技术节能：联姻传统产业

　　文/《中国投资》 赵沛楠

　　面对中国传统产业能源使用效率偏低的现状，加快对高耗能产业进行技术节能改造依然颇为必要

　　以煤炭、石油、天然气为主的化石能源消耗量日益提升，正在带来一系列的能源、环境问题。曾有经济学家统计：每创造1美元的国内生产总值中国消耗的能源是日本的7倍，是世界平均消耗水平的3倍。中国的能源使用效率甚至不及巴西、印尼等国家。因此，提高传统产业能源利用效率的需求颇为迫切。

　　在北京神雾集团董事长吴道洪看来，在可预见的未来，化石能源在中国能源消耗结构中仍将占比巨大：“目前我国化石能源占比92%，而这一数字在2040年预计下降至70%，仍占据我国消耗能源的半壁江山”。

　　事实上，早有业内人士指出，在战略性新兴产业尚无力支撑国民经济发展的今天，中国的产业结构在一段时间内仍将以钢铁冶金、炼油化工及有色金属等传统产业为主。“进一步发展传统行业，对化石能源的消耗就在所难免，因此我们希望找到一种技术能够提高化石能源的燃烧利用效率，由此达到清洁节能的目标”，吴道洪如是说。

　　蓄热式燃烧

　　燃烧，这种发光发热的剧烈化学反应已经被人类使用了数万年之久，却始终存在着巨大的浪费，至少有一半的热量白白流失在空气中。在吴道洪看来，把燃烧过程中的热量全部利用起来，就能够在工业生产中产生巨大的节能效益。而“蓄热式烧嘴”这一高效燃烧技术正是在这样的思路下研发成功的。

　　采访中，北京神雾集团副总经理兼研究院执行院长汪勤亚告诉记者，第一代燃烧技术主要以不回收余热的工业炉或锅炉方案为代表，直接将1000°的烟气排入空气中，造成高达50%热能浪费的同时，被污染的废气也被直接排放，对环境影响极大。汪勤亚说：“以换热式的工业炉或锅炉为代表的第二代燃烧技术加入了带有余热回收的换热器，增加预热空气环节，空气最高可被预热至400°-500°，有一定的节能效果。然而加装的换热器热效率低、设备成本高，并不尽如人意”。

　　以神雾蓄热式高温空气燃烧技术解决方案为代表的第三代燃烧技术则完全改变了燃烧炉的设计原理，吴道洪告诉记者：“我们采用蓄热材料，把本来要随着烟气排放掉的热量蓄集起来，然后在下一个燃烧周期，再把热量送回去，既可让燃烧更彻底，又能提高炉子的热效率。”实验中，这项高效的燃烧技术，让燃料充分燃烧的同时阻止燃烧产生的热量排放到空气中，最终可以达到节能30%－70%的效果，且还能减少二氧化碳和烟气中氮氧化合物的排放。在吴道洪手中，这一技术原理在中国率先变成了现实产品，这一颠覆式燃烧产品的所有环节，包括燃烧器、蓄热材料、换向阀门、控制系统等关键零部件均由神雾出品。

　　钢铁延伸5大方向

　　事实上，相比蓝图尚不甚清晰的可再生能源领域，传统工业领域更像是当前中国真正实现节能减排的主战场。况且，在我国能源价格改革步伐进一步加大的今天，传统制造业的能耗占制造成本水涨船高，降低能耗的商业驱动力也愈发强劲。

　　与风电、太阳能等其他新能源产业需要长达10年的回收期不同，燃烧节能具有立竿见影的经济效益，并不需要依靠国家补贴生存。吴道洪告诉记者：“回收期最快的仅3个月，最慢的也才两年”。

　　在吴道洪蓄热式高温空气燃烧技术研发之初，正逢中国钢铁产业产能迅速扩张时代，行业高耗能特点愈发明显。在吴道洪看来，高耗能的产业特点意味着巨大的燃烧节能空间，于是，他将第一个目标市场锁定在钢铁行业。“十几年前神雾的第一个客户是邯郸钢铁，以200万元的价格让神雾为其进行燃烧节能改造”，吴道洪告诉记者。

　　而现如今，蓄热式烧嘴技术已应用于全国钢铁行业包括宝钢、鞍钢在内的90%以上的加热炉中，每年产生节能经济效益100亿元以上，节约的化石燃料折合标准煤1100万吨，减少二氧化碳排放2500万吨以上。而这还仅仅是为占钢厂耗能20%的环节消减3成能耗的价值，神雾的技术团队希望，最终能实现让炼铁锅炉（占钢厂总能耗的79%）节能30%。

　　然而同行的模仿复制在不断蚕食神雾以国有钢铁企业为主的市场份额，据记者了解，在较为基础的轧钢加热炉领域，二三十家同类竞争者已经占去了50%的市场份额，神雾占有剩下的50%市场份额。3年前，神雾的销售收入90%都来自于钢铁行业，而2011年这一比例却降到了20%。

