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【建大故事】推动大美新疆供热行业发展的建大力量——我校北京学者王随林教授科研团队服务新疆乌鲁木齐供热行业纪实

部门:宣传部 供稿:高蕾 摄影:高蕾 焦靖伟 审核:孙冬梅 发布时间:2016-12-01
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       在新疆乌鲁木齐的供热供燃气行业,北京建筑大学王随林教授的名字几乎无人不晓,从2012年至今,王教授带领科研团队考察了乌鲁木齐的大大小小的供热企业,为政府和企业带去了排烟余热深度利用的节能减排新理念。她用二十年心血凝结而成的“防腐高效低温烟气冷凝余热深度利用技术”引领当地供热行业的技术进步与发展,为工业企业节约了大量运行费用,为政府节约了大量燃气补贴,同时为保护环境做出重要贡献,成为推动新疆供热行业发展的建大力量。

 

 

  节能理念引领行业发展

  在全国诸多省会城市中,乌鲁木齐曾一度因大气污染严重而闻名。每年入冬后长达6个月的供暖期内,城市上空如顶着一个“黑锅盖”,雾霾笼罩。为了解决大气污染问题,2012年乌鲁木齐开展了国内最大规模、建设速度最快的“煤改气”工程。对189家燃煤供热单位进行天然气改造,实现了替代燃煤供热面积1.16亿平方米。2013年,新建大型锅炉房80座,安装燃气锅炉250台5500蒸吨,主城区实现以天然气为主的清洁能源供热全覆盖,成为全国除北京之外的气化城市。

  2012年,煤改气之后,天变蓝了,雪变白了,但锅炉房上空出现了大量白烟雾。同时由于天燃气是一种紧缺资源,供热企业的供热燃料成本高,比燃煤时期要多出很多。为此,乌鲁木齐市政府每年需要给供热企业补贴10多个亿。同时,燃气锅炉的排烟温度一般在80-120℃,排烟热损失可观,烟气中还有大量的氮氧化物,对大气造成污染。

  据新疆乌鲁木齐市供热行业管理办公室副主任寿德介绍,实施“煤改气”之初,乌鲁木齐市就明确要求所有新建锅炉必须安装节能器(烟气余热回收装置),确保排烟温度在100℃以下。但是由于当时燃气锅炉烟气余热回收技术尚在起步阶段,受低温腐蚀的影响,不少设备在2个采暖期后就出现腐蚀、换热效率降低、排烟温度上升、烟气中含水量增加等问题。

  天然气使用中的烟气冷凝余热深度利用,协同高效热回收与防腐,一直是国际性难题,涉及多学科问题。十多年来,王随林教授带领团队将热科学与腐蚀防护及材料科学研究相结合,产学研合作,依托国家自然基金、北京市自然基金、北京市科委和教委科技项目、国家科技支撑计划项目、国际合作项目,从基础与机理研究着手,研发出强化传热技术、防腐技术、流动减阻降噪技术、设备大型化与工程优化技术,攻克了协同高效热回收与防腐国际性难题。

  2012年,受乌鲁木齐市供热办委托,王随林教授带领科研团队对乌鲁木齐的17家供热企业进行了考察调研、技术交流。对乌鲁木齐采用烟气冷凝余热深度利用技术的节能潜力进行了深入地分析,王教授讲解了防腐高效低阻烟气余热深度利用技术、冷凝水回收方案,以及这项技术在节约燃料、提高效能、减少排放、保护环境等方面的应用前景。

 

 

  王教授带来的这项技术让乌鲁木齐政府和供热企业眼前一亮。“这正是我们想要的技术!”为此,乌鲁木齐于2014年开始实施燃气锅炉烟气余热深度回收利用改造重点试点工程。由供热单位作为实施主体,政府同时进行相关标准政策的制定和工程质量、进度监管。2014年、2015年,两年完成了14家供热单位18座锅炉房51台4240蒸吨燃气锅炉的烟气余热回收改造工作。

  首批试用这一技术的骑马山热力有限公司总工程师张彤,一提起烟气余热深度利用技术就满心欢喜。“这真是一台超级节能器,”他高兴地说,“王教授的烟气余热深度利用装置,不仅解决了热量回收和能效提高的问题,而且安装了除雾装置,回收了大量冷凝水,减少了烟气中氮氧化物的含量。”

  企业真正尝到了节约燃料、提高效能、减少排放、节省资金的甜头,就纷纷开始积极主动地要求使用这项技术。寿德说,“在这一方面,王教授起到了帮助地方政府解决技术难题和引领行业发展的重要作用。”2016年,乌鲁木齐市又对10家供热单位14座锅炉房35台1715蒸吨燃气锅炉实施了烟气余热回收改造。

