膜法制氧富氧燃燒技術(shù)推廣應(yīng)用刻不容緩
關(guān)于膜法富氧燃燒技術(shù)及其相關(guān)話題，科技日報記者近日專訪了煙臺華盛燃燒設(shè)備工程有限公司董事長姜政華。
科技日報：我們知道，膜法制氧技術(shù)興起于上世紀(jì)70年代，總的來說是起源于美國，興起在德國，發(fā)展在日本；實際上，我國多年來也已經(jīng)在一些小型工業(yè)鍋爐和工業(yè)爐窯上實施，并且取得了成功。但為什么經(jīng)過幾十年推進卻沒能在國內(nèi)大面積的推廣呢？
姜政華：這是一個值得探討的問題。1983年美國康寧公司率先應(yīng)用在燃燒領(lǐng)域，在熔化爐采用全富燃燒技術(shù)并成功。幾十年來國內(nèi)外研究機構(gòu)對富氧燃燒技術(shù)和節(jié)能效果、污染物減排效果、燃燒和傳熱特點開展了一系列的理論計算和試驗，取得了較好的效果。富氧燃燒技術(shù)發(fā)達(dá)國家將其稱為“資源的創(chuàng)造性技術(shù)”。我國大連物化研究所、天邦膜技術(shù)國家工程研究中心多年來在國內(nèi)30多臺小型工業(yè)鍋爐和工業(yè)爐窯上實施了富氧助燃技術(shù)，平均節(jié)能10.6%。不僅節(jié)能還減少了煙塵排放，也獲得了成功。
國內(nèi)外的研究成果表明富氧燃燒技術(shù)，目前有三種技術(shù)，分別是深冷空分技術(shù)、變壓吸附制氧技術(shù)、膜法制氧技術(shù)。深冷空分技術(shù)始于1903年，高爐煉鋼主要采用（深冷法）富氧噴煤技術(shù)，已有將近一個世紀(jì)的歷史，綜合節(jié)能效益非常顯著。至今是鋼鐵廠標(biāo)配的主流工藝技術(shù)，現(xiàn)建鋼廠必建制氧車間。變壓吸附制氧技術(shù)發(fā)明于1958年，上世紀(jì)70年代應(yīng)用在燃燒領(lǐng)域。20世紀(jì)90年代我國把高爐富氧噴煤作為發(fā)展鋼鐵工業(yè)節(jié)能降耗的重點改造項目，在冶金行業(yè)推廣使用。
實踐表明，膜法制氧是成熟的技術(shù)，特別是對回轉(zhuǎn)窯需要大流量富氧空氣，膜法制氧是最安全、投資量少，且安裝簡單，操作方便靈活，使用壽命長，維修費用低，為我國工業(yè)爐窯應(yīng)用膜法制氧開辟出一條全新的道路。
但為什么幾十年來在我國沒有大面積的推廣呢？主要原因有：對富氧燃燒技術(shù)在一定的層面上還沒有引起國家足夠的重視，在富氧燃燒技術(shù)試驗資金投入不足，在燃燒領(lǐng)域里一直是以空氣燃燒為主，而且所有的大專院校在燃燒領(lǐng)域沒有開設(shè)有關(guān)富氧燃燒技術(shù)課程，在技工學(xué)校也沒有開設(shè)富氧燃燒技術(shù)的培訓(xùn)課程，所有的司爐工和操窯者都是以空氣助燃技術(shù)培訓(xùn)出來的，而是由富氧燃燒設(shè)備的研究者承擔(dān)了上述的任務(wù)，設(shè)備調(diào)試成功后，研究者一離開，節(jié)能效果就出現(xiàn)反復(fù)，有的試驗成功了，論文發(fā)表了，資金使用完了，設(shè)備就停用了，造成了富氧燃燒技術(shù)推廣有一定的困難。要想在燃燒領(lǐng)域全面推廣富氧燃燒技術(shù)要從根本上解決。
科技日報：富氧助燃必然涉及到氧氣制取，節(jié)能環(huán)保行業(yè)關(guān)注的是如何保證膜法制氧的安全長效性？
