摻燒技術路線生死局:2025 年或將淘汰 30% 現有機組

導讀

在全球能源轉型的大背景下,我國煤電行業正面臨着前所未有的挑戰與變革。爲積極響應 “雙碳” 目標,一系列嚴格的煤電摻燒政策相繼出臺,這不僅給煤電企業帶來了新的發展機遇,也讓部分機組站在了淘汰的邊緣。據業內專家預測,2025 年或將有 30% 的現有機組因無法滿足摻燒技術要求而被淘汰。

政策紅線:煤電摻燒減碳要求與最低技術門檻

2024 年 7 月,國家發展改革委、國家能源局聯合印發的《煤電低碳化改造建設行動方案(2024—2027 年)》,爲煤電行業的低碳化轉型指明瞭方向,也劃定了嚴格的政策紅線。

在煤電摻燒減碳要求方面,明確提出到 2025 年,煤電機組的摻燒比例需達到 15% 以上,到 2030 年,這一比例要提升至 30% 以上。衆多煤電企業積極響應,採取了一系列具體行動並取得了顯著成果。

國能浙江北侖第一發電有限公司便是其中的典型代表。在政策引導下,該公司在其 60 萬千瓦機組上開展生物質耦合發電項目。爲實現生物質的穩定摻燒,企業投入大量資金引進先進的生物質輸送和燃燒設備。在輸送設備上,選用了德國進口的高精度螺旋給料機,確保生物質能夠均勻、穩定地輸送至爐膛,避免因給料不均導致燃燒不穩定。在燃燒設備方面,與國內知名科研機構合作,研發出專門適用於該機組的生物質與煤炭混燃燃燒器,通過優化燃燒器的結構,如增加穩燃鈍體、改進噴口設計,使生物質在燃燒過程中的穩定性得到極大提高。同時,改進燃燒控制算法,利用先進的傳感器實時監測爐膛內的溫度、壓力、氧量等參數,根據這些參數動態調整燃料和空氣的供給量,有效提高了生物質的燃盡率。經過不懈努力,目前該機組的生物質摻燒比例已達到 12%,預計在 2025 年前可順利突破 15% 的目標。隨着摻燒比例的提高,該機組每年可減少碳排放約 10 萬噸,爲當地的節能減排工作做出了重要貢獻。

山東能源棗礦集團盛隆化工有限公司與大連理工大學合作開展的焦爐煤氣合成綠氨及燃煤機組摻氨燃燒技術研究與示範項目同樣成果顯著。在綠氨儲存方面,研發了新型的低溫常壓儲存技術,通過對儲存罐體進行特殊的保溫和防腐處理,有效降低了綠氨的蒸發損耗和設備腐蝕。在輸送環節,採用了管道輸送與槽車運輸相結合的方式,並研發了專用的綠氨輸送泵和閥門,確保綠氨在輸送過程中的安全和穩定。在燃燒技術上,通過大量的實驗和模擬,研發出專用的綠氨噴射系統,該系統能夠根據機組的負荷和運行工況,精確控制綠氨的噴射量和噴射角度,實現綠氨與傳統燃料的充分混合燃燒。目前,該項目已取得階段性成果,綠氨摻燒比例逐步提升,從最初的 5% 提升至現在的 10%,爲實現 2025 年和 2030 年的摻燒目標積累了寶貴經驗,也爲行業內其他企業開展綠氨摻燒提供了技術參考。

最低技術門檻同樣嚴苛,必須實現二噁英 / 重金屬在線監測。華能玉環電廠在這方面表現突出。該廠投入專項資金 500 萬元升級改造監測設備,引進了國際先進的高精度二噁英和重金屬在線監測儀器,如德國某品牌的二噁英監測儀,其檢測精度可達皮克級,能夠實時、準確地對燃燒過程中的二噁英和重金屬排放進行監測。同時,建立了完善的污染物監測體系,配備專業的監測人員和數據分析團隊,對監測數據進行實時分析和處理。一旦發現排放指標異常,立即啓動應急預案,通過調整燃燒參數,如降低燃燒溫度、優化空氣分級燃燒等方式,或者採取相應的環保措施,如增加脫硫、脫硝、除塵設備的運行效率,確保排放始終符合國家和地方的嚴格標準。自實施在線監測以來,該廠的污染物排放達標率始終保持在 99% 以上,爲企業自身的可持續發展提供了保障,也爲同行業企業樹立了良好的榜樣。

