而异,因煤施策,围绕节能、降耗、增效、除污做文章,把污染物排放高、能耗高而能效低的煤炭,变成清洁高效的绿色煤炭。“能之星” 的问世,扭转了煤电企业 “炉外治污” 的旧面貌,以 “炉内治污” 的新工艺完成了一次颠覆性的技术革命,从根本上解决了污染的源头,从而在炉内实现 SO2、氮氧化物超净排放或近零排放,降级处置电耗高、消耗大、废渣多的脱硫塔,让其仅仅充当 “应急工艺”。这一技术,成功解决锅炉运行的 “六大问题”:
—— 负荷波动热偏差偏离设计煤种热值锅炉超温设计低效率;
—— 负荷波动或低负荷运行,锅炉实现或超越设计热效率;
—— 炉内固硫效率大幅提高,实现高效除焦作用,减少酸腐蚀;
—— 热效率提高,不用锅炉灵活性改造,实现锅炉低负荷、高热效率,避免需(等离子)或柴油稳燃;
—— 燃料使用减少,降低燃烧磨损率,提高热面使用寿命和降低厂用电率;
—— 减少脱硫、脱硝电耗,消除脱胶工艺的废渣、废水,实现清洁发电。
负面清单的归零,标志着煤电完成一次脱胎换骨的 “内生” 变革。
煤电产业,依然可以活跃并建功于经济建设的主战场,这对于煤电企业自身及它牵连的相关产业无疑是一个振奋人心的天降福音,“能之星” 以自身的作为证实了自身价值,奠定了不可摇撼的行业地位。
二、实践验证胜于一切 “口头宣言”
“能之星” 催化技术,为我国乃至人类煤电产业找到了一条节能低碳与经济环保和谐共存的 “技术路线”,为节能环保低碳与企业创利的和谐统一创造了崭新机遇,它的技术品质的价值则宛如一把开启生态文明时代的 “金钥匙”。
“能之星” 燃煤催化剂从室内实验转向市场应用,已在一批又一批电力、化工、轻工等企业 100MW~1000MW 各型机组试用获得成功,正式投入使用,以良好成效赢得口碑,打开了局面,占据了市场。
华电四川高坝电厂未建脱硫塔,只有炉内喷钙,Pyroflow 型 410T/h 常压循环流化床机组实施 7 天 16 小时试验,平均煤耗比设计煤耗降低 86.228g/kWh,节能效率:22.18%;验证期综合煤耗低于 300MW 亚临界设计发电煤耗(315g/kWh)11.228g/kWh;用电率由日常的 11.5%,下降为 17—21 日均值:9.4%,综合厂用电率下降:2.1%;扣除成本,节能收益 = 814154.416 元-240000=574154.416 元。
山西大同漳泽电厂实施节煤工程试验,工厂提供基础数据为每 kWh 电标煤耗为 336g。2019 年 5 月,试验结果为:(0.695:1000 时),发电标煤耗为 291g,节煤率 13.39%;(1:1000 时),发电标煤耗为 268g,节煤率 20.23%;(加权平均 0.86:1000 时),发电标煤为 279g,节煤率 16.96%。采用催化剂 2 天,节约用电 34.815×104kWh,价值 94782 元;节煤价值 249845.9 元;节约石灰石粉价值 77902 元;合计节约 425229 元。扣除催化剂费用 16×104 元,实际节约 265229 元,一台炉每天节约 132614.5 元。
四川泸州新火炬化工厂根据供热车间长期运行统计,每吨蒸汽耗标煤 150kg。2019 年 8 月使用催化剂连续运行 4d,实测:耗煤 800t,产蒸汽共 5431t,煤平均热值 5472kcal/kg。则每 t 蒸汽耗标煤为:(800×1000)÷(5431×5472÷7000)=115kg,节煤率为:(150-115)÷150=23.3%,4d 共节约煤炭费用 199589 元,每天节约 49897 元。该厂未使用脱硫塔,烟气中 SO2 浓度由 1500mg/m3,降低至 314mg/m3,NOx 浓度降至 122.9mg/m3,达到泸州市地方烟气排放标准。
四川省城市能源计量中心(眉山)对四川眉山丹陵万年纸业有限公司使用能之星燃煤催化剂进行 3 天现场测定,其测定数据列于表 1。
科技立企,作为立世。“能之星” 在徐州华润电力公司、四川广汉华侨凤凰纸业公司、山东淄博矿业集团矸石热电厂、宁夏宁州热电厂、重庆中机龙桥发电公司、广西鸡西电厂、宁夏神华鸳鸯电厂、浙江能源滨海热电厂、内江高坝电厂等二十多家企业试验或使用,均收到很好效果。尽管各企业条件不同,成效略有差异,但均实现了良好的节能减排收益;每吨煤大约节约经费 100–140 元;每日用煤 1000t 的企业,每日增收 10–14×104 元,全年按 300d 计算,年增收 3000–4200×104 元。其中,华润徐州电厂每吨煤增收 119 元,漳泽电厂每吨煤增收 126 元,泸州新火炬化工厂每吨煤节约 139 元。
