Основные заблуждения, существующие в настоящее время в сфере энергосбережения и сокращения выбросов в моей стране, – Ван Ячжэнь, бывший вице-президент и руководитель экспертной группы Профессионального комитета по энергетике и окружающей среде Всекитайской федерации охраны окружающей среды, а также председатель компании Shanghai Yuzhen Water Treatment Technology Co., Ltd. 

В 1985 году Бюро по надзору за безопасностью Министерства труда моей страны внедрило метод очистки воды с помощью ионного обмена натрия из США, а регенерирующий агент, соль, был сброшен по всему Китаю, словно огромный океан. С 1985 по 1987 год я, опираясь на трудовые ведомства различных провинций страны, провел серьезное и тщательное исследование солевого загрязнения грунтовых и поверхностных вод в семи районах. К 1987 году я был уверен, что в ближайшем будущем у китайского народа не будет безопасной питьевой воды. В сентябре того же года я ушел с должности руководителя учебно-исследовательского отдела специальности «Энергоэффективность и охрана окружающей среды» и посвятил один семестр преподавания, а то и весь семестр, работе по предотвращению солевого загрязнения грунтовых и поверхностных вод! И действительно, к 1989 году, всего за четыре года, в Пекине не осталось ни одного колодца с безопасной питьевой водой, а содержание соли превысило 500 мг/л. Для проведения Азиатских игр воду пришлось перенаправлять из водохранилища Миюнь в водохранилище Хуайроу. Вода из водохранилища Хуайроу смешивалась с некачественными грунтовыми водами Пекина. Когда объем водохранилища Миюнь сократился до одной трети, был запущен проект переброски воды с юга на север!

Я выступаю за отказ от использования ионообменников натрия с 1987 года! 22 марта 1999 года, во Всемирный день воды, в Соединенных Штатах в Шанхайской библиотеке состоялась лекция, посвященная водным ресурсам. В качестве эксперта я выступил с 50-минутной презентацией на тему «Загрязнение грунтовых вод отходами регенерации ионообменников натрия». После этого семь американских экспертов окружили меня вопросами, которые продолжались более 20 минут. Я считаю, что защита водных ресурсов — это ответственность всего человечества, поэтому я предоставил им данные своих исследований и доклады, подготовленные за более чем десять лет. В течение двух недель после их возвращения более десятка штатов объявили о запрете или ограничении использования ионообменников натрия. В 2000 году мои идеи распространились из Соединенных Штатов в Европу, где ионообменники натрия были полностью запрещены, и вместо них стали использовать оборудование обратного осмоса. Однако в Китае ионообменники натрия по-прежнему активно продвигаются. Только в отопительном секторе насчитывается более 4 миллионов ионообменников натрия, и ежегодно в Китай из этого сектора выбрасывается от ста до двухсот миллионов тонн соли! Это приводит к повышению артериального давления, сердечным заболеваниям и раку у людей, которые пьют воду с высоким содержанием натрия!