　　对此，吴道洪的应对之策是开辟新战场。“我们拥有蓄热式燃烧的核心技术，延伸开来相对要容易一些。针对不同市场的锅炉所设计的燃烧节能技术，我认为才是神雾在行业内树立的真正竞争门槛所在”。吴道洪告诉记者，目前神雾已经由单一开发化石能源使用过程中的高效节能低污染燃烧新技术转向五大领域并举：“除此，我们进一步在开发褐煤、烟煤、油页岩及生物质燃料的裂解提炼新工艺；开发劣质黑色金属矿及劣质有色金属矿的高效清洁冶炼新工艺；开发大型粉煤气化工艺；开发城市垃圾的无害化、减量化的高效节能低污染燃烧新技术和高效热解提炼新工艺共5个方面加快研发进展。”吴道洪预计，蓄热式高温空气燃烧技术在这些行业中的市场容量又将高达2500亿元以上。

　　采访中，吴道洪向记者表示，正是依托节能燃烧技术、化石能源开发利用新技术、城市及工业固体垃圾焚烧技术、低品位矿石资源高效开发利用技术多项优势产业，截至2011年底，神雾共完成国内外节能减排总承包项目达300多个，累计节能技术总承包额达100多亿元人民币，已完成的项目平均节能30%以上，CO2等有害气体排放下降30%以上。

　　3.6亿中试实验室

　　有业内人士曾预言，人类一旦找到打开非常规化石能源大规模开发的金钥匙，或许就找到了实现永续发展的最佳替代能源，走出“传统化石能源时代” 。针对非常规化石能源（褐煤、煤矸石、低热值烟煤、城市垃圾等）和非常规矿石资源（劣质黑色和有色金属矿石），神雾一出手就是3个多亿。

　　“在跟钢铁厂合作过程中，我们对于目前我国矿石储量高但品位低这一现状有所了解，”自此，吴道洪开始探索低品位矿石资源高效开发利用技术，并已成功研究出由煤基转底炉直接还原炼铁技术、气基竖炉直接还原炼铁技术、高温转底炉还原粒铁技术、一步法顶吹熔融还原炼铁技术、流化床直接还原炼铁技术组成的非高炉炼铁技术。采访中，汪勤亚告诉记者：“这些技术不但可以省去传统选矿、烧结、炼焦、高炉等高污染、高能耗的工序，还可以让我国摆脱进口矿石的局面，高效使用国内贫矿资源”。

　　以开发褐煤为例，汪勤亚向记者进行了详细的介绍：“与常用无烟煤相比，褐煤以往难以利用的关键在于其中水份和挥发份含量较高，处理时工艺复杂，产出提质煤数量少。在经过神雾研发的转底炉热解处理之后，我们从中提炼出5%-30%的轻质焦油，5%-20%的干馏燃气以及提质煤，这样一来褐煤的价值就得到了极大地增加”。

　　吴道洪告诉我们，神雾正在进行的8条干馏热解及焦油深加工生产线分布于山西平朔、江苏盐城等地，均已开工建设。

　　然而即使是推动公司既有产品的革新，都需要大量燃烧研究和试验支撑，其中所包含的技术研发需要大量资金支持。民营企业很难获得国家的科研投入。在每年都将利润的15%用于研发的基础上，2009年4月，神雾在中关村科技园区昌平园投资3.6亿元建设了13个具有国际领先水平的节能与低碳技术实验室。吴道洪告诉记者：“在燃烧领域还没有这么大的实验室，我们现在有1400多个技术研发人员，门槛更高。就像天津有上千家企业在做自行车，但是要做飞机，全世界可能只有五六家能做”。

　　对于想要将燃烧节能技术大规模商业化的吴道洪来说，单纯在实验室的技术研发上领先还远远不够，如何将实验室技术“变现”成为大规模的产业化商品，也已经成为整个清洁技术领域里共同的难题，要想晋升少之又少的“赚钱”行列，这几乎是所有节能技术市场参与者的一道门槛。

　　2005年底，北京神雾公司全资收购了中国石化集团下属的“北京华福工程有限公司”，为神雾公司进军石油、石化及煤化工等行业的节能市场搭建了平台；2007年9月，公司投资3.2亿元在湖北仙桃建设了占地30万平方米的神雾节能装备制造基地；为了进一步加快北京神雾公司化石能源节能减排技术的自主创新和产业化步伐，2007年12月，收购了具有冶金甲级设计资质的江苏省冶金设计院；2010年，公司又收购了具有炼油甲级设计资质的武汉金中石化工程公司，打开了通往原油加工和炼化一体化节能领域的通道。吴道洪告诉记者，神雾未来还会继续收购国内外的大型设计公司，“如果不收购，我们所有的发明都没有人去实施”。

　　下一步，神雾又将目光瞄准在气基竖炉炼铁领域，在参观节能与低碳技术实验室时，吴道洪指着气基竖炉中试装置告诉记者，作为当今世界上优质直接还原铁的主流生产方法，气基竖炉单炉年产量已达180万吨/年，而且能够做到大部分炉顶气循环利用：“气基竖炉炼铁能够直接还原铁，成分均匀，可稀释废钢中残存的错杂元素，用来生产我国紧缺的优质钢、特种钢、纯净钢和高级铸件再好不过”。