  到目前为止,乌鲁木齐市已经对5000多蒸吨锅炉进行了烟气余热回收改造,节能效果非常明显。原有的排烟温度从100度左右降到了30~40℃,锅炉的节能率都能达到10%以上。目前改造完的单位,每年可以节省8000多万方的天然气。

  这项真正实现了将天然气“吃干、榨净、友好排放”的国际领先技术,为乌鲁木齐市政府节约了大量运行补贴,解决了环境保护的难题,取得了社会效益和经济效益的“双丰收”,得到了乌鲁木齐市委市政府的高度评价。2016年10月,乌鲁木齐市政府聘请王随林教授为特聘专家,继续帮助乌鲁木齐市解决节能减排和大气治理方面的工作难题。

 

 

  产学研结合成果卓著

  目前,燃气锅炉烟气余热深度回收利用技术已经在新疆乌鲁木齐市供热行业全面铺开。11月4日,我们跟随王随林教授的科研团队来到新疆,他们此行的目的是作为行业专家帮助乌鲁木齐市供热行业管理办公室对当地重点试点工程的节能减排效果进行检测。

  在骑马山热力有限公司,我们看到3台100蒸吨的大型燃气锅炉尾部均安装了一台“防腐高效低温烟气冷凝余热深度利用技术”节能装置。这就是北京建筑大学和骑马山热力有限公司合作建设的大型燃气锅炉排烟余热深度利用技术示范工程。

  作为世界上首例实现余热深度利用技术的大规模燃气锅炉,自2014年以来节约了大量的燃气,经过国家质检部门检测,锅炉的低热值热效率达到了106.67%,1蒸吨锅炉1天回收1-2吨烟气冷凝水,实现了烟气冷凝水的资源化利用。“经过处理的烟气非常少,在0℃的时候基本看不到烟气。今天是温度是零下7℃,烟气也比以前短多了,轻多了,少多了。”王教授说。

  北京市煤气热力工程设计院有限公司新疆分院负责乌鲁木齐所有供热企业改造的前期设计工作。据该院负责人刘京城介绍,与其他同类烟气余热回收利用技术相比,王随林教授的技术工艺流程相对来说更简单,设备防腐性能有非常独到的方式方法,系统设备阻力非常小,因此也就降低了改造的难度。

  王教授注重在实际工程中锻炼学生的科研能力,每年二年级的研究生都会跟着她在全国各地的工程现场,了解最前沿的工程技术、接触实际工程的技术方法、解决实际工程问题的同时打牢专业知识,从而也锻炼了综合工作能力。

  在工程现场,王随林老师带领学生紧张地对锅炉燃气量、水流量、供回水温度,余热回收装置前后烟温、装置阻力,以及冷凝水量以及烟气成分进行了详细检测。其中烟气成分包括NOx,CO,CO2,O2 等,并依据以上数据计算得出锅炉本体效率,余热回收装置节能率,烟气余热回收率以及除雾率等。

 

 

  完成了多家热力公司的检测工作后,供热供燃气通风与空调工程专业2015级研究生们收获颇丰。张弛说,通过进行现场工程检测使我们对整个测试的流程,设备安装、数据处理都有了清晰的思路。孟繁瑞说,我们在现场遇到了很多实验室中没有遇到过的锅炉问题,我们也学到了很多知识去解决这些问题,这些知识都为我们将来的研究和学习工作指明了方向。

  经过多年产学研结合的努力工作,王随林教授获得了丰硕的成就:以第一完成人获国家技术发明二等奖(2014年)、北京市科学技术一等奖(发明类,2012年)、中国防腐蚀行业发明专利金奖(2012年)、中国发明专利优秀奖(2013年)、华夏建设科技奖(2013年)、授权国际发明专利(第一发明人),培养了博士和硕士研究生55名,先后与大连理工大学、清华大学、英国诺丁汉大学、赫尔大学、伦敦大学等学者及企业长期合作,形成了多学科协同、产学研用结合的优秀创新团队,形成了较高知名度和影响力的学科方向。“防腐高效低温烟气冷凝余热深度利用技术”也在北京、新疆、黑龙江、甘肃、辽宁、成都等地工程应用,节能、节水、减排与社会环境经济效益显著,推广应用潜力巨大,成果服务社会、惠及民生。

  如今的乌鲁木齐市,烟囱已经成为燃煤时代的历史记忆。王随林教授和她的科研团队依然忙碌在工程一线,用“防腐高效低温烟气冷凝余热深度利用”这项国际领先的技术,推动乌鲁木齐市的燃气锅炉烟气余热回收改造项目走在全国前列,为大美新疆的山美、水美、环境美贡献自己的力量。