若这一技术得到广泛应用,各地政府不仅将减少巨额治污投入,而且还能从企业增收中增加税收,企业每增加 1000×104 元收入,按 13% 纳税,政府将收取 130×104 元税收。全国按上面计算,全国企业节约 1633.4×108 元,则政府应增加税收共计 212.3×108 元。同时,“能之星” 催化剂产品显现出节能、环保的社会效益,其改善人居环境和空气质量的重要作用更是不可低估,有利于加快推进国家环境的治理战略。根据各厂、各地试用测定,在炉内除硫率达到 50%,加上合理配方和使用 BCR 脱硝技术,完全可以达到炉内超净排放,为投资大、运行费用高的传统脱硫塔退出历史舞台创造了先决条件,从源头上消除了脱硫塔废水、废渣的二次污染巨大隐患,对根治雾霾意义重大、功绩卓著。
此外,作为一个能源消费大国,能源对于现代社会所处的重要地位不容忽视,让黑色、易污染的原煤转换为清洁无污染的高效能源,可以减轻我国石油、天然气的对外依存度,降低战略风险,有利于保障国家能源安全。
为策应国家能源战略规划,“能之星” 瞄准 “两降低,两提升” 精准发力,“两降低” 即煤电装机占比和发电量占比的优化降低,“两提升” 即电力系统灵活调节能力和清洁高效发电水平的全面提升。2021 年,我国煤电以不足 50% 的装机占比,生产了全国 60% 的电量,承担了 70% 的电网顶峰保供任务,充分发挥了保障电力安全稳定供应的 “顶梁柱” 和 “压舱石” 作用。
“脚踏实地,壮志凌云”,以行动替代口号,不尚空谈,以全球眼光审视未来,将产业报国视作无上荣耀,这便是 “能之星” 秉持的治企理念。实现煤电炉内超净排放,让塔式脱硫脱硝转为应急工艺;每 kWh 节电降耗大于 80g,稳步向 150g/kwh 节能目标迈进。这仅仅是企业规划产业发展“三部曲”的第一部、攀登的第一座高峰;“100% 实现煤电烟气 CO2 清洁回收和直接综合利用,完成碳资源向可再生能源的转化升级”,是企业发展第二部、待攀登的第二座高峰;“实现工业光催化反应大规模产业化,利用 CO2 和水生产有机物、清洁燃油并释放氧气,争做全球煤电生态文明建设的拓荒者与引领者”,这是企业产业布局的终极篇章,也是奋力攀登的最高目标。
三、一把 “第五大新能源” 的 “金钥匙”
“能之星” 是科研工作者以赤诚初心、坚毅品格、专业智慧与心血汗水打磨出的破局利刃,直面制约先进生产力发展、阻碍人类社会进步的温室气体与雾霾难题,同时自身也成为极具发展前景的现代科技新动能。
就煤电产业而言,煤炭燃烧过程中潜藏着未被充分开发的新能源,燃烧火焰中未有效利用的大波长能量占比高达 50%。化学燃烧过程中,电子与原子核会产生距离跃迁,进而释放内能与外能,从理论层面而言,内能与外能能量总量对等。其中,内能以小波长能量释放,外能以大波长能量释放,大波长物理能量的大量闲置,是煤炭燃烧过程中极大的能源浪费。若通过有效的化学干扰、光波催化裂解技术,充分利用这部分闲置能量、实现能量饱和利用,仅需 50% 的燃煤燃烧量,即可达到传统模式 100% 燃煤的发电效能,意味着同等发电量前提下,可减少 50% 的二氧化碳排放。
二氧化碳作为主要温室气体,长期以来是制约煤电产业发展的核心瓶颈,也是行业转型的突出短板。正因如此,即便煤电依旧占据我国电力供应三分之二以上的份额,却因温室气体排放的短板,持续被水电、风电、太阳能、核电挤压市场空间。尽管各类新能源存在成本偏高、性能短板等问题,但国家产业政策秉持两害相权取其轻的原则,优先选择绿色低碳能源,传统煤电产业一度面临被逐步替代、有序退出的发展困境。
时势造英雄,“能之星” 手握破解 “内能外能热量统一转化” 的核心技术密钥,逆势破局、扶危济困,彻底扭转了煤电产业的发展颓势,推动传统煤电产业脱胎换骨、浴火重生,让濒临沦为“夕阳产业”的煤电行业重焕生机,升级为全新的新能源电力生产平台。从理论数据来看,煤电机组满负荷年利用时长可达 8000 小时以上,而我国现有火电设备年均有效利用时长仅 4300 小时左右,实际发电利用率仅 50%,闲置设备与发电时长背后,蕴藏着巨大的清洁电力提质增效空间。依托 “能之星” 燃煤催化裂解新能源技术,现有煤电生产工况下,可在设计标煤耗基础上再降 20 个百分点,整体节能潜力高达 50%。该技术若全面推广落地,每年可为国家节约 10 亿–20 亿吨原煤资源,助力我国提前实现治霾目标、终结雾霾困扰,既是中国绿色发展的重大福祉,也是惠及全人类的生态成果。