姜政華：膜法制氧的過程是純物理過程，無相變等，常溫低壓下靜態(tài)制氧，制取的氧氣純度約為30%，制氧本身的安全性好，30%以下的富氧已在近百年的富氧燃燒工程案例中證明是安全可靠的，無需按照氧氣站建設(shè)規(guī)范建設(shè)、無需采用氧用介質(zhì)的輸送設(shè)備，無需脫脂處理，無任何安全隱患。
那么，在水泥工業(yè)高濃度的粉塵污染環(huán)境中，膜法制氧應(yīng)用于水泥行業(yè)的使用壽命又如何？煙臺華盛的膜法制氧是靜態(tài)制氧，經(jīng)不斷的研發(fā)與改進，且長期的應(yīng)用實踐證明，多級高效過濾器祛除粉塵污染物之后的膜材料具有10年以上的超長使用壽命。而且膜法制氧的分離過程是錯流的，其空氣通道與富氧通道是分開的，因不斷輸入的空氣會將沉積在膜分離材料表面的粉塵在空氣通道帶走從而形成一個穩(wěn)定的狀態(tài)，這并不影膜法制氧過程的使用。
通俗的說，膜法制氧的過程的粉塵污染是有進有出，最終達(dá)到平衡而不影響使用。即使存在的一定量的粉塵污染，當(dāng)10年后達(dá)到富氧膜達(dá)到其設(shè)計壽命時，沉積下較多的粉塵也可以通過現(xiàn)場清洗措施使得制氧設(shè)備恢復(fù)其大部分性能。因此，相比較而言，三種制氧方法，膜法制氧更適宜干法水泥爐窯。
眾所周知，在水泥工業(yè)高濃度的粉塵污染環(huán)境中，水泥粉是高堿性的粉塵污染物，具有3微米的正態(tài)分布中徑，工業(yè)設(shè)計過程中，將使用嚴(yán)格的過濾措施方可保證材料的長效使用壽命。
科技日報：按照統(tǒng)計，我國的水泥、鋼鐵、有色冶金、玻纖等工業(yè)企業(yè)現(xiàn)有各種爐窯約80萬臺，年耗用燃料約3億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，其中水泥回轉(zhuǎn)爐窯每年消耗煤炭2.3億噸。富氧助燃節(jié)能技術(shù)是如何在治理霧霾方面發(fā)揮作用的？
姜政華：是的，可以說富氧助燃節(jié)能技術(shù)是治理霧霾的“新型武器”。據(jù)中國水泥協(xié)會相關(guān)統(tǒng)計，截至2012年底，我國新型干法水泥生產(chǎn)線達(dá)到1637條，設(shè)計熟料產(chǎn)能達(dá)16億噸。如果這些生產(chǎn)線全部采用目前膜法制氧富氧助燃節(jié)能技術(shù)，按照節(jié)煤10%計，年可節(jié)煤1997.55萬噸，每噸標(biāo)煤按980元計，全年可節(jié)約資金195.76億元人民幣。減少煙氣排放量163199.84萬立方納米，減少排放二氧化碳4993.88萬噸。
目前，國外膜法富氧采用全富氧燃燒技術(shù)，國內(nèi)大部分采用局部增氧技術(shù)，而我公司采用局部全富氧燃燒，如果新型干法水泥生產(chǎn)線采用膜法制氧全富氧助燃節(jié)能技術(shù)，節(jié)煤率更有大幅提高，國外資料顯示節(jié)煤率可達(dá)30%—40%。經(jīng)濟效益和社會效益巨大。因此，膜法制氧富氧助燃技術(shù)是目前工業(yè)爐窯實現(xiàn)節(jié)能減排降耗的重要手段和必由之路。該技術(shù)的成功應(yīng)用，不但標(biāo)志著我國工業(yè)爐窯節(jié)能改造在科技創(chuàng)新方面達(dá)到了新的高度，而且有望幫助行業(yè)完成國務(wù)院在《節(jié)能減排“十二五”規(guī)劃》中關(guān)于“水泥熟料綜合能耗（千克標(biāo)準(zhǔn)煤/噸）要由2010年的115下降到2015年的112；并要求實施燃煤鍋爐和鍋爐房系統(tǒng)節(jié)能改造，提高鍋爐熱效率和運行管理水平”的要求。