Чтобы защитить воду и воздух Китая, в сентябре 1987 года я ушел с поста руководителя научно-исследовательского отдела, чтобы посвятить себя исследованию и решению проблем загрязнения воды и очистки дымовых газов. Я считаю, что защита окружающей среды – это не только защита окружающей среды, но и экономия энергии, сокращение выбросов и повышение эффективности предприятий! С 1987 по 1989 год я занимался разработкой серии ингибиторов коррозии и образования накипи YZ. Этот продукт был разработан на основе «концепции шести мер предотвращения», а именно: предотвращения образования накипи, коррозии, потери воды, бактерий, водорослей и биологических слизей. Разработанное мной средство содержит три линии предотвращения образования накипи, три линии предотвращения коррозии и четыре линии энергосбережения, обеспечивая комплексную шестиступенчатую защиту. После очистки в процессе эксплуатации дополнительная очистка не требуется! Это позволяет поддерживать чистоту и блеск оборудования водопроводной системы и трубопроводов навсегда (требуется лишь минимальная дозировка), что неизбежно приводит к экономии энергии! Чистящие средства других производителей обеспечивают только один слой предотвращения образования накипи; они не могут обеспечить полную щелочную очистку в процессе эксплуатации и не гарантируют, что оборудование не будет очищено. Разработанное мной средство содержит три слоя защиты от коррозии, обеспечивая всестороннюю защиту. Благодаря возможности проведения онлайн-очистки во время работы, мое средство удаляет любые загрязнения с оборудования и трубопроводной сети в системе водоснабжения, одновременно образуя целостную термостойкую защитную пленку, полностью защищающую оборудование от электрохимической, химической и биологической коррозии! В период с 2002 по 2004 год Пекинская муниципальная администрация разработала местный стандарт DBj01-619-2004 «Технические условия по качеству воды и предотвращению коррозии в системах отопления». Два эксперта по коррозии из Научно-исследовательского института черной металлургии в течение двух лет проводили общенациональный отбор высококачественных средств защиты. Только разработанное мной средство прошло испытание, поэтому моя трехслойная теория предотвращения коррозии была выделена и включена на страницу 17 местного стандарта Пекина с добавлением уточнения: «Использование твердых ингибиторов коррозии и образования накипи позволяет добиться эффективной защиты от коррозии без деоксигенации. Оно выполняет следующие три функции…». Вывод, сделанный на основе трехслойной системы предотвращения коррозии, был следующим: «Практика доказала, что использование твердых ингибиторов коррозии и образования накипи является простым и эффективным методом водоподготовки». Продукция других химических производителей по всей стране, как правило, обладает лишь половиной трехслойной системы предотвращения коррозии! Разработанное мной средство содержит «четыре энергосберегающие линии». Эти четыре энергосберегающие линии описаны в оценочном материале № 8 от 2007 года, изданном Бюро науки и техники Цзинаня: «Применение ингибитора коррозии и ингибитора образования накипи YZ-101 в качестве замены термической деоксигенации в водогрейных котлах». Установку оценила экспертная комиссия, организованная Бюро науки и технологий города Цзинань, 30 января 2007 года. По заключению экспертной комиссии, установка позволяет экономить от 20% до 50% энергии. Номер оценки: Оценка Бюро науки и технологий города Цзинань № 8 от 2007 года.

С момента своего изобретения в 1989 году мои энергосберегающие и экологически чистые продукты используются примерно 400 теплоснабжающими компаниями и более чем 60 предприятиями по промышленному охлаждению воды по всей стране. В области закрытых систем водоснабжения, например, теплоснабжающих компаний, внедрение моей комплексной энергосберегающей и экологически чистой технологии позволяет сэкономить от 30% до 70% топлива, от 50% до 99% воды (оставляя только сточные воды) и ≥30% электроэнергии, минимизируя аварийность и продлевая срок службы оборудования и трубопроводов в три-пять раз. В области открытых промышленных систем охлаждения воды, например, электростанций с конденсаторами, генераторная установка мощностью 300 000 кВт может увеличить вакуум в конденсаторе на 3%–10%, сэкономить от 30% до 70% воды и примерно 30% электроэнергии, потребляемой собственными силами. Конденсатор и вспомогательное оборудование больше не нуждаются в очистке, что гарантирует ежегодное повышение эффективности на 30–50 миллионов юаней для установки мощностью 300 000 кВт и на 150–200 миллионов юаней для генераторной установки мощностью 1 000 000 кВт! Снижение сопротивления оборудования и модификация системы сброса сточных вод могут быть завершены за одну неделю, онлайн-очистка с химической обработкой — за один месяц, а затраты на модификацию оборудования и химическую обработку окупаются уже на второй месяц эксплуатации! То есть, годовые затраты окупаются за два месяца эксплуатации!

С 1995 по 1998 год по приглашению Шанхайского университета Цзяотун я сотрудничал с двумя научно-исследовательскими отделами университета в изучении методов полусухой десульфуризации, удаления пыли и снижения содержания азота в дымовых газах котлов. В мои обязанности входило преобразование черных сточных вод от очистки дымовых газов в чистую и прозрачную воду для повторного использования.