火焰裂解新技术应用场景广阔、潜力巨大、效益突出,在我国煤电仍占能源供应主体的当下,具备举足轻重的战略价值。该技术的落地应用,催生了极具发展前景的 “第五大新能源”。作为全新产业形态,催化裂解新能源已在市场实践中崭露头角,未来可实现煤电领域 50% 的节能降耗成效,且相较风电、太阳能、水电、核电,兼具环保性、稳定性、安全性优势,以颠覆性的技术成效,重塑了当代新能源电力发展格局。
四、亟待 “倚天剑” 与 “送帆风”
治理雾霾、节能降碳,立足源头防控、精准施策、靶向治理,是兼具科学性与实践性的生态治理路径。企业主动投身节能环保、降碳治污事业,是践行社会责任、助力国家发展的使命担当,理应得到政策激励与制度支持。
“能之星” 火焰裂解技术的落地应用,可实现企业增效、产业升级、环境改善、生态提质的多方共赢,助力国家大气污染治理、碳达峰碳中和目标加速落地。作为行业先行者与技术拓荒者,企业亟需政策法规、制度体系的护航赋能。但当前重点用能单位节能管理相关办法与产业实际脱节、落地性不足,制度设计的短板缺陷,导致清洁节能工程落地对接难度大,行业共识凝聚、政企协同推进、校企合作落地均面临诸多阻碍。科技企业的创新研发与市场实践,能够有效激活能源行业良性竞争、互利共赢的发展生态,培育一批“电之星”“油之星”“气之星”等绿色科创企业,壮大双碳领域领跑企业队伍,形成一马当先、万马奔腾的产业格局,保障国家双碳战略目标高质量落地。
国家《节约能源法》第四条明确:“节约能源是我国的基本国策。国家实施节约与开发并举、把节约放在首位的能源发展战略。”第七条规定:“国家实行有利于节能和环境保护的产业政策,限制发展高耗能、高污染行业,发展节能环保型产业。”第八条明确产业导向:“国家鼓励、支持节能科学技术的研究、开发、示范和推广,促进节能技术创新与进步。”但当前新能源与节能科创产业发展,仍缺乏精准的政策支撑、完善的配套保障。国家虽已出台顶层节能法规,但缺乏细化的实施细则、落地规范、检验标准、约束机制与奖惩举措,现有政策落地执行力不足,仅具备宏观指导意义,难以切实赋能科创企业发展,导致优质节能技术推广受阻、企业转型升级步履维艰,难以收获实质性的政策红利。
依托国家能源战略顶层引领、法律法规政策支撑,“能之星” 的绿色科创之路本应前景广阔、一路畅通,实则步履蹒跚、推广艰难。企业深耕技术、潜心研发,历经多年反复试验、攻坚克难,探索出煤炭清洁利用、源头根治雾霾的核心路径,更打通了废气、废渣循环利用的产业化通道。这项科创成果,如同优质良种,可在全球范围播种落地,创造企业、产业、国家、生态多重价值,既是企业创新突破的成果,更是国家科技进步、绿色发展的彰显。但在实际运营推广中,优质技术常常孤掌难鸣、孤军奋战,屡屡遭遇行业质疑与市场壁垒。有行业从业者感慨:“耗能排污者在台上唱戏,节能降碳者在台下叹息!”
新生技术、新兴产业的发展,必然会遭遇传统观念、落后产能、固有利益格局的阻碍。高耗能、高污染的传统产业、落后生产模式,以及地方保护主义、固有利益圈层形成的行业壁垒与潜规则,层层掣肘绿色技术推广、新兴产业发展。同时,当前节能降碳、治污管控职能部门存在履职不严、监管缺位等问题,监管流于形式,能耗、排污数据依靠企业自查自报,主管部门重统计、轻核查,瞒报、谎报现象屡见不鲜,生态治理、节能管控成效大打折扣。
落实国家能源转型、双碳战略顶层部署,培育绿色先进产能、扶持科创新兴企业,关乎国计民生、长远发展,别无退路、必须攻坚。传统煤炭“先污染、后治理、高排放、低能效”的发展模式,已然弊端丛生、难以为继;一刀切退出煤炭能源的思路,也不符合我国能源保供的现实国情。以煤炭清洁高效利用、炉内超净排放、催化燃烧降碳、二氧化碳循环利用为核心的技术路径,是当前双碳背景下最具可行性、实效性的转型路径之一。唯有以硬核举措破除行业壁垒、扫清产业障碍,全力扶持绿色科创技术落地推广,才能推动能源转型、生态治理取得实效。若一味空谈、拖延观望,优质科创成果将错失落地机遇,国家双碳目标、雾霾治理进程也将遥遥无期。
以“能之星”为代表的科创企业,深耕绿色能源赛道,砥砺前行、久久为功,前路既有挑战磨砺,更有时代机遇。科创企业的发展始终与国家命运、时代发展同频共振,在国家顶层统筹、精准施策下,根治雾霾、推进能源革命、实现双碳目标的攻坚战必将全面打响、圆满收官,我国绿色低碳高质量发展之路必将行稳致远、繁花似锦。


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