這一政策紅線的設立,猶如一記強有力的鞭策,深刻影響着煤電企業的發展走向。對於煤電企業而言,要想在日益嚴格的政策環境中持續發展,就必須主動加大技術研發投入,積極探索創新。一方面,企業需要投入大量資金引進先進的燃燒技術和設備,如研發更高效的生物質與煤炭混燃技術,通過優化燃燒器結構和改進燃燒控制算法,提高生物質在燃燒過程中的穩定性和燃盡率,確保在提高摻燒比例的同時不影響發電效率和機組的安全穩定運行。另一方面,在綠氨摻燒技術上,要攻克綠氨儲存、輸送以及與傳統燃料混合燃燒的技術難題,研發專用的綠氨噴射系統和燃燒優化策略,以適應不同工況下的綠氨摻燒需求。

通過大力提升生物質、綠氨等低碳燃料的摻燒比例,能夠有效削減碳排放。以生物質爲例,其在生長過程中通過光合作用吸收二氧化碳,燃燒時釋放的二氧化碳基本可被其生長過程中吸收的量所抵消,實現碳的近零排放;綠氨燃燒產物主要爲氮氣和水,幾乎不產生碳排放。隨着摻燒比例的提高,煤電企業的碳排放將顯著降低,這對於我國實現碳達峰、碳中和目標具有重要意義。

從宏觀層面來看,這一政策紅線助力我國能源結構優化。長期以來,我國能源結構以煤炭爲主,能源結構相對單一,對環境造成了較大壓力。提高煤電摻燒低碳燃料的比例,能夠逐步降低煤炭在能源消費中的佔比,增加可再生能源和清潔能源的使用,推動能源結構向多元化、清潔化方向發展。同時,也推動能源行業向綠色低碳方向加速邁進。煤電企業作爲能源行業的重要組成部分,其低碳轉型將帶動上下游產業的綠色發展,如促進生物質能源的種植、加工和運輸產業的發展,推動綠氨生產技術的進步和產業鏈的完善,形成綠色低碳的能源產業生態,爲我國經濟社會的可持續發展提供堅實的能源保障。

改造經濟性:300MW 機組改造成本與剩餘壽命的考量

對於煤電企業來說,進行摻燒技術改造不僅要滿足政策要求,還要考慮改造的經濟性。以 300MW 機組爲例,改造成本在 1.2 億 - 1.8 億元之間,這是一筆巨大的開支。而且,改造後的機組剩餘壽命也是企業必須考慮的重要因素。如果機組剩餘壽命小於 10 年,改造後可能無法在剩餘運營期內收回成本,投資回報率較低,因此不建議進行改造。

單機容量 300MW 等級及以下的煤電機組壽命一般爲 25 年或 20 年。對於一些接近服役年限的機組,即使進行改造,也難以在短期內實現經濟效益與環保效益的平衡。例如,一臺運行了 20 年的 300MW 機組,剩餘壽命僅 5 年,若進行摻燒技術改造,投入 1.5 億元,而改造後每年節省的碳排放成本和獲得的政策補貼可能無法覆蓋改造成本,從經濟角度來看,這樣的改造並不划算。

退出補償:江蘇省試點 “容量置換” 政策解讀

面對部分機組可能被淘汰的情況,如何妥善處理成爲了關鍵問題。江蘇省試點的 “容量置換” 政策爲解決這一問題提供了新思路。

“容量置換” 政策允許淘汰機組的發電容量在一定範圍內進行置換。例如,某企業淘汰一臺 300MW 的機組,可按照一定比例置換爲更高效、更環保的新機組容量。這一政策的實施,一方面可以促進煤電行業的結構調整,淘汰落後產能,推動產業升級;另一方面,也能在一定程度上保障企業的利益,減少因機組淘汰帶來的經濟損失。

對於被淘汰機組的企業來說,通過容量置換,可以將原有機組的部分價值轉化爲新機組的建設資源,降低新機組的建設成本。同時,新機組在技術和環保性能上更具優勢,能夠更好地適應市場需求和政策要求,爲企業的可持續發展奠定基礎。

2025 年對於煤電摻燒技術路線而言,無疑是關鍵的一年。在政策紅線的約束下,企業需要在改造經濟性和退出補償之間尋求平衡。對於無法滿足要求的機組,淘汰或許是必然的選擇,但這也將爲整個煤電行業的綠色轉型和可持續發展騰出空間。未來,隨着技術的不斷進步和政策的持續完善,煤電行業有望在保障能源供應的同時,實現碳排放的大幅降低,爲我國 “雙碳” 目標的實現貢獻力量。

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