"双碳"战略下热电锅炉能效评价与碳减排研究进展

"双碳"战略下热电锅炉能效评价与碳减排研究进展

杨文浩

山东中烟工业有限责任公司滕州卷烟厂    山东滕州  277500

摘要：本文针对"双碳"战略下热电锅炉能效评价与碳减排的研究进展进行了综述。首先介绍了热电锅炉的能效评价方法，包括热效率、总能效等指标的计算和评估。然后分析了热电锅炉在碳减排方面的研究进展，包括燃料替代、燃烧优化、污染物控制等技术。最后总结了热电锅炉能效评价与碳减排研究的挑战和发展趋势。

关键词：双碳战略、热电锅炉、能效评价、碳减排、研究进展

随着全球气候变化的加剧，减少碳排放已经成为全球共识。热电锅炉作为重要的能源转换设备，在实现"双碳"战略中扮演着重要角色。本文旨在综述"双碳"战略下热电锅炉能效评价与碳减排的研究进展，为热电锅炉的优化和改进提供参考。

一、热电锅炉能效评价方法

（一）热效率评价方法

热效率是衡量热电锅炉能源转换效率的重要指标之一。热能利用率是指热电锅炉输出的热量与输入的热量之比，它反映了热电锅炉在能量转换过程中的能量损失情况。通常情况下，热能利用率越高，热电锅炉的能量转换效率也越高。另外，锅炉效率是指热电锅炉输出的蒸汽或热水的热量与输入的燃料热量之比，它也是衡量热电锅炉能源转换效率的重要指标。通过对热效率的评价和计算，可以了解热电锅炉的能源利用状况，从而为锅炉的优化和改进提供依据[1]。

（二）总能效评价方法

总能效是衡量热电锅炉整体能源利用效率的指标。能源利用率是指热电锅炉输出的能源与输入的能源之比，它反映了热电锅炉在能源转换过程中的能源损失情况。通常情况下，能源利用率越高，热电锅炉的整体能源利用效率也越高。另外，总能效是指热电锅炉在单位时间内产生的热量与消耗的电力之比，它也是衡量热电锅炉整体能源利用效率的重要指标[2]。通过对总能效的评价和计算，可以了解热电锅炉的整体能源利用状况，从而为锅炉的优化和改进提供依据。

在实际应用中，热电锅炉能效评价方法的选择和应用需要综合考虑热电锅炉的类型、规模、运行条件等因素。不同类型的热电锅炉具有不同的能效评价方法，例如，传统的燃煤热电锅炉和现代化的生物质热电锅炉的能效评价方法可能会有所不同。此外，不同规模的热电锅炉也可能需要采用不同的能效评价方法，例如，小型热电锅炉和大型热电锅炉的能效评价方法可能会有所不同。另外，热电锅炉的运行条件也会对能效评价方法的选择和应用产生影响，例如，锅炉的负荷率、燃料类型、排放标准等都会影响能效评价方法的选择和应用。因此，在实际应用中，需要根据具体情况进行综合分析和判断，选择合适的能效评价方法。

二、热电锅炉碳减排研究进展

（一）燃料替代

热电锅炉的燃料替代技术是实现碳减排的重要途径之一。天然气作为一种清洁燃料，被广泛应用于热电锅炉中。天然气热电锅炉具有较高的燃烧效率和较低的碳排放量。生物质能作为一种可再生能源，也是热电锅炉燃料替代的研究热点。生物质热电锅炉可以利用农业废弃物、林业副产品等生物质资源，实现碳减排目标[3]。此外，氨能热电锅炉也是一种潜在的燃料替代技术。氨具有高热值和低碳排放的特点，可以作为热电锅炉的替代燃料。这些替代燃料的应用和效果研究不断进展，为热电锅炉的碳减排提供了新的方向。

（二）燃烧优化

热电锅炉燃烧优化是提高燃烧效率和降低碳排放的重要手段。燃烧控制策略的研究进展包括先进的燃烧控制算法和燃烧参数优化技术。通过实时监测锅炉的运行参数，可以实现燃烧过程的精确控制，提高燃烧效率，减少碳排放。燃烧设备改进技术包括燃烧器设计、燃烧室结构优化等。通过改进燃烧设备，可以提高燃烧完全度，降低污染物排放，实现碳减排目标。

