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成果介紹 成果名稱：降低循環(huán)流化床鍋爐煙氣NOx排放技術(shù)研究 成果參與單位：華北電力大學(xué)、中石化洛陽技術(shù)研發(fā)中心 成果完成人：常劍、齊文義、王體朋、陸強(qiáng)、陳千惠、李小苗、黃延召、郝代軍、孟學(xué)峰、鄧向軍 知識產(chǎn)權(quán)情況：成果對應(yīng)發(fā)明及實用新型專利1項，已形成完整知識產(chǎn)權(quán)體系 隨著NOx排放標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)苛，低NOx燃燒+SNCR+SCR（或臭氧脫硝）配置已經(jīng)成為常態(tài)，嚴(yán)重削弱了循環(huán)流化床鍋爐低成本污染物治理的優(yōu)勢。本研究在明確循環(huán)流化床鍋爐NOx形成演化機(jī)制與CO原位催化還原脫除機(jī)理的基礎(chǔ)上，確定關(guān)鍵污染物NOx與CO、炭質(zhì)顆粒的時空分布與變化規(guī)律，確立專用脫硝催化劑的主要反應(yīng)區(qū)域，構(gòu)筑與CO和炭質(zhì)顆粒原位脫硝反應(yīng)高度協(xié)同匹配的催化劑和傳遞環(huán)境。開發(fā)適于循環(huán)流化床鍋爐的脫硝催化劑，加入鍋爐爐膛內(nèi)部，利用燃料燃燒產(chǎn)生的CO和炭質(zhì)顆粒原位脫除煙氣中的NOx，高強(qiáng)度、粒度適宜的催化劑顆粒隨循環(huán)灰在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)，可以提高催化劑的使用效率，降低脫硝成本。 與現(xiàn)有脫硝技術(shù)相比，該技術(shù)具有操作流程短、使用方便、脫硝成本低的優(yōu)勢。為進(jìn)一步驗證本技術(shù)在不同尺度規(guī)模工業(yè)裝置上的脫硝性能，需尋求再次工業(yè)驗證裝置。 創(chuàng)新點 1、基于循環(huán)流化床鍋爐煙氣NOx的生成與轉(zhuǎn)化機(jī)理，提出了通過向循環(huán)流化床鍋爐燃燒室內(nèi)加入脫硝催化劑顆粒、利用循環(huán)流化床鍋爐自身具有的特殊還原氣氛、原位將煙氣中的NOx催化還原為N2的技術(shù)路線。 2、基于循環(huán)流化床流動和熱質(zhì)傳遞特性，研究開發(fā)了一種脫硝催化劑，催化劑具有適宜的堆積密度、粒度分布和強(qiáng)度，使其在循環(huán)流化床循環(huán)燃燒過程中具有較高的保留度，降低了催化劑的用量，單位脫硝成本相對較低。 3、首次在工業(yè)規(guī)模220t/h循環(huán)流化床鍋爐上進(jìn)行了脫硝催化劑工業(yè)應(yīng)用試驗，脫硝效率達(dá)到50%～70%，實現(xiàn)了該裝置NOx的超低排放。 市場前景 2022年在中石化九江分公司220t/h工業(yè)規(guī)模循環(huán)流化床鍋爐上進(jìn)行了脫硝催化劑工業(yè)應(yīng)用試驗，脫硝效率達(dá)到50%～70%，在停止SNCR噴氨和降低30%左右的臭氧的情況下，實現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。 應(yīng)用案例 據(jù)統(tǒng)計，全國大大小小的CFB鍋爐超過3000臺。日益嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)促使更多企業(yè)加大在環(huán)保方面的投入，但嚴(yán)峻的經(jīng)濟(jì)形勢也會使企業(yè)在環(huán)保投資方面更加理性，能滿足環(huán)保要求、經(jīng)濟(jì)上合算的技術(shù)將越來越受到人們的重視。低NOx燃燒+SNCR+SCR（或LoTOx）等是目前降低CFB鍋爐煙氣NOx排放的主要技術(shù)，但存在運(yùn)行成本高、運(yùn)行周期短等缺陷。 采用爐內(nèi)脫硝催化劑的方法，在燃料燃燒過程中將NOx原位轉(zhuǎn)化成N2，脫硝成本低、不會產(chǎn)生二次污染，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

