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孙久启:火电与农业是一对“好搭档”

时间:[2019-07-30 ] 信息来源:中电新闻网
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   能源是国民经济发展的重要支撑与命脉,现阶段化石能源的消耗及污染物排放不仅是我国也是全世界共同关注和着重解决的问题。火电行业作为我国电力工业中的主力军,在节能减排工作中占有举足轻重的位置。近日,中电传媒记者就火电厂节能减排工作采访了国电科学技术研究院锅炉技术研究所副总工程师孙久启,了解到火电与农业原来是一对“好搭档”。

 
  碳捕集和封存技术对节能减排至关重要
 
  记者:为什么要发展碳捕集与封存技术?
 
  孙久启:目前,通过二氧化碳捕集和封存技术(CCS技术)捕集火电厂尾气中的二氧化碳并加以利用是应对全球气候变化的重要手段,且目前的CCS技术,已经可以将化石燃料燃烧生成的二氧化碳生产量减少90%。
 
  记者:我国碳捕集与封存技术发展现状?
 
  孙久启:这几年,碳捕集与封存技术因得到国家大力支持发展迅猛,我国已掌握多种具有自主知识产权的核心技术。按在作用于化石燃料使用过程中的阶段不同,碳捕集技术可分为燃烧后捕获、燃烧前捕获及富氧燃烧捕获。燃烧后捕获技术布置在锅炉烟道尾部,对电厂布局影响小,技术改造难度低,技术相对简单成熟,因而与燃煤火电厂的契合度最高。燃烧后捕获技术又包括化学吸收法、物理吸收法、膜分离法等,其中,化学吸收法应用最早,技术最成熟,是目前电厂CCS技术的首选。
 
  二氧化碳储存技术分为地质储存、生物储存、海洋储存、矿物储存(矿石碳化)以及工业利用等。
 
  目前我国华能高碑店热电厂、华能石洞口第二电厂、中国石化胜利油田、山西瑞光热电公司等已完成碳捕集项目建设,其中华能石洞口第二电厂可实现年捕集二氧化碳10万吨。
 
  火电厂余热利用技术多元
 
  记者:火电厂余热利用对节能减排有何意义?
 
  孙久启:热电联产分布式发电是能源高效利用的理想途径,可实现高品质电能与低品质热量需求的有机统一。热电(冷)联产技术被列入国家“十三五”节能规划,是我国现阶段能源技术的重要发展方向。按照《2010年热电联产发展规划及2020年远景发展目标》,到2020年全国热电联产机组总装机容量要达到2亿千瓦。
 
  记者:火电厂余热利用技术有哪些?
 
  孙久启:余热利用的核心是充分利用火电机组的冷源热损失和热能梯级利用。我主要结合植物工厂建设地域及机组凝汽系统特点,介绍几种典型供热(冷)技术。一是在内蒙古、宁夏、新疆、河北等缺水地区,利用空冷机组可以高背压运行的特点实现热能分级利用。二是在山东、河北、河南、东北等地区,对湿冷机组的供热系统进行改造,实现供热系统热能分级利用。三是针对植物工厂供冷需求采用溴化锂吸收式制冷技术。四是采用基于Co-ah循环的热电联产集中供热技术。
 
  火电与农业存在巨大合作潜力
 
  记者:火电与农业之间有何联系?
 
  孙久启:二氧化碳是植物生长必需的肥料,由于蔬菜温室覆盖严密,特别是严冬季节,温室内的二氧化碳浓度仅为100ppm,而作物生长所需的最佳浓度为800~2000 ppm,作物经常处于“饥饿”状态,导致无法进行高效率的光合作用从而影响其生长,二氧化碳供给俨然已成为制约农作物产量和质量的关键因素。而大型火电机组恰有大量低品位余热和二氧化碳亟待消纳,两个行业可以充分互补,可以说是“天作之合”。
 
  记者:火电厂排放的二氧化碳“气肥”有何优势?
 
  孙久启:为保证植物生长所需的温度,温室大棚普遍采用燃煤或天然气锅炉、地源热泵等方式供暖,与利用大型火电厂供热相比较,其整体能耗明显偏高,供热成本非常高,存在热源容量小、供热不稳定等问题,影响温室种植产量和质量。目前,碳捕集产生的二氧化碳纯度已达食品级,完全可以满足农作物产品质量要求,且相比温室大棚中普遍利用煤油、液化石油气等物质燃烧,或碳酸钙(CaCO3)+氯化氢(HCl)产生二氧化碳等方法,采用碳捕集二氧化碳技术更具有环保和规模优势。
 
  实践证明,二氧化碳气肥技术可加快蔬菜等作物的生长速度、增加植物干重、减少农药的使用、提高产量。
 
  以二氧化碳作“气肥”在欧美发达国家早已广泛应用,我国目前只在部分省市的温室大棚及大田应用,比如呼和浩特、赤峰、乌兰察布、包头、鄂尔多斯等地。
 
  记者:火电与农业“搭档”,会产生怎样的效益?
 
  孙久启:将工业生产的巨量的、大自然已不能自然消纳的二氧化碳用于农业生产,我们称之为“富碳农业”。
 
  对火电企业来说,基于植物工厂的火电厂余热及二氧化碳利用技术,是火电厂持续生存发展的一条新的技术路径。火电企业可与农业企业直接对接,高效、大规模回收利用余热,通过节能服务公司以合同能源管理模式与农业企业分享利润。此外,还可以给农业企业提供直供电源,满足其人工光源需要,降低输电损耗。
 
  对农业企业来说,一方面农业企业依托火电厂的稳定热(冷)源,在稳定生产、保证质量、调控植物生产周期、反季节及跨地区作物生产、应对极端天气变化等方面将具有垄断性优势。另一方面,农业企业直接对接火电厂,高效、大规模吸收二氧化碳,通过检测认证,利用生物碳汇政策,获得相关收益。还可利用火电厂的热电冷三联产优势,建设规模化大型冷库,节约能源成本。
 
  从社会效益来看,发展“富碳农业”,能扩大当地农民就业,提高土地集约化运营水平,有条件的地区还可以建立“富碳农业”示范区,为国家节能减排分忧解难。