В 2005 году, когда в нашей стране началась кампания по переходу от угля к газу, Ван Ячжэнь выявила три основные неразрешимые проблемы и три серьезных долгосрочных последствия. Насущной задачей стало решение проблемы чистого сжигания и чистых выбросов угля, на долю которого приходится 80% энергоснабжения. С этой целью в период с 2005 по 2008 год она разработала циклонную установку типа YZ, сочетающую в себе четырехступенчатую систему десульфуризации, пылеудаления, денитрификации и обезвоживания. Для проверки эффективности очистки дымовых газов в 2013 году она демонтировала шесть небольших котельных в задымленном лесном управлении провинции Хэйлунцзян и вложила собственные средства в создание централизованной системы отопления. Профессор Ван Ячжэнь спроектировала первичную сеть отопления, 13 теплообменных станций, пять новых вторичных трубопроводных сетей и провела реконструкцию трубопроводов перед сотнями зданий. Она также осуществила более 60 модификаций по снижению сопротивления на двух 65-тонных водогрейных котлах. Это позволило достичь соответствия стандартам выбросов дымовых газов в условиях нулевого потребления электроэнергии, нулевого потребления воды, нулевых эксплуатационных расходов и нулевого выброса загрязняющих веществ!

В 2015 году единственный в провинции Хэйлунцзян пятизвездочный центр профилактики и контроля профессиональных заболеваний провел проверку теплоэнергетической установки компании Tonghe Yuzhen Heating Co., Ltd.

Получено. Пять человек проводили приемочные испытания в течение пяти дней. Компания Tonghe Yuzhen Heating Co., Ltd. получила средний балл 91, в то время как компания, занявшая второе место в провинции Хэйлунцзян, набрала 70 баллов.

Подоконники жилых домов в 20 метрах от теплоэлектростанции никогда не бывают пыльными. В построенном мной внутри теплоэлектростанции учебном классе на 200 мест столы остаются чистыми от пыли даже спустя шесть месяцев без протирки. В котельной ярко горит огонь, и даже при температуре выше -8 градусов Цельсия не видно ни дыма, ни газа.

Разработанная мной централизованная система отопления включает в себя более 10 моих собственных технологических изобретений. Я также внес более 60 изменений для снижения сопротивления воздуха в двух 65-тонных котлах с поршневыми колосниковыми башнями. В результате я добился более 10 передовых результатов в области энергосбережения и сокращения выбросов как внутри страны, так и за рубежом.

В области защиты водных и воздушных ресурсов мои исследования в сфере охраны окружающей среды никогда не были направлены на то, чтобы заставить компании тратить больше денег. Скорее, речь идет об увеличении доходов компаний за счет энергосбережения, водосбережения, сокращения выбросов, снижения затрат на техническое обслуживание оборудования и продления срока его службы!

С 1987 года я разработал более 20 технологических изобретений в области водо- и воздухосбережения, большинство из которых были рекомендованы шестью ведущими министерствами моей страны в качестве ключевых технологий энергосбережения и сокращения выбросов. Эти изобретения были разработаны для устранения заблуждений и несовершенных методов в области энергосбережения и сокращения выбросов.

С 1985 года я обнаружил серьезные недостатки во многих национальных стандартах моей страны, приводящие к загрязнению грунтовых вод и окружающей среды. Методы устранения этих недостатков также серьезно несовершенны, даже контролируются заинтересованными сторонами, что губит воду и воздух Китая! Я выступаю за это с 1987 года! Моя статья, посвященная этим недостаткам, «Основные заблуждения в области энергосбережения и сокращения выбросов в моей стране», была опубликована в первом номере журнала *Contemporary Scientists* в 2024 году, страницы 104-106.

Основные заблуждения и решения в области энергосбережения и сокращения выбросов в моей стране.

