[01348456]锅炉串级协同超低NOx排放关键技术研究与应用

我国能源特点决定了在今后相当长的一段时期内我国化石能源仍然占主导,当前约60%的电力来自于燃煤发电,但火电厂因锅炉烟气中排放的NOx严重污染了生态环境,其达标或超低排放技术难度也最大,因此,开展燃煤电站锅炉NOx排放达标与超低排放技术研究对煤炭的高效清洁发电利用、环境保护与社会经济可持续发展具有重要的现实意义。为此,在国家、省自然科学基金及技术攻关等项目的资助下,项目组针对大中型电站锅炉、各种工业锅炉及炉窑开展了“高效低氮燃烧与烟气脱硝协同”的超低排放NOx技术研究,经过十多年的研究探索,突破了超细粉浓缩、SCR催化剂现场再生活化、自适应SNCR脱硝、宽负荷脱硝及其协同优化等关键技术,项目主要技术成果包括： （1）超细煤粉浓缩分离与高效低氮燃烧技术。针对影响锅炉燃烧稳定性、燃烧效率与NOx生成的制粉乏气处理难题,研发了制粉乏气中超细煤粉浓缩与分离器成套技术及超细煤粉作为再燃燃料的锅炉高效低氮燃烧成套技术。该技术可显著提高锅炉对燃料、负荷变化的适应性,燃烧稳定性、锅炉燃烧效率,炉膛出口的飞灰含碳量和NOx生成量可分别降低30%以上。 （2）SCR脱硝催化剂现场再生活化技术。针对烟气SCR脱硝催化剂因失效与中毒使催化反应活性显著下降及催化剂返厂再生活化成本高、费时费力且毁损严重等技术难题。课题组研发了现场再生活化SCR脱硝催化剂关键技术：高效再生活化液、再生活化工艺及成套设备等。该技术可使脱硝效率长期维持在90%以上,极大的节省了催化剂再生活化的成本、时间与维护工程量。 （3）烟气SNCR脱硝氨气喷射智能自动跟随技术。针对烟气SNCR脱硝对烟气温度要求严荷（900±50℃）,燃料特性与负荷变化导致反应区烟温变化较大（800℃～1150℃）,从而严重影响SNCR的脱硝效率的技术难题。课题组研发了温度感应智能跟随式氨喷射技术：自动伸缩摆动氨喷枪装置及其自动优化系统,在燃料及负荷变化时始终使脱硝还原剂喷射进入最佳的脱硝反应温度区间。 （4）宽负荷高效低能耗烟气SCR脱硝关键技术。煤种与负荷频繁变化导致SCR 反应器入口烟温低于下限脱硝温度,使脱硝效率严重下降,氨逃逸率增多。为此研发了烟气/省煤器换热量可调的软硬件控制系统,确保全负荷工况范围内烟气NOx的超低排放;为克服脱硝系统尿素热解制氨工艺中高能耗的缺点,研发了锅炉尾部烟道内置式尿素热解制氨技术,其制氨能耗可下降15～30%。 （5）高效低氮燃烧与烟气脱硝协同优化关键技术。对于燃烧低挥分煤种的锅炉,单一低氮燃烧与烟气脱硝难以实现超低NOx 排放,需多种技术协同作用。为此,项目组研究开发出了“锅炉低氮燃烧+SNCR+SCR联合协同脱硝技术”成套关键技术及其联合脱硝优化技术。 项目研究出版专著1部、获授权专利24项、在国内外公开发表密切相关学术论文23篇,已形成了具有自主知识产权的成套技术,并应用于49家发电企业,实现了电厂NOx超低排放（＜50mg/Nm3）,为燃煤高效清洁发电提供了有力技术支撑。目前,项目成果应用已累计实现新增销售额约10.73亿元,新增利润约8.74亿元,减排NOx排放112万吨,为社会经济发展与环境保护作出了重大贡献。