膜法富氧助燃裝置有著積極的示范作用和重大的現(xiàn)實意義。如果我國燃燒領(lǐng)域全行業(yè)推廣富氧燃燒技術(shù)的話，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能率的大幅度提升，而且“消除霧霾”，重見“藍(lán)天白云”不再是夢想。
隨著國家的大力推廣節(jié)能減排產(chǎn)品，富氧助燃節(jié)能技術(shù)有望成為水泥行業(yè)繼純低溫余熱發(fā)電之后又一新舉措，將為我國建材行業(yè)節(jié)能減排和環(huán)保事業(yè)治理霧霾天氣作出巨大貢獻。
科技日報：霧霾治理牽動國人的神經(jīng)，富氧助燃節(jié)能技術(shù)可以在這方面擔(dān)當(dāng)重任。當(dāng)前影響到該技術(shù)推廣的難題在什么地方？您有何呼吁或者建議？
姜政華：這正是我所要表達(dá)的。總體而言，國家對膜法制氧、富氧助燃節(jié)能產(chǎn)品的重視尚處于開始階段。鑒于這項技術(shù)在霧霾治理中的獨特作用，我們期待著對此項高科技的重視應(yīng)該提高到國家層面上，在相關(guān)的政策制定中也應(yīng)有所涉及。這樣對技術(shù)的推廣，減少廢棄物的排放大有好處。同時，也能壯大我們的行業(yè)力量，畢竟這樣的高科技產(chǎn)品，我們還是希望越來越多的企業(yè)加入研發(fā)隊伍中來，將富氧助燃節(jié)能產(chǎn)品的市場越做越大。這同樣離不開國家的重視。
同時，我發(fā)現(xiàn)國內(nèi)涉及到富氧助燃行業(yè)的人才少之又少。如果我們這一代助燃研究人靠的是經(jīng)驗，那么下一代更需要相關(guān)理論知識的積淀。但我們尋遍國內(nèi)，卻沒有發(fā)現(xiàn)有一所大專院校甚至技工學(xué)校開設(shè)相關(guān)專業(yè)課程。我認(rèn)為，隨著國家對環(huán)保問題的重視，這個行業(yè)將越來越熱，相關(guān)人才也處于行業(yè)急需狀態(tài)。我們作為一家民營企業(yè)，很難有力量去推動人才培養(yǎng)的工作，所以我還是希望向國家呼吁：要對富氧助燃行業(yè)人才的培養(yǎng)重視起來。
科技日報：“根據(jù)美國能源信息署預(yù)測，世界煤炭消耗量將從2004年的59億短噸（54億噸）增長到2030年的103億短噸（93億噸）。增幅將達(dá)74%，在此期間，中國和印度的煤炭消耗量將翻番，同期美國的煤炭消耗量將增長50%。”中國目前的煤炭消費量約占能源消費總量的65%以上。隨著經(jīng)濟的增長，煤炭需求量還會增加，要想達(dá)到節(jié)能減排治理霧霾天氣，要走中國自己經(jīng)濟發(fā)展的道路，要在燃燒領(lǐng)域中加快推廣膜法制氧富氧燃燒技術(shù)的步伐，早日實現(xiàn)中國夢。
姜政華：是的。歸根結(jié)底，治理霧霾需要減排，減排需要先進科技的支撐，我們有理由相信，隨著國家對這項技術(shù)的重視，膜法富氧助燃節(jié)能裝置會在這場“霧霾戰(zhàn)役”中發(fā)揮出巨大的作用，找回屬于我們的藍(lán)天白云。
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