В 2024 году, проводя инспекции и оказывая консультации в других регионах, я обнаружил два новых заблуждения. Эти два заблуждения крайне вредны, и я подробно расскажу о них ниже:

(I) Два новых заблуждения, выявленных в 2024 году.

1.Ошибочная практика полного отказа от сброса сточных вод с электростанций приведет к масштабной катастрофе через 20 лет!

Я единственный преподаватель в Китае, который специализируется на «Промышленной водоподготовке котлов». С 1980-х годов я посещаю собрания Ассоциации промышленной водоподготовки котлов. В последние годы Ассоциация промышленной водоподготовки котлов и Ассоциация промышленной водоподготовки котлов объединились в одну ассоциацию, и я посещал их собрания в 2023 и 2024 годах. На этих собраниях я услышал, как производители котлов для электростанций представили свой метод нулевого сброса сточных вод: использование отработанного тепла из дымохода для осушения концентрированных сточных вод, позволяя осажденным смешанным солям оседать в золе топки, тем самым достигая нулевого сброса сточных вод! Я сразу понял, что такой подход неверен!

В мае 2024 года я посетил город Дунфан, провинция Хайнань. Мне сказали, что все высотные здания в городе Дунфан теперь опасны! Я спросил, как эти здания, срок службы которых составляет всего около 20 лет, могут стать опасными. Мне ответили, что это происходит из-за того, что цемент смешивают с морским песком, в результате чего цемент, использованный для строительства зданий более 20 лет назад, превращается в пыль! Это означает, что электростанция добавляет соль в золу, используемую для обжига кирпича и цемента. Использование этого цемента и кирпича для строительства зданий приведет к тому, что все эти сооружения станут опасными через 20 лет! Поэтому правительство должно немедленно издать указ об исправлении этой ошибочной практики.

2.Некоторые органы по надзору за безопасностью требуют, чтобы щелочность циркулирующей воды в сетях вторичного отопления и первичных когенерационных сетях, определяемая по содержанию фенолфталеина, составляла ≥2 ммоль/л.

Штрафы за несоблюдение стандартов! Это огромная ошибка, которая приведет к серьезному засолению грунтовых и поверхностных вод.

В мире существует всего три типа щелочности и пять форм щелочности. Три типа щелочности: бикарбонатная, карбонатная и гидроксидная. Пять форм щелочности: бикарбонат в природной воде; бикарбонат и карбонат сосуществуют в водогрейных котлах; карбонат и гидроксид сосуществуют в воде паровых котлов низкого давления; и гидроксид в воде паровых котлов высокого давления. Щелочность по фенолфталеину измеряет содержание только гидроксида и наполовину карбоната.

Если требуется, чтобы щелочность фенолфталеина в циркуляционной воде для нагрева более 2 ммоль/л, то в воду необходимо добавить большое количество щелочных веществ. Обычно используется карбонат натрия. После осаждения жесткости воды карбонатом натрия щелочность фенолфталеина должна оставаться выше 2 ммоль/л, то есть остаточное содержание карбоната натрия должно превышать 212 граммов на тонну воды, или остаточное содержание гидроксида натрия должно превышать 80 граммов на тонну воды. Эта вода в конечном итоге сбрасывается в землю, вызывая серьезное засоление грунтовых вод. Высокое содержание ионов натрия может привести к повышению артериального давления, сердечным заболеваниям и даже раку! Это крайне серьезное и ошибочное требование. Национальный стандарт требует щелочности фенолфталеина >2 ммоль/л для котловой воды в водогрейных котлах, а не для циркуляционной воды для нагрева. Для нагрева циркулирующей воды значение pH следует поддерживать в диапазоне от 9,5 до 10,5 (зона пассивации железа находится в диапазоне pH 9-13).

(II) Заблуждения относительно показателей выбросов дымовых газов (опубликовано в первом номере журнала «Современные ученые» в 2024 году, стр. 104-106)

1.Разница между стандартами выбросов пыли ≤10 мг/м3 и ≤30 мг/м3.