（三）污染物控制

热电锅炉污染物控制技术是实现碳减排的重要环节。脱硫技术是通过去除锅炉排放烟气中的二氧化硫，减少酸雨和大气污染。常见的脱硫技术包括湿法脱硫、干法脱硫等。脱硝技术是通过去除锅炉排放烟气中的氮氧化物，减少大气污染和臭氧层破坏[4]。常见的脱硝技术包括选择性催化还原法（SCR）、选择性非催化还原法（SNCR）等。除尘技术是通过去除锅炉排放烟气中的粉尘，减少大气污染和呼吸道疾病的发生。常见的除尘技术包括布袋除尘、静电除尘等。这些污染物控制技术的应用和效果研究不断进展，为热电锅炉的碳减排提供了有效的解决方案。

通过燃料替代、燃烧优化和污染物控制等技术的应用和效果研究，热电锅炉在"双碳"战略下的碳减排研究取得了一定的进展。然而，仍面临一些挑战，如替代燃料的供应稳定性、燃烧优化算法的实时性、污染物控制技术的成本效益等。未来的研究应该注重这些方面的深入研究和实践，以推动热电锅炉的碳减排技术的发展和应用。

三、挑战和发展趋势

（一）能效评价方法的完善

尽管现有的热电锅炉能效评价方法在一定程度上能够反映锅炉的能源利用效率，但在实际应用中仍存在一些问题。例如，现有的评价方法往往侧重于单一指标的计算，如热效率或总能效，而忽视了其他重要因素，如能源消耗的环境影响、运行成本等。因此，未来的研究应该致力于完善能效评价方法，使其更加全面和综合。这可能包括开发多指标综合评价模型，将环境影响、运行成本和经济效益等因素纳入评价体系中

[5]。此外，还应该考虑评价方法的标准化和规范化，以便在不同地区和不同类型的热电锅炉之间进行比较和评估。

（二）碳减排技术的创新

尽管现有的热电锅炉碳减排技术已经取得了一定的进展，但在实际应用中仍存在一些问题。例如，燃料替代技术虽然能够降低碳排放，但替代燃料的成本较高，可能会增加运行成本。燃烧优化技术虽然能够提高燃烧效率，但在实际操作中可能面临燃烧控制算法的实时性和燃烧设备改进的可行性等挑战。污染物控制技术虽然能够减少污染物排放，但可能需要较高的投资和运行成本。因此，未来的研究应该致力于创新碳减排技术，寻找更加经济、高效和可持续的解决方案。这可能包括开发新的燃料替代材料、燃烧控制技术和污染物控制技术，以及探索新的碳捕获和储存技术。

（三）综合评价和决策支持

热电锅炉能效评价与碳减排研究需要综合评价和决策支持，以帮助决策者做出更加合理和明智的决策。这可能包括多目标优化模型，用于在不同的约束条件下（如成本、碳排放限制等）优化热电锅炉的运行参数。成本效益分析模型，用于评估不同碳减排技术的经济可行性[6]。此外，还可以考虑其他决策支持工具，如风险分析、情景分析和预测模型，以帮助决策者更好地理解和预测热电锅炉运行中的不确定性和潜在风险。综合评价和决策支持的研究和应用将有助于推动热电锅炉能效评价与碳减排技术的发展和应用，为实现"双碳"战略做出贡献。

结语：

本文综述了"双碳"战略下热电锅炉能效评价与碳减排的研究进展。热电锅炉能效评价方法包括热效率和总能效评价方法，碳减排研究进展包括燃料替代、燃烧优化和污染物控制技术。然而，目前热电锅炉能效评价方法仍需完善，碳减排技术仍需创新，综合评价和决策支持的需求日益凸显。未来的研究应该注重这些方面的深入研究和实践。

参考文献：

[1]王炳力,于在海,邢晋等.“双碳”战略下热电锅炉能效评价与碳减排研究进展[J].工业锅炉,2023,(03):1-8.

[2]吕潮海.浅谈热电锅炉节能减排[J].海峡科技与产业,2017,(08):141-142.

[3]薛小军,侯智华,张红昌等.碳中和背景下燃气热电联产与地源热泵耦合替代燃气锅炉供热研究[J].动力工程学报,2022,42(04):359-364+386.

[4]王云岭,郑娜.企业技改诠释出低碳、节能新方向——兰溪市热电有限公司燃煤锅炉利用生物质能的启示[J].中国经贸导刊,2010,(20):79.

[5]任秀芳.论碳盘查工作在企业节能减排中的作用[J].资源节约与环保,2014,(04):83-84.

[6]宋维勤.浅谈热电锅炉节能减排[J].能源与节能,2018,(08):67-68.