圍繞是否能從源頭創(chuàng)新重大裝備的設(shè)計與制造技術(shù)，實現(xiàn)不同原料、不同規(guī) 模劣質(zhì)粉煤氣化制氫，使之更低成本、更高效率、更加清潔已是國內(nèi)外能源領(lǐng)域 面臨的主要問題。粉煤、生物質(zhì)氣化制氫流程包括:原料氣化、脫硫、CO 水汽 變換、變壓吸附及余熱回收等，由于流化床氣化燃料適應(yīng)性廣，能實現(xiàn)爐內(nèi)高效 脫硫，也尤其適合不同顆粒氣化處理，國際溫克勒爐和恩德爐是大量使用的流化 床氣化技術(shù)，國內(nèi)在流化床氣化方面也有較好的探索和應(yīng)用，但總體上，流化床 氣化由于爐內(nèi)停留時間較短，排渣和飛灰碳含量較高，不同形式的顆粒或聚團(tuán)流 態(tài)

本實用新型公開了一種旋流流化床固體粒子發(fā)生器，是在主氣路中引出旁路氣流作為粒子發(fā)生器的驅(qū)動動力，旁路氣流分別通過底部和側(cè)壁切向通孔注入壓力容器中，底部注入的氣流用于驅(qū)動流化床，切向注入的氣流可形成旋流增加氣流紊亂程度，綜合利用流化床和旋流分散干燥的固體粒子，形成氣溶膠，從而保證粒子質(zhì)量，最后通過壓力容器上部的氣路將氣溶膠注入主氣路。本實用新型不需要額外的高壓氣源，不會改變空氣或者是燃料氣體流量及其相對比例，可以避免增加額外的流量計/流量控制器的使用。利用流化床和旋流結(jié)構(gòu)，可有效提高粒子散布的均勻性，并有效避免流化床中形成穩(wěn)定氣路而失效，該裝置結(jié)構(gòu)簡單，操作維護(hù)方便，投資及維護(hù)費用低。

本發(fā)明公開了一種增壓流化床二次風(fēng)協(xié)同進(jìn)料裝置，包括儲料罐、星型給料器、下料管、氣固分離器、螺旋進(jìn)料器、壓差控制器、補(bǔ)氣管和二次風(fēng)管，儲料罐、星型給料器、下料管、氣固分離器和螺旋進(jìn)料器從上到下依次相連，儲料罐上部設(shè)有補(bǔ)壓入口，儲料罐和下料管分別通過壓力管與壓差調(diào)節(jié)器相連，補(bǔ)氣管與下料管上部相連，下料管通過氣固分離器分別與二次風(fēng)管和螺旋進(jìn)料器相連，二次風(fēng)管和螺旋進(jìn)料器分別連接增壓流化床。本發(fā)明還公開了該裝置對增壓流化床進(jìn)料的方法。本發(fā)明可解決增壓流化床進(jìn)料口堵塞、增壓運(yùn)行工況下進(jìn)料不穩(wěn)定等問題，實現(xiàn)物料在不同壓力條件下連續(xù)穩(wěn)定地投入增壓流化床。

本實用新型公開了一種利用循環(huán)流化床鍋爐煙氣余熱干燥廢木材的設(shè)備。廢木材含水率高會增加燃燒的成本，而循環(huán)流化床鍋爐的尾部煙氣經(jīng)常由于溫度偏高，影響了鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，同時對爐后電除塵的安全運(yùn)行也構(gòu)成威脅，因此采取余熱干燥勢在必行。將煙氣余熱收集，根據(jù)小時產(chǎn)量濕物料的需要，采用煙氣直接加熱干燥廢木材的形式，達(dá)到要求。設(shè)備包括：刮板上料機(jī)、分流閥門、止風(fēng)閥、旋風(fēng)除塵器、空氣預(yù)熱器、省煤器、引風(fēng)機(jī)、布袋除塵器、異長徑比回轉(zhuǎn)圓筒干燥機(jī)、全自動控制柜、輸出烘干物料封閉傳輸帶、煙氣溫度檢測儀。希望能對各大企業(yè)有所幫助，為大規(guī)模的廢木材循環(huán)流化床鍋爐發(fā)電廠或者供熱公司回收余熱工藝推廣提供技術(shù)支持。