Если установлен уровень выбросов пыли ≤10 мг/м³, то этому стандарту могут соответствовать только рукавные фильтры, что приводит к потерям около 10% энергии, авариям вытяжных вентиляторов и утечке дымовых газов в ночное время...

Если концентрация пыли задана как ≤30 мг/м³, рукавные пылеуловители не требуются. Керамический многотрубный пылеуловитель в сочетании с циклонной башней YZ-типа, объединяющей процессы десульфуризации, пылеудаления, денитрификации и обезвоживания, позволяет осуществлять десульфуризацию, пылеудаление и денитрификацию практически с нулевым энергопотреблением, практически нулевым потреблением воды, практически нулевыми эксплуатационными расходами и нулевыми выбросами. Просто отказавшись от рукавных пылеуловителей, можно добиться экономии энергии в размере 5–10% за счет снижения температуры дымовых газов. Оптимальная температура дымовых газов для рукавных пылеуловителей составляет ≥150℃, в то время как циклонная башня YZ-типа, объединяющая процессы десульфуризации, пылеудаления, денитрификации и обезвоживания, позволяет снизить температуру дымовых газов котла до 50–80℃. Экономайзер и воздухоподогреватель с полностью противоточной конструкцией предотвращают образование конденсата в котле. Только это может привести к экономии энергии на 5–10% за счет снижения температуры дымовых газов (примерно 1% экономии энергии на каждые 10℃ снижения температуры дымовых газов).

2.Существенная разница между предельно допустимыми концентрациями нитратов ≤50 мг/м3 и ≤100 мг/м3.

Температура в топке угольного котла обычно составляет 800–900 ℃. Количество образующегося нитрата составляет 200–300 мг/м³, из которых 80% составляет водорастворимый NO₂. При повышении температуры в топке до 950 ℃ количество образующегося нитрата составляет 400–500 мг/м³.

Температура в топке газового котла составляет 1300℃, что приводит к образованию приблизительно 1300 мг/м³ оксидов азота. Даже при низкоэмиссионном сжигании оксидов азота их количество все еще составляет ≥700 мг/м³, из которых более 90% приходится на нерастворимый NO, что требует чрезвычайно дорогостоящей очистки. В настоящее время единственным оставшимся решением является впрыскивание раствора мочевины в дымовые газы при температуре 450℃–650℃. Под действием высокотоксичного катализатора на основе пентоксида ванадия NO и NO₂ восстанавливаются до N₂ и O₂. Это чрезвычайно дорого; для целей отопления денитрификация обходится в 30 юаней за квадратный метр отопительной площади за отопительный сезон, что дороже, чем сама плата за отопление! Кроме того, существуют значительные долгосрочные последствия: утечка аммиака, реактивация высокотоксичных катализаторов и захоронение неэффективных высокотоксичных катализаторов! В настоящее время решения этих долгосрочных последствий нет.

В настоящее время на уголь приходится почти 70% потребления энергии в моей стране. Если стандарт выбросов оксидов азота составляет ≤100 мг/м³, то использование разработанной мной циклонной установки YZ-типа, сочетающей в себе десульфуризацию, пылеудаление, снижение содержания азота и обезвоживание, позволит достичь десульфуризации и удаления азота без дополнительных затрат.

Щелочная вода из золы в шлаковом бункере может удалить 80% NO2, оставляя 20% NO (содержащего 40-60 мг/м3) неудаленным. Если концентрация нитратов задана как ≤50 мг/м3, то необходимо использовать метод с применением мочевины, который является чрезвычайно дорогостоящим.

(III) Заблуждения относительно методов очистки дымовых газов

1.Пылеуловители рукавного типа подходят для котлов и котлов, работающих на пылевидном угле и оборудованных электростатическими фильтрами (поскольку уголь уже обезвожен и очищен от примесей), но не для котлов с колосниковой решеткой, поршневых котлов и котлов с кипящим слоем. Органы охраны окружающей среды не могут обязать использовать пылеуловители рукавного типа, иначе будет потеряно от 5% до 10% энергии, и это повлечет за собой многочисленные долгосрочные последствия.

