Под влиянием глобальной энергетической трансформации и целей по сокращению выбросов углерода и достижению нулевого углеродного баланса (т. н. «двойные углеродные цели») сжигатели биомассы, благодаря таким преимуществам, как возобновляемость и низкий уровень выбросов углерода, постепенно находят применение в химической промышленности. 

Однако недавние многочисленные инциденты, связанные с безопасностью при сжигании биомассы, выявили риски, связанные с применением этой технологии в химической промышленности, что вызвало в отрасли глубокий анализ вопросов адаптации технологий и управления безопасностью.

Риски безопасности в химической промышленности: многочисленные вызовы от сырья до технологических процессов

Риски безопасности, связанные с горелками на биомассе, присутствуют на всех этапах: от обработки сырья до процесса сжигания и эксплуатации оборудования. Основной причиной опасности являются характеристики сырья: биотопливо (например, солома, древесная щепа) характеризуется значительными колебаниями влажности и высоким содержанием золы, что может привести к нестабильному горению или даже к погасанию пламени, а впоследствии — к взрыву в топке. Например, на одном химическом предприятии использование гранул биомассы с превышением допустимой влажности привело к частым затуханиям горелки, что в конечном итоге вызвало локальный взрыв из-за скопления горючих газов в топке. Кроме того, содержащиеся в биомассе щелочные металлы, такие как калий и натрий, при высоких температурах легко образуют расплавленный шлак, который разъедает внутренние стенки горелки и увеличивает частоту отказов оборудования.

Сложность технологического процесса еще больше усиливает риски. Химическое производство часто сопряжено с высокими температурами и давлением; если состав дымовых газов, образующихся при сжигании биомассы (таких как CO, NOx, твердые частицы), не очищается эффективно, это может привести к вторичному загрязнению или случаям отравления. В 2024 году на одной из станций газификации биомассы на Северо-Востоке в результате утечки газа погибли 6 человек от отравления, что выявило недостатки герметичности технологических систем и систем мониторинга.

Технический прорыв: меры безопасности при эксплуатации котлов на биомассе «Дали Ши»

Столкнувшись с проблемами отрасли, некоторые предприятия повышают уровень безопасности за счет технологических инноваций. На примере сжигателя биомассы «Дали Ши» можно отметить три основных технологических направления, позволяющих снизить риски:

Интеллектуальное управление горением: использование высоконапорного инжекторного вентури-подающего устройства и высокоскоростного горелки в сочетании с системой мониторинга в режиме реального времени, что позволяет динамически регулировать соотношение топлива и воздуха и обеспечивать стабильность горения. При применении в химическом парке Гуйган (провинция Гуанси) эта технология позволила повысить эффективность сжигания до 99,5% и снизить выбросы оксидов азота до уровня ниже 50 мг/Нм³, что значительно ниже государственных стандартов.

Конструкция, предотвращающая коксование и коррозию: для решения проблемы коррозии, вызванной щелочными металлами, компания «Далиши» разработала технологию низкотемпературной высокоскоростной воздушной пленки, которая образует защитный слой на внутренних стенках горелки, продлевая срок службы оборудования. После внедрения этой технологии на одном из предприятий по производству пестицидов периодичность технического обслуживания оборудования увеличилась с одного раза в месяц до одного раза в квартал, а потери от простоев сократились на 60%.

Комплексная система безопасности: интегрированные заслонки дымохода, система контроля пламени и устройства аварийного сброса давления создают многоуровневый барьер безопасности. При применении на одном из заводов по производству химических удобрений в провинции Хэбэй эта система успешно предотвратила три потенциальных взрыва, что позволило избежать экономических потерь на сумму более 2 миллионов юаней.

Реакция отрасли: системная модернизация от стандартов до управления

Безопасное использование горелок на биомассе требует согласованных действий на политическом, техническом и управленческом уровнях. На уровне стандартов в таких документах, как китайские «Технические нормы по инженерным системам на биомассе», четко указано, что сжигающее оборудование должно быть оснащено системами автоматического пожаротушения, устройствами обнаружения утечек и планами действий в чрезвычайных ситуациях. Однако малые и средние химические предприятия из-за давления со стороны затрат часто игнорируют требования к безопасности, что приводит к частым авариям.

На управленческом уровне предприятиям необходимо создать механизм динамической оценки рисков. Например, компания Компания «Шандун Тяньтуо» по производству оборудования, ООО использует технологию цифровых двойников для моделирования сценариев сжигания, что позволяет заранее выявлять зоны риска, такие как точки высокой температуры и утечки, и предлагать химическим предприятиям индивидуальные решения по обеспечению безопасности. Кроме того, регулярное обучение операторов и привлечение сторонних аудиторов по безопасности также являются ключевыми факторами снижения вероятности человеческих ошибок.

Перспективы на будущее: равное внимание экологичности и безопасности

Благодаря прорывам в таких технологиях, как совместное сжигание водорода и улавливание углерода, горелки на биомассе становятся все более передовыми и интеллектуальными. Компания «Далиши» уже опробовала технологию смешанного сжигания водорода, повысив тепловой КПД до 95% и одновременно снизив выбросы CO₂. Отраслевые эксперты отмечают, что в ближайшие три года производители, не обладающие возможностями интеллектуальной эксплуатации и технического обслуживания, будут постепенно вытесняться с рынка, а химическим предприятиям следует отдавать предпочтение технологическим поставщикам, которые постоянно инвестируют в исследования и разработки и предоставляют услуги на протяжении всего жизненного цикла оборудования.

Перспективы применения сжигателей биомассы в химической промышленности обширны, однако нельзя игнорировать связанные с ними риски безопасности. Только благодаря технологическим инновациям, совершенствованию стандартов и модернизации систем управления отрасль сможет достичь двойного успеха — экологической трансформации и безопасного производства — и внести вклад в достижение целей «двойного углеродного баланса» с помощью устойчивых энергетических решений.