煤炭的清洁利用洁净煤产业无疑是当前能源市场的一大热门课题。综合来看,清洁煤技术的实现主要是在3个大的方面:煤炭开采与开发过程;煤炭转化过程;煤炭利用过程。其中,又以后两者的应用居多。
燃煤电厂,或者说火力发电显然是一个重要的煤炭利用过程,煤炭的洁净利用同样面临着重要的机遇和挑战。据统计,截至2011年全国投入运营的燃煤脱硝机组共218台,总装机容量0.97亿千瓦。另外,2011年新出的《火电厂大气污染物排放标准》要求,从2012年1月1日开始,所有新建火电机组NOx排放量要达到100毫克/立方米;从2014年1月1日开始,重点地区所有火电投运机组NOx排放量要达到100毫克/立方米,而非重点地区2003年以前投产的机组达到200毫克/立方米。这比环保部2009年7月份的第一次征求意见稿,无论是实施时间,还是具体控制标准都提出了更高的要求。
根据环保部的编制说明,若对新建和2004年至2011年底期间通过环评审批的现有燃煤火力发电锅炉全部实施烟气脱硝,对2003年底前建成的火电机组部分实施烟气脱硝,则新标准实施后,到2015年,需要新增烟气脱硝容量8.17亿千瓦,共需脱硝投资1950亿元,2015年需运行费用612亿元/年。到2020年,需要新增烟气脱硝容量10.66亿千瓦,共需脱硝投资2328亿元,2020年需运行费用800亿元/年。不难看出,未来脱硫(二氧化硫)新建项目仍有发展空间,脱硝(氮氧化物)新建项目前景广阔。
在这些火电减排项目中,自动化投资将随之增长,在脱硫脱硝的系统控制方面,既可以通过增加DCS控制系统点数规模实现,也可以单独建立控制子系统,或者时下较流行的脱硫脱硝一体化系统。一般而言,这类系统采用通用的管理级、控制级和过程级三层网络结构,其中包括数据采集和处理、模拟量控制、顺序控制以及保护连锁、报警等功能。
因此,PLC、DCS为核心的自动化供应商将获得清洁的机会,大量的智能现场仪表(采集现场压力、温度、流量、液位等过程传感器)、执行机构(电动调节阀、变频器)、SCADA监控组态软件都将囊括其内。
对上述燃煤发电用户而言,这类系统的脱硫效率高低、是否造成二次污染,以及是否可以进行资源化回收并满足循环经济要求,是非常重要的需求出发点。显然,自动化技术将为实现这些目标提供重要手段,对此,本刊行业聚焦文章中进行了实际案例报道。