浅析以碳达峰碳中和为目标加强锅炉节能环保工作

源头消减 过程控制 末端处理

浅析以碳达峰碳中和为目标加强锅炉节能环保工作

□ 李 军 笪耀东 刘雪敏 王振川

锅炉属于高耗能特种设备，是利用各种燃料、电或者其他能源，将所盛装的液体加热到一定程度，并通过对外输出介质的形式提供热能的设备。锅炉广泛应用于电力、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，也是能源消费大户和重要的大气污染源。

“十二五”以来，我国加大锅炉节能减排工作力度，推行煤电结构优化和转型升级、燃煤工业锅炉节能环保综合提升工程等一系列政策措施，锅炉节能环保水平已有大幅提升。其中，燃煤电站锅炉向大容量、高参数发展，同时淘汰落后火电机组，火电平均供电煤耗持续下降。2019年，我国供电煤耗已下降至307g/kWh，与2010年相比下降26g/kWh。针对燃煤工业锅炉，我国积极开展“以大代小”、煤改气、煤改电、集中供热等工作，在不同地区推行不同容量限值淘汰及禁煤政策，推进燃料结构优化调整，建立健全节能法规标准体系，全面提升锅炉系统运行水平和污染治理水平，取得了显著成效。2019年，全国工业锅炉定型产品能效测试平均热效率达到92.6%，其中燃煤工业锅炉平均热效率为86.1%。

基于这些政策措施，近年来，我国锅炉数量呈现出逐年下降趋势。截至2019年底，全国共有锅炉38.3万台。据估算，2019年，锅炉煤炭消费总量约为17.9亿吨标准煤，其中电站锅炉煤炭消费量约为12.9亿吨标准煤，工业锅炉消费量约为5亿吨标准煤，分别占全国煤炭消费总量的46.9%和17.8%。基于燃料消耗量估算，电站锅炉碳排放量约为35.1亿吨，燃煤工业锅炉碳排放量约为13.6亿吨，再加上数量可观的燃气锅炉碳排放，我国锅炉二氧化碳排放总量约为50亿吨，占能源消费碳排放总量的50%。因此，加强锅炉节能环保工作，推动锅炉绿色低碳发展，不断提高能源利用效率，优化燃料结构，减少二氧化碳排放，对于我国2030年前碳达峰和2060年前碳中和目标的实现具有至关重要的作用。

锅炉的二氧化碳减排，可分别从源头消减、过程控制和末端处理予以考虑。在源头需推进锅炉燃料结构调整，加快推动绿色低碳能源替代高碳能源；在利用过程中需进一步提升锅炉能效水平，发挥能源消费量减少的降碳贡献；在末端需开发低成本碳捕集利用封存技术，实现化石能源利用的深度脱碳。基于以上路径分析，可以判断锅炉行业将呈现如下发展趋势与产业变革：

一、新建燃煤锅炉数量将进一步减少，存量燃煤锅炉将通过煤改气、“上大压小”等方式逐渐被消纳压减。为了保障国家能源安全和民生应用，燃煤锅炉在一定时期内仍将保持一定的数量，发挥其能源基础的作用，但必须以科技创新和技术进步为动力，发展煤炭清洁高效利用技术，依托二次再热发电、630℃/650℃发电、超超临界CFB发电等技术推广应用，实现绿色低碳的高质量发展。随着可再生能源发电占比逐步提高，火电机组将更多的承担消纳任务，需大力发展燃煤锅炉深度调峰技术，提升火电灵活性。为达到2060年前碳中和目标，可以保留的燃煤锅炉数量很大程度上取决于碳捕集利用封存技术能否实现低成本应用。

二、燃气锅炉的能效、大气污染物和碳排放水平相比燃煤锅炉均有明显优势，但随着化石燃料的消费（包括天然气）限制，燃气锅炉发展也将受限。目前，结合天然气管网掺氢的技术路线，掺氢天然气锅炉将成为一个重要的发展方向。

三、可再生低碳能源在锅炉行业的应用比例将大幅提升，生物质锅炉、生物质耦合燃煤锅炉、垃圾焚烧锅炉等数量将显著增加。若进一步将生物质燃料利用与二氧化碳捕集埋存相结合，可形成二氧化碳负排放，抵消难减排领域的剩余排放，有助于碳中和目标的实现。

四、为了实现碳中和目标，加强终端能源消费电气化是必然趋势。在可再生能源发电占比大幅提升的基础上，加强电力替代化石能源，研发推广大容量高效电热锅炉，在实现零碳供热、供汽的同时，也为可再生电力快速发展提供空间。

五、加速推动锅炉数字化、智能化转型升级，提升锅炉智能化控制水平，通过智能运维和远程诊断等技术实现能源利用效率提升，充分发挥节约能源消费带来的降碳作用，对于碳达峰目标的实现具有重要意义。在碳中和目标下，深度脱碳能源体系的建设离不开“风光水火储一体化”“源网荷储一体化”技术的发展，以锅炉为核心，构建多源的冷、热、功、电联供的能源系统，锅炉在其中将更多地承担调节功能，这也对锅炉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，是我国向国际社会作出的庄严承诺。2020年12月，中央经济工作会议明确，将做好碳达峰、碳中和工作确定为2021年八大重点任务之一，目前各部门、各地方、各行业均在加紧研究制定碳达峰行动实施方案。市场监管部门应当完善锅炉安全、节能、环保“三位一体”的监管要求，加强锅炉节能环保工作，加快智慧监管体系建设，强化部门协作联动，协调主管部门加强产业规划和政策引导，逐步完善低效、高排放锅炉产品和产能的淘汰机制与相关激励约束机制，实行更严格的产业准入门槛，防止碳达峰期间“高碳”锅炉产品猛增导致的“碳锁定”现象。加快“低/零碳”锅炉产品技术研发和应用进程，重视新技术、新方法、新产品的安全风险防范，着力提高产品能效水平，降低大气污染物和二氧化碳排放，从计量、标准、合格评定（认证认可、检验检测）完整技术链条出发，建立健全安全、绿色、低碳为一体的质量基础技术协同创新体系和综合监督管理体制，从供给侧推动锅炉装备制造业转型升级，实现锅炉绿色低碳高质量发展，为我国实现碳达峰、碳中和战略目标贡献力量。（作者单位：中国特种设备检测研究院）  

《中国质量报》