2.Методы двухщелочной десульфуризации и десульфуризации с использованием оксида магния приведут к загрязнению грунтовых и поверхностных вод сульфатом натрия (Na2SO4) и сульфатом магния (MgSO4), и запасы грунтовых и поверхностных вод Китая в скором времени будут истощены.

Правильный подход заключается в использовании негашеной извести (CaO) для обессеривания. Оптимальным методом обессеривания для угольных котлов является использование природных щелочей, содержащихся в шлаке, а именно оксида кальция (CaO) и оксида магния (MgO).

3.Как устранить последствия денитрификации мочевины?

Денитрификация на основе мочевины имеет три основных недостатка: утечка аммиака, повторная активация высокотоксичных катализаторов и захоронение разложившихся высокотоксичных катализаторов. Эти недостатки не менее вредны, чем сами нитраты! Поэтому в зарубежных странах не регулируются выбросы нитратов из котлов, работающих на мазуте или газе! В настоящее время решения этих проблем нет.

4.Кислотную воду, получаемую в результате десульфуризации дымовых газов, следует использовать полностью, а не сбрасывать в землю. В противном случае это приведет к образованию камней в почках и желчном пузыре у людей, пьющих грунтовые воды, а также к постепенной коррозии подземных сооружений.

Кислотная вода, полученная в результате десульфуризации дымовых газов, очень проста в использовании. Достаточно добавить 10-20 граммов ингибитора коррозии и образования накипи YZ-101 на тонну воды, чтобы решить все проблемы водоподготовки. Это обеспечивает надежную предотвращение образования накипи, коррозии и потерь воды.

5.Высота дымовых труб угольных котлов должна быть ≥20 метров, как правило, на 2-3 метра выше окружающих зданий. Она не должна ограничиваться ≥45 метрами, иначе это приведет к растрате энергии! Дымовые трубы газовых и жидкотопливных котлов должны быть выше, как минимум на 2-3 метра выше окружающих зданий. В Пекине насчитывается более 8000 котельных, работающих на газе. После перехода с угольных котлов на газовые ежегодный уровень заболеваемости раком легких увеличился на 43%. Это связано с тем, что высота дымовых труб газовых котлов составляет 8 метров. Люди, живущие на третьем этаже и выше, вдыхают канцерогенные оксиды азота, выделяемые этими котлами.

(Ⅳ) Проблемы и решения для преобразования угля в газ: чистое сгорание и чистые выбросы дымовых газов из угольных котлов

1.Недостаточное газоснабжение: энергетическая нестабильность.

2.Цена в 3-5 раз выше, чем у угля, и местные органы власти, как правило, не могут позволить себе субсидировать его!

3.Вызывает серьезную экологическую опасность:

а. Количество образующегося канцерогенного нитрата в 3-5 раз превышает количество, образующееся при сжигании угля, а заболеваемость раком легких в Пекине ежегодно увеличивается на 43% после перехода на газовое топливо.

б. Это вызывает сильный смог. Сжигание 16 граммов природного газа производит 36 граммов воды. Пекин сжигает в среднем 100 миллионов кубометров природного газа в день для отопления, производя 160 700 тонн воды, которая поднимается в воздух, вызывая сильный смог. За последние два года отбеливание дымовых газов снизило уровень смога, но сброс кислой воды в землю создает еще две опасности!

c.Это требует непомерно дорогостоящих процессов денитрификации и приводит к долгосрочным побочным эффектам!

4.Чистое сгорание и чистые выбросы дымовых газов из угольных котлов.

Разработанная мной циклонная установка YZ-типа, сочетающая в себе функции десульфуризации, пылеудаления, нитрификации, восстановления и обезвоживания, позволяет сделать угольные котлы более экологичными, чем газовые. Это оборудование для очистки дымовых газов было включено в совместное объявление трех министерств в декабре 2016 года.