本發(fā)明公開了一種流化床內(nèi)氣固反應(yīng)實時工況測量系統(tǒng)，包括：氣路單元、流化床反應(yīng)器單元、爐溫控制單元和實時工況測量單元；該氣路單元包括氣源、流量計、空氣預(yù)熱器；該流化床反應(yīng)器單元包括流化床和布風(fēng)板；空氣預(yù)熱器通過氣路與流化床底端相連，流量計與氣源和空氣預(yù)熱器相連；布風(fēng)板置于流化床底端，反應(yīng)氣由布風(fēng)板進(jìn)入氣固反應(yīng)區(qū)；該爐溫控制單元包括溫度顯示控制裝置、爐溫加熱棒；溫度顯示控制裝置利用電子控制裝置調(diào)整爐溫加熱棒的電流，從而達(dá)到控制高溫爐本體爐膛溫度的目的；該實時工況測量單元用于獲得所述氣固反應(yīng)的實時工況數(shù)據(jù)，與計算機(jī)相連進(jìn)一步可以得到固定樣品顆粒實時反應(yīng)速率以及反應(yīng)動力學(xué)參數(shù)。

目前，我國火電廠所采用的煙氣脫硫裝置許多從國外引進(jìn)，如：日本三菱重工、挪威 ABB、德國 Lurgi 等，不僅造價昂貴（投資幾百萬至幾千萬美元之間），而且運(yùn)行費用很高。還有一些電廠采用國內(nèi)研發(fā)的濕法煙氣脫硫凈化技術(shù)，雖然造價較國外引進(jìn)低一些，但仍然存在運(yùn)行費用高，脫硫效率低等問題。 純堿作為重要的基礎(chǔ)化工原料，廣泛應(yīng)用于冶金、化工、建材等行業(yè)，廢棄堿渣是制堿工業(yè)產(chǎn)生的主要廢棄物之一。我國每年利用氨堿法生產(chǎn)純堿約 300 多萬噸，年產(chǎn)生廢液 3000 多萬 m3，廢堿渣近 300 萬噸。大部分氨堿廠的氨堿廢液廢渣靠筑壩堆存，天津堿廠在 70 年生產(chǎn)過程中已積存堿渣 1500 萬噸，占地 3.5km2，造成渣山周圍地區(qū)地上地下的嚴(yán)重污染。 利用廢堿渣作為脫硫劑，采用循環(huán)流化床煙氣脫硫凈化技術(shù)，可以起到“一箭三雕”的效果：脫硫效率不降低的條件下降低了煙氣脫硫的投資費用和運(yùn)行費用、實現(xiàn)廢棄物的轉(zhuǎn)化消納、減少了石灰石開采對環(huán)境的沖擊。

一種流化床爐渣為外包濾層的暗管排鹽系統(tǒng)設(shè)置方法。其是以帶孔波紋塑料管為排鹽暗管，管外壁用透水無紡布包裹形成預(yù)包管，然后在鹽漬土中挖槽，選用流化床爐渣作為排鹽暗管外包濾材，先在溝槽底部鋪裝流化床爐渣，接著將預(yù)包管放置于溝槽中心軸線位置，繼續(xù)填裝濾材至超過管頂，使暗管周圍形成10～20cm厚外包濾層，然后鹽漬土回填、夯實，最后在頂部覆蓋一層客土。該暗管排鹽系統(tǒng)自上而下剖面分別為植物層、客土層、鹽漬土層、外包材料與暗管層。本發(fā)明主要以保護(hù)礫石等自然資源，開發(fā)以固體廢棄物爐渣作為排水/鹽暗管的外包濾層及其技

