源頭消減 過程控制 末端處理

淺析以碳達峰碳中和為目標加強鍋爐節能環保工作

□ 李 軍 笪耀東 劉雪敏 王振川

鍋爐屬于高耗能特種設備，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的形式提供熱能的設備。鍋爐廣泛應用于電力、供熱、石化、化工、鋼鐵、有色、造紙等行業及日常生活中，是保障國民經濟發展和人民生活的重要基礎設施，也是能源消費大戶和重要的大氣污染源。

“十二五”以來，我國加大鍋爐節能減排工作力度，推行煤電結構優化和轉型升級、燃煤工業鍋爐節能環保綜合提升工程等一系列政策措施，鍋爐節能環保水平已有大幅提升。其中，燃煤電站鍋爐向大容量、高參數發展，同時淘汰落后火電機組，火電平均供電煤耗持續下降。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，在不同地區推行不同容量限值淘汰及禁煤政策，推進燃料結構優化調整，建立健全節能法規標準體系，全面提升鍋爐系統運行水平和污染治理水平，取得了顯著成效。2019年，全國工業鍋爐定型產品能效測試平均熱效率達到92.6%，其中燃煤工業鍋爐平均熱效率為86.1%。

基于這些政策措施，近年來，我國鍋爐數量呈現出逐年下降趨勢。截至2019年底，全國共有鍋爐38.3萬臺。據估算，2019年，鍋爐煤炭消費總量約為17.9億噸標準煤，其中電站鍋爐煤炭消費量約為12.9億噸標準煤，工業鍋爐消費量約為5億噸標準煤，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，燃煤工業鍋爐碳排放量約為13.6億噸，再加上數量可觀的燃氣鍋爐碳排放，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，加強鍋爐節能環保工作，推動鍋爐綠色低碳發展，不斷提高能源利用效率，優化燃料結構，減少二氧化碳排放，對于我國2030年前碳達峰和2060年前碳中和目標的實現具有至關重要的作用。

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。在源頭需推進鍋爐燃料結構調整，加快推動綠色低碳能源替代高碳能源；在利用過程中需進一步提升鍋爐能效水平，發揮能源消費量減少的降碳貢獻；在末端需開發低成本碳捕集利用封存技術，實現化石能源利用的深度脫碳。基于以上路徑分析，可以判斷鍋爐行業將呈現如下發展趨勢與產業變革：

一、新建燃煤鍋爐數量將進一步減少，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用，燃煤鍋爐在一定時期內仍將保持一定的數量，發揮其能源基礎的作用，但必須以科技創新和技術進步為動力，發展煤炭清潔高效利用技術，依托二次再熱發電、630℃/650℃發電、超超臨界CFB發電等技術推廣應用，實現綠色低碳的高質量發展。隨著可再生能源發電占比逐步提高，火電機組將更多的承擔消納任務，需大力發展燃煤鍋爐深度調峰技術，提升火電靈活性。為達到2060年前碳中和目標，可以保留的燃煤鍋爐數量很大程度上取決于碳捕集利用封存技術能否實現低成本應用。

二、燃氣鍋爐的能效、大氣污染物和碳排放水平相比燃煤鍋爐均有明顯優勢，但隨著化石燃料的消費（包括天然氣）限制，燃氣鍋爐發展也將受限。目前，結合天然氣管網摻氫的技術路線，摻氫天然氣鍋爐將成為一個重要的發展方向。

三、可再生低碳能源在鍋爐行業的應用比例將大幅提升，生物質鍋爐、生物質耦合燃煤鍋爐、垃圾焚燒鍋爐等數量將顯著增加。若進一步將生物質燃料利用與二氧化碳捕集埋存相結合，可形成二氧化碳負排放，抵消難減排領域的剩余排放，有助于碳中和目標的實現。

四、為了實現碳中和目標，加強終端能源消費電氣化是必然趨勢。在可再生能源發電占比大幅提升的基礎上，加強電力替代化石能源，研發推廣大容量高效電熱鍋爐，在實現零碳供熱、供汽的同時，也為可再生電力快速發展提供空間。

五、加速推動鍋爐數字化、智能化轉型升級，提升鍋爐智能化控制水平，通過智能運維和遠程診斷等技術實現能源利用效率提升，充分發揮節約能源消費帶來的降碳作用，對于碳達峰目標的實現具有重要意義。在碳中和目標下，深度脫碳能源體系的建設離不開“風光水火儲一體化”“源網荷儲一體化”技術的發展，以鍋爐為核心，構建多源的冷、熱、功、電聯供的能源系統，鍋爐在其中將更多地承擔調節功能，這也對鍋爐的智能化發展提出了新的要求。

實現碳達峰、碳中和目標任務，是黨中央的重大戰略決策，是我國向國際社會作出的莊嚴承諾。2020年12月，中央經濟工作會議明確，將做好碳達峰、碳中和工作確定為2021年八大重點任務之一，目前各部門、各地方、各行業均在加緊研究制定碳達峰行動實施方案。市場監管部門應當完善鍋爐安全、節能、環保“三位一體”的監管要求，加強鍋爐節能環保工作，加快智慧監管體系建設，強化部門協作聯動，協調主管部門加強產業規劃和政策引導，逐步完善低效、高排放鍋爐產品和產能的淘汰機制與相關激勵約束機制，實行更嚴格的產業準入門檻，防止碳達峰期間“高碳”鍋爐產品猛增導致的“碳鎖定”現象。加快“低/零碳”鍋爐產品技術研發和應用進程，重視新技術、新方法、新產品的安全風險防范，著力提高產品能效水平，降低大氣污染物和二氧化碳排放，從計量、標準、合格評定（認證認可、檢驗檢測）完整技術鏈條出發，建立健全安全、綠色、低碳為一體的質量基礎技術協同創新體系和綜合監督管理體制，從供給側推動鍋爐裝備制造業轉型升級，實現鍋爐綠色低碳高質量發展，為我國實現碳達峰、碳中和戰略目標貢獻力量。（作者單位：中國特種設備檢測研究院）  

《中國質量報》