[00138900]基于炉内脱硫和低氮燃烧的超低排放循环流化床锅炉技术

煤炭是我国的基础能源,燃煤污染排放的控制至关重要,中国制定了世界上最为严格的火电厂大气污染物排放国家标准。对此,传统的循环流化床（CFB）燃烧技术,经过精心设计、仔细运行,炉内石灰石脱硫、低氮燃烧能够满足该标准要求。由于环境容量限制,我国有关部门在《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014—2020年）》中提出,燃煤发电机组大气污染物排放浓度要达到超低排放：Nox＜50mg/m3、SO2＜35mg/m3。传统的CFB燃烧技术利用炉内石灰石脱硫、低氮燃烧的很难直接满足这一要求。该项目首创了降低床料平均粒度、提高循环量以深度挖掘CFB燃烧自身污染排放控制能力实现原始超低排放技术,性能指标全面优于国内外的水平,取得了系列原创性成果： 1、提出了降低石灰石粒度、增加石灰石表面积,同时提高分离效率、延长小直径石灰石停留时间,实现炉内高效脱硫的技术路线,并建议了全新的脱硫石灰石粒度分布,形成了CFB炉内高效脱硫技术,与传统的CFB锅炉石灰石投入量在Ca/S在2左右时、脱硫效率最高95%左右相比,脱硫效率提高到99%以上,炉内石灰石炉内脱硫直接满足SO2浓度低于35mg/m3的超低排放要求; 2、揭示了床料平均粒度和循环量对CFB还原性气氛的影响规律,提出了降低床料平均粒度和提高循环量以降低Nox生成、强化Nox还原的Nox超低排放技术路线,以及相应的工程实现方法,形成了CFB低氮燃烧技术,与传统的CFB锅炉Nox原始排放在100~250mg/m3范围内相比,仅利用低氮燃烧,直接实现Nox的原始排放＜50mg/m3达到超低; 3、揭示了脱硫所需氧化性气氛和低氮燃烧所需还原性气氛之间的矛盾和耦合关系,建立了解耦途径,提出了相应的过量空气系数和二次风设计原则,形成了CFB炉内高效石灰石脱硫和低氮燃烧的解耦技术; 4、根据降低床料平均粒度和提高循环量的需要,开发出高效分离器、高通量低能耗返料阀等关键部件,修正了分离器、返料阀、二次风等燃烧设备传统的几何相似放大设计方法,发展了进口流动相似、位置几何相似的新的放大准则,形成了依靠炉内脱硫和低氮燃烧实现超低排放的CFB锅炉技术。 项目申请发明专利33项,其中21项授权;实用新型专利42项。发表学术论文138篇,其中SCI收录41篇;EI收录76篇。 上述技术创新,应用于CFB锅炉实践,以最低的投资和运行费用,实现了最严格的超低排放。已推广使用,并出口海外,容量范围35~1050t/h,成为中小CFB锅炉的主流技术,近三年新增锅炉销售额28.83亿元、新增税收9994万元,显示了良好的推广使用前景。鉴定意见认为“该技术突破了国内外对CFB燃烧自身污染控制能力的认知范围,达到国际领先水平”。 该项目探索出CFB燃烧技术发展新方向,促进了CFB燃烧技术进步,通过创新引领了CFB技术的国际发展和市场,对锅炉行业的结构优化升级、提高国际竞争力,具有重要意义。