目前，我國火電廠所采用的煙氣脫硫裝置許多從國外引進(jìn)，如：日本三菱重工、挪威ABB、德國Lurgi等，不僅造價昂貴（投資幾百萬至幾千萬美元之間），而且運(yùn)行費用很高。還有一些電廠采用國內(nèi)研發(fā)的濕法煙氣脫硫凈化技術(shù)，雖然造價較國外引進(jìn)低一些，但仍然存在運(yùn)行費用高，脫硫效率低等問題。 純堿作為重要的基礎(chǔ)化工原料，廣泛應(yīng)用于冶金、化工、建材等行業(yè)，廢棄堿渣是制堿工業(yè)產(chǎn)生的主要廢棄物之一。我國每年利用氨堿法生產(chǎn)純堿約300多萬噸，年產(chǎn)生廢液3000多萬m3，廢堿渣近300萬噸。大部分氨堿廠的氨堿廢液廢渣靠筑壩堆存，天津堿廠在 70年生產(chǎn)過程中已積存堿渣1500萬噸，占地3.5km2，造成渣山周圍地區(qū)地上地下的嚴(yán)重污染。 利用廢堿渣作為脫硫劑，采用循環(huán)流化床煙氣脫硫凈化技術(shù)，可以起到“一箭三雕”的效果：脫硫效率不降低的條件下降低了煙氣脫硫的投資費用和運(yùn)行費用、實現(xiàn)廢棄物的轉(zhuǎn)化消納、減少了石灰石開采對環(huán)境的沖擊。 本項目利用氨堿廠所產(chǎn)廢棄堿渣作為脫硫劑，采用循環(huán)流化床煙氣脫硫凈化技術(shù)，研究成果如下： 1.     廢棄堿渣理化性質(zhì)全面分析，為脫硫可行性，脫硫機(jī)理研究，脫硫后廢棄物組成及毒性分析奠定基礎(chǔ)。 2.     搭建一循環(huán)流化床試驗裝置，對廢堿渣脫硫劑脫硫性能及動力特性進(jìn)行研究。 3.     設(shè)計、研制并搭建循環(huán)流化床煙氣脫硫中試實驗裝置（塔高5.6米），實驗研究最佳脫硫工藝條件。實驗證明，在最佳脫硫條件下，脫硫效率可達(dá)到85％以上。同時研究脫硫裝置運(yùn)行期間各測點溫度、濕度、壓力、脫硫劑濃度、SO2濃度等的變化規(guī)律，研究不同粒徑廢堿渣，不同噴水量，不同脫硫劑循環(huán)量等因素對脫硫效率的影響，為實際廢堿渣循環(huán)流化床煙氣脫硫裝置的設(shè)計和運(yùn)行調(diào)試奠定基礎(chǔ)。 4.     嘉興35t/h垃圾焚燒爐煙氣凈化塔現(xiàn)場實驗研究，確定廢堿渣脫硫最佳工藝條件，實驗證明，在最佳脫硫條件，脫硫效率可達(dá)到85％。同時研究脫硫塔運(yùn)行期間不同測點溫度、濕度、壓力、脫硫劑濃度、SO2濃度等的變化規(guī)律，研究不同粒徑廢堿渣，不同噴水量，不同脫硫劑循環(huán)量等因素對脫硫效率的影響。 5.     對比脫硫前后廢堿渣理化性質(zhì)的變化，分析脫硫機(jī)理。分析測定脫硫后廢棄物的毒性，證明此廢棄物無毒，可直接排放或利用。 6.     對廢堿渣循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行評估，與石灰石/石灰濕法煙氣脫硫相比，在相同的脫硫效率下，建造費用降低30－50％，運(yùn)行費降低50－60％。

本發(fā)明公開了一種循環(huán)流化床鍋爐爐膛內(nèi)帶二次風(fēng)噴射的十字受熱屏。循環(huán)流化床鍋爐帶二次風(fēng)噴射的十字受熱屏放置在循環(huán)流化床鍋爐爐膛內(nèi),循環(huán)流化床鍋爐爐膛包括布風(fēng)板、水冷壁、頂棚、循環(huán)流化床鍋爐爐膛。帶二次風(fēng)噴射的十字受熱屏包括十字受熱屏和柱形風(fēng)道,十字受熱屏下部通過彎管段圍合成為柱形風(fēng)道,十字受熱屏和柱形風(fēng)道為膜式壁。本發(fā)明的循環(huán)流化床鍋爐帶二次風(fēng)噴射的十字受熱屏在提供爐內(nèi)擴(kuò)展受熱面的同時,為爐內(nèi)物料混合留出空間;下部的二次風(fēng)噴口能在需要的高度向爐膛中心區(qū)域補(bǔ)充燃燒所需空氣,實現(xiàn)循環(huán)流化床鍋爐分級燃燒,降低NOx排放。