浅析以碳达峰碳中和为目标推进机组节能环保工作

源头减少过程控制末端处理

探讨以碳达峰碳中和为目标推进机组节能环保工作

□李军笪耀东刘雪敏王振川

机组属于高耗能特种设备，是运用各类燃料、电或则其他能源，将所盛装的液体加热到一定程度，并通过对外输出介质的方式提供热能的设备。机组广泛应适于电网、供热、石化、化工、钢铁、有色、造纸等行业及日常生活中，是保障国民经济发展和人民生活的重要基础设施，只是能源消费大户和重要的大气污染源。

“十二五”以来，我国加强机组节能降耗工作力度，实施煤电结构优化和变革升级、燃煤工业窑炉节能环保综合提高安装工程等一系列新政举措，机组节能环保水平已有急剧增强。其中，燃煤电厂机组向大容量、高参数发展，同时淘汰落后火马达组，火电平均电业产率持续下跌。2019年，我国电业产率已增长至307g/kWh，与2010年相比增长26g/kWh。针对燃煤工业窑炉，我国积极举办“以大代小”、煤改气、煤改电、集中供水等工作，在不同地区建立不同容量限值淘汰及禁煤新政，推动燃料结构优化调整，确立建立节能法规标准机制，全面提高机组系统运行水平和污染整治水平，取得了明显实效。2019年，全省工业窑炉定型产品能效检测平均热效率达到92.6%，其中燃煤工业窑炉平均热效率为86.1%。

基于这种新政举措，近些年来，我国机组总数展现出逐年衰退趋势。截止2019年末，全省共有机组38.3万台。据计算，2019年，机组焦炭消费总额约为17.9亿吨标准煤，其中电站机组焦炭消费量约为12.9亿吨标准煤工业锅炉，工业窑炉消费量约为5亿吨标准煤，分别占全省焦炭消费总额的46.9%和17.8%。基于燃料消耗量计算，电厂机组碳排放量约为35.1亿吨，燃煤工业窑炉碳排放量约为13.6亿吨，再加上人数可观的煤气机组碳排放，我国机组气体排放数量约为50亿吨，占能源消费碳排放数量的50%。因而，强化机组节能环保工作，推进机组红色低碳发展，不断提升能源运用效率，优化燃料结构，提高气体排放，对于我国2030年前碳达峰和2060年前碳中和目标的实现具备至关重要的作用。

机组的气体治污燃气锅炉，可分别从源头减少、过程控制和末端处理给予考虑。在源头需加强机组燃料结构调整，加速推进白色低碳能源取代高碳能源；在运用过程中需逐步提高机组能效水平，发挥能源消费量降低的降碳贡献；在末端需开发低费用碳捕集运用封存技术，实现陨石能源运用的深度碳化物。基于以上路径剖析，可以判定机组行业将展现如下发展趋势与产业转型：

一、新建燃煤机组总数将逐步提高，存量燃煤机组将通过煤改气、“上大压小”等形式逐步被堆存压减。为了保障国家能源安全和民生应用，燃煤机组在一定时期内仍将保持一定的数目，发挥其能源基础的作用，但应当以科技创新和技术进步为动力，发展焦炭清洁高效运用技术，借助二次再热发电、630℃/650℃发电、超超临界CFB发电等技术推广应用，实现白色低碳的高品质发展。随着可再生能源发电占比逐渐增加，火马达组将更多的承当堆存任务，需大力发展燃煤机组深度调峰技术，提高火电灵活性。为达到2060年前碳中和目标，可以保留的燃煤机组总数巨大程度上取决于碳捕集运用封存技术能够实现低费用应用。

二、燃气机组的能效、大气污染物和碳排放水平相比燃煤机组均有显著优势，但随着陨石燃料的消费（包括天然气）限制工业锅炉，煤气机组发展也将受限。现在，结合天然食道网掺氢的技术路线，掺氢天然气机组将成为一个重要的发展方向。

三、可再生低碳能源在机组行业的应用比列将急剧增强，生物质机组、生物质耦合燃煤机组、垃圾焚化机组等数目将明显降低。若逐步将生物质燃料运用与气体捕集埋存相结合，可产生气体负排放，抵消难治污领域的剩余排放，有助于碳中和目标的实现。

四、为了实现碳中和目标，强化终端能源消费电汽化是必定趋势。在可再生能源发电占比急剧增强的基础上，增强电网取代陨石能源，研制推广大容量高效电热机组，在实现零碳供水、供汽的同时，也为可再生电网迅速发展提供空间。

五、加速推进机组数字化、智能化变革升级，提高机组智能化控制水平，通过智能维保和远程确诊等技术实现能源运用效率提高，充分发挥节省能源消费带给的降碳作用，对于碳达峰目标的实现具备重要意义。在碳中和目标下，深度刻蚀能源机制的建设离不开“风光水火储一体化”“源网荷储一体化”技术的发展，以机组为核心，建立多源的冷、热、功、电联供的能源系统，机组在其少将更多地承当调节功能，这也对机组的智能化发展提出了新的要求。

实现碳达峰、碳中和目标任务，是党中央的重大战略决策，是我国向国际社会做出的庄重承诺。2020年12月，中央经济工作大会明晰，将做好碳达峰、碳中和工作确定为2021年八大重点任务之一，现在各部委、各地方、各行业均在加紧研究起草碳达峰行动推行方案。市场监管部委必须建立机组安全、节能、环保“三位一体”的监管要求，强化机组节能环保工作，推动智慧监管机制建设，加强部委协作联动，协调总监部委推进产业规划和新政引导，进一步加强低效、高排放机组产品和产能的淘汰制度与相关激励约束制度，推行更严苛的产业准入门坎，避免碳达峰其间“高碳”锅炉产品下降造成的“碳锁定”现象。推进“低/零碳”锅炉产品技术研制和应用进程，注重新技术、新技巧、新产品的安全风险防控，着重提升产品能效水平，减少大气污染物和氢气排放，从计量、标准、合格评定（认证认可、检验测试）完整技术链条出发，构建完善安全、绿色、低碳为一体的品质基础技术协同创新机制和综合监督管理制度，从供给侧推进机组武器制造业变革升级，实现机组红色低碳高品质发展，为我国实现碳达峰、碳中和战略目标贡献力量。（作者单位：美国特种设备测试研究院）

《中国品质报》