項目名稱寬煤種清潔高效直流煤粉燃燒技術

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1、項目名稱：寬煤種清潔高效直流煤粉燃燒技術推薦單位意見該項目深入研究了多種煤質(zhì)的燃燒特性和爐內(nèi)氣固兩相流動原理，提出了煤粉清潔高效燃燒組織原則和立體分級低氮燃燒的組織方式，發(fā)明并優(yōu)化了高效清潔煤粉燃燒技術與裝備，攻克了寬煤種清潔高效煤粉燃燒技術的難題。主要成果如下：1、提出煤粉清潔高效燃燒組織原則——根據(jù)燃燒進程從時間和空間兩個維度適度調(diào)控分級燃燒，發(fā)明了適用于寬煤種的高效立體分級低氮燃燒組織方式。2、發(fā)明了墻式布置水平燃料分級、單爐膛對稱雙切圓煤粉燃燒技術，提高了爐內(nèi)氣流充滿度、均勻性，改善了低N

2、Ox系統(tǒng)運行穩(wěn)定性和煤粉的燃盡性能。3、針對不同煤燃燒組織的需要，發(fā)明了系列寬煤種清潔高效直流煤粉燃燒裝備，包括三次風置換、可調(diào)式燃料分級、可調(diào)式水平空氣分級、雙向擺動燃盡風、直接點火燃燒等裝置。提高了劣質(zhì)煤的燃燒效率，NOx排放量大幅下降，達40%~70%。該技術已推廣到國內(nèi)所有大型鍋爐制造廠，并在現(xiàn)役電廠中獲得廣泛應用；國際知名能源企業(yè)和電力公司已使用該技術。該技術提升了鍋爐的節(jié)能效果，并由此減少了火電機組的CO2排放，有力地促進了火電機組的節(jié)能減排；形成了以節(jié)能減排為目標，經(jīng)濟性和可靠性有機

3、統(tǒng)一的高效清潔的新型燃燒技術，有力地推動了我國煤燃燒技術的發(fā)展。推薦該項目申報國家技術發(fā)明獎二等獎。項目簡介我國發(fā)電用煤占煤炭消耗量約60%。在役電站鍋爐55%以上采用直流煤粉燃燒方式，適合于我國煤質(zhì)差、煤質(zhì)多變的國情，但也造成了NOx排放控制困難，燃燒效率下降問題。國際上低氮燃燒技術通常采用垂直濃淡燃燒和空氣分級的措施，在燃用高揮發(fā)分煤種時，可兼顧NOx排放和燃燒效率，但在燃用中低揮發(fā)分煤種或高灰分煤種時燃燒效率低。此外，整個主燃區(qū)處于強還原性氣氛，容易引起水冷壁結渣和高溫腐蝕。對現(xiàn)役鍋爐進行低

4、氮燃燒改造時，受爐膛高度及熱負荷限制，負面影響較大。在國家863計劃、國家電力公司重點科技計劃和國家自然科學基金等資助下，通過產(chǎn)學研用合作，攻克了寬煤種清潔高效直流煤粉燃燒技術難題。主要發(fā)明點如下：1、研究了不同煤的煤質(zhì)特性和燃燒中NOx轉化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)了劣質(zhì)煤氮氧化物難于控制的原因。提出煤粉清潔高效燃燒組織原則——根據(jù)燃燒進程從時間和空間兩個維度適度調(diào)控分級燃燒，發(fā)明了適用于寬煤種的高效立體分級低氮燃燒組織方式。2、深入研究爐膛內(nèi)多股射流的流動和反應規(guī)律，獲得了燃盡空氣的多段分級設計原則，發(fā)明了墻

5、式布置水平燃料分級、單爐膛對稱雙切圓煤粉燃燒技術，提高了爐內(nèi)氣流充滿度、均勻性，改善了低NOx系統(tǒng)運行穩(wěn)定性和煤粉的燃盡性能。3、針對不同煤燃燒組織的需要，發(fā)明了系列寬煤種清潔高效直流煤粉燃燒裝備，包括三次風置換、可調(diào)式燃料分級、可調(diào)式水平空氣分級、雙向擺動燃盡風、直接點火燃燒等裝置。提高了劣質(zhì)煤的燃燒效率，NOx排放量大幅下降，達40%~70%。授權發(fā)明專利10項；發(fā)表學術論文105篇，其中SCI收錄22篇，EI收錄34篇，被國內(nèi)外同行引用1400次；參編行業(yè)設計方法1部。鑒定意見認為：“該技術

6、達到了國際領先水平”。技術經(jīng)濟指標：在保證飛灰含碳量不升高，鍋爐燃燒效率不下降，不發(fā)生高溫腐蝕和結渣影響鍋爐運行情況下，NOx排放水平對于褐煤、煙煤、貧煤分別可達300、130~280和400~450(@O2=6%)。改造初投資低達20~40元/kW。應用推廣及效益情況：推廣到多家電廠、國內(nèi)大型鍋爐制造廠（哈鍋、上鍋、東鍋、原武鍋、華西能源、無錫華光等）、國際知名能源企業(yè)（原三井巴布科克）和電力公司（美國聯(lián)合能源公司、韓國南部電力公司），成為國內(nèi)主流低氮燃燒技術。據(jù)不完全統(tǒng)計，應用于150家電廠3

7、50臺鍋爐，燃用煤種包括褐煤、煙煤、和貧煤等常見煤種；總容量為81120MW，估算每年減排NOx76.17萬噸。根據(jù)部分統(tǒng)計，推廣本技術的企業(yè)累計新增銷售額100億元，新增利潤13.2億元，新增稅收10.1億元，改造的現(xiàn)役鍋爐機組運行節(jié)約效益1.44億元/年。客觀評價1、科學技術成果鑒定2009年12月30日，由黑龍江省科技廳主持、以中國工程院梁維燕院士為主任的鑒定委員會對“立體分級低氮燃燒技術的研究和應用”項目進行了技術鑒定，形成鑒定意見如下：(1)提出的“立體分級低氮燃燒技術”適用于我國電站鍋

8、爐采用的主流煤粉燃燒技術——四角切圓直流燃燒方式和所燃用的典型煤種，具有廣闊的推廣應用前景。研究結果具有較高的理論意義和重要的實用價值；(2)利用實驗研究和數(shù)值模擬分析的方法，建立了煤粉熱解、燃燒和NO與焦炭反應模型，分析了在立體分級燃燒條件下，煤粉燃燒和污染物消減的過程，得到了高溫條件下反應條件的影響規(guī)律，所得結果已經(jīng)應用于220~2000t/h電站鍋爐；(3)該技術有較強的煤種適應性，在大幅度減排NOx的同時，達到穩(wěn)燃性能好、燃燒效率高、防止結渣和防止高溫腐蝕的綜合效果，技術上