燃烧自己温暖人间:乌金的奉献
替代薪柴,取暖做饭
众所周知,煤炭是一种化石燃料,人们可以通过燃烧煤炭获得热量,用于燃烧的煤炭占其总量的80%以上。我国是世界上最早利用煤炭的国家,很早以前,人们就发现这种黑石头可以燃烧,能放出热量,可以取暖做饭,并将煤炭利用在金属冶炼、陶瓷烧制中。
在古代,由于煤炭开采技术的局限性,煤炭稀少且较为昂贵,广大农村的燃料主体并不是煤炭,特别是在那些植被丰富的地方,人们更愿意使用木柴、干草、木炭等来取暖做饭。唐朝以后,朝廷对煤炭开采的关注增强,煤炭开采技术日臻完善,煤炭也可以“飞入寻常百姓家”了。到了宋朝,城镇扩大、人口激增,同时煤炭开采技术有所发展,有史料对煤炭愈加依赖。记载“汴梁(开封)数百万家,尽仰石炭,无一家燃薪者”,可见人们到了明清以后,煤炭逐渐成为最主要的能源。我国北方地区处于北半球的高纬度地区,冬季较为漫长、气温低,为了平安、温暖地过冬,人们发明了各式取暖工具,如火炉、火炕、火墙等。清朝时故宫中还设置了“地龙”,将火炕建在整个宫殿的地下,使得宫殿冬季不再寒冷,这样,王公贵族们在寒冷的冬天也可以温暖如春。故宫的“地龙”大概就是我国“集中供暖”的前身。同样的,在西方国家也出现了很多取暖装置,最有名的就是壁炉,最初人们主要使用木柴、木炭作为壁炉的燃料。工业革命后,煤炭大量开采,到了19 世纪,煤炭也渐渐走进了千家万户,尤其是英国人,十分喜爱燃煤壁炉。
故宫“地龙”工作示意图
人火分离的“暖气”
到了19 世纪末,欧洲出现了暖气片的雏形,可以实现室外生火室内供热,达到“人火分离”。后来苏联建立了燃煤集中供热站,可以同时满足多个街区乃至一个城市的供暖,并逐渐取代了室内生火取暖的形式。
现在我国居民的采暖,已从远古的篝火取暖发展到现在普遍的锅炉采暖。随着时代的发展,新的更加舒适的采暖方式将不断推出。但其间发展的历程也是比较漫长的。
“蜂窝煤”供暖时代。20 世纪50-60 年代,我国北方地区城市人们在冬季取暖,一般都要买附近煤厂生产的蜂窝煤或煤球,在室内烧炉子取暖。为了满足人们的用煤需求,国家当时提出“500 米一个煤店”,小煤厂要负责周边1700 ~1800 人的用煤,大煤厂则要负责周围5000 ~6000人的用煤。
这一时期,我国开始借鉴苏联的经验建设集中供暖。20世纪50 年代末期,在北京建起第一座燃煤热电厂。1959 年沿长安街建成了“长安线”供热重点工程。1968 年东北地区的沈阳市也开始发展集中供热。
锅炉集中供暖时代。20 世纪80 年代,我国开始大力发展城市集中供暖。在这个时代,城市已经消灭了一座座黑乎乎的煤堆,城市居民家中已经没了呛人的浓烟,一氧化碳中毒也不再是冬季普遍发生的事件。和传统的蜂窝煤取暖相比,集中供暖几乎不需要居民做任何事情,源源不断的温暖就能送到居民家中的每一个房间。
据统计,1980 年我国北方只有10 个城市建设了集中供热设施,到1989 年已有81 个城市发展了集中供热,供热面积达到1.56 亿平方米。据相关资料显示,1989 年“三北”地区八大城市中,锅炉供暖占82%,热力供暖(热源也是燃煤锅炉,只是不止一台锅炉,常常有多台锅炉,并且较锅炉供暖技术更为先进)占15%,其他占3%。
后来,随着油和天然气的应用,城市居民冬季采暖用的燃料更加丰富了。但煤炭相对燃料油和天然气来说,价格低廉,较为容易获得,并且供应、保障能力较强,因此用燃煤工业锅炉采暖供热曾是冬季北方居民最主要的供暖方式。以居民供热为例,截至2013 年初,全国供热总面积已达到约51.87 亿平方米,其中燃煤工业锅炉供热面积约为31 亿平方米。
居住在城镇中的人们可以享受集中供暖带来的便利,但是在我国农村和偏远山区,集中供热还很难普及。他们有的是因为经济上有困难,有的是居住太分散,仍然采用一家一户烧散煤的形式进行冬季取暖。除了使用商品化炉具外,由于生活习俗、经济条件等影响,仍有34%的居民采用炕连灶、土暖气、烤火盆等自制设施,并且有相当数量的采暖用煤以劣质烟煤为主,燃烧方式相当粗放,没有烟气处理环节。这些“土采暖”的热效率低,造成的大气污染问题也不容小觑,同时还存在一氧化碳中毒风险。
知识链接:“暖气”是如何产生的呢?
暖气的产生主要归功于两个循环,一个循环是“热源厂-换热站”:热源厂的锅炉将燃料(煤、天然气、重油、生物质燃料等)燃烧产生的热传递给水产生的高温热媒介(蒸汽/高温热水),高温热媒介经过管网输送至各换热站,将热传递给在另一个循环的热水后,返回至锅炉继续吸收热。另一个循环是“换热站-热终端”:在换热站被加热的热水,经管线输送至用户家中的散热器等热用户终端,在热终端释放热后,降温的热水返回至换热站继续被加热。
知识链接:供热供气的工业燃料
煤炭燃烧在工业生产中的应用,主要是通过燃煤工业锅炉(窑炉)为工业生产供热供气。燃煤工业锅炉和为人们冬季取暖的供热锅炉不同,它们夏季也在工作。几乎每个工厂或工业园区都会有大大小小的工业锅炉,依靠这些锅炉为生产供热供气。据不完全统计,我国60%以上的工业锅炉都是燃煤的。尽管近年来,国内一些城市和地区采用天然气等对燃煤工业锅炉进行了部分替代,但是燃煤工业锅炉的数量和燃煤量仍然巨大,再加上我国以煤为主、油气资源相对匮乏的能源结构特点,燃煤工业锅炉在较长一段时间内仍存在。
除了这些大型的工业园区,我国还有众多的平板玻璃加工厂、水泥厂和陶瓷生产厂等建材企业;并且据不完全统计,60%以上的这些工厂的供热都是燃煤工业锅炉提供的。这些建材行业用煤在我国煤炭消费总量中也占有不小的比例。2016 年建材行业依然是煤炭第三大消费行业,全年建材耗煤5.22 亿吨,占煤炭总消费量的13%。工业锅炉和窑炉的负荷一般较小,但数量巨大,并且燃煤量也很可观。
另外,一些农作物大棚、养殖、烤烟、制茶等产业也都是燃煤供热的。而且,还有一些商业及公共机构也采用自采暖燃煤。
