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一、項目分類 關鍵核心技術突破 二、成果簡介 無焰燃燒是一種新型燃燒方式，無火焰鋒面和局部高溫區，溫度場在燃燒室內分布均勻；燃燒過程NOx和碳煙生成得到顯著抑制；燃燒穩定性好，燃燒噪音低，燃燒安全性好。 無焰燃燒尤其對NOx減排效果顯著。團隊經十余年研發，開發了針對氣體、液體及固體燃料，兼容常規有焰和新型無焰燃燒運行的一體式燃燒器系列產品。對于天然氣燃料，應用于中試及現場工業窯爐可實現天然氣無焰燃燒NOx原始超低排放；對于冶金煤氣燃燒，應用于中試及鋼鐵廠實際窯爐可實現低熱值煤氣無焰燃燒NOx原始超低排放；針對液體（柴油）和固體（煤粉、生物質、半焦殘炭）燃料，應用于中試燃燒爐，相比于常規有焰燃燒方式，可降低30%-75%的NOx排放。無焰燃燒NOx減排效果顯著優于常規低氮燃燒技術。

成果介紹 成果名稱：降低循環流化床鍋爐煙氣NOx排放技術研究 成果參與單位：華北電力大學、中石化洛陽技術研發中心 成果完成人：常劍、齊文義、王體朋、陸強、陳千惠、李小苗、黃延召、郝代軍、孟學峰、鄧向軍 知識產權情況：成果對應發明及實用新型專利1項，已形成完整知識產權體系 隨著NOx排放標準的日益嚴苛，低NOx燃燒+SNCR+SCR（或臭氧脫硝）配置已經成為常態，嚴重削弱了循環流化床鍋爐低成本污染物治理的優勢。本研究在明確循環流化床鍋爐NOx形成演化機制與CO原位催化還原脫除機理的基礎上，確定關鍵污染物NOx與CO、炭質顆粒的時空分布與變化規律，確立專用脫硝催化劑的主要反應區域，構筑與CO和炭質顆粒原位脫硝反應高度協同匹配的催化劑和傳遞環境。開發適于循環流化床鍋爐的脫硝催化劑，加入鍋爐爐膛內部，利用燃料燃燒產生的CO和炭質顆粒原位脫除煙氣中的NOx，高強度、粒度適宜的催化劑顆粒隨循環灰在系統內循環，可以提高催化劑的使用效率，降低脫硝成本。 與現有脫硝技術相比，該技術具有操作流程短、使用方便、脫硝成本低的優勢。為進一步驗證本技術在不同尺度規模工業裝置上的脫硝性能，需尋求再次工業驗證裝置。 創新點 1、基于循環流化床鍋爐煙氣NOx的生成與轉化機理，提出了通過向循環流化床鍋爐燃燒室內加入脫硝催化劑顆粒、利用循環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的技術路線。 2、基于循環流化床流動和熱質傳遞特性，研究開發了一種脫硝催化劑，催化劑具有適宜的堆積密度、粒度分布和強度，使其在循環流化床循環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、首次在工業規模220t/h循環流化床鍋爐上進行了脫硝催化劑工業應用試驗，脫硝效率達到50%～70%，實現了該裝置NOx的超低排放。 市場前景 2022年在中石化九江分公司220t/h工業規模循環流化床鍋爐上進行了脫硝催化劑工業應用試驗，脫硝效率達到50%～70%，在停止SNCR噴氨和降低30%左右的臭氧的情況下，實現達標排放。 應用案例 據統計，全國大大小小的CFB鍋爐超過3000臺。日益嚴格的環保標準促使更多企業加大在環保方面的投入，但嚴峻的經濟形勢也會使企業在環保投資方面更加理性，能滿足環保要求、經濟上合算的技術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，但存在運行成本高、運行周期短等缺陷。 采用爐內脫硝催化劑的方法，在燃料燃燒過程中將NOx原位轉化成N2，脫硝成本低、不會產生二次污染，具有良好的經濟效益和社會效益。

氮氧化物（NOx）是主要的大氣污染物質,也是PM2.5的重要前體物。國內外研究和治理經驗表明，控制區域性PM2.5污染是一項難度非常大的系統工程，必須在綜合分析基礎上，提出有針對性的控制對策，才能有效緩解區域PM2.5污染。 針對北京市《鍋爐大氣污染物排放標準》地方標準中關于燃油（氣）工業鍋爐的排放限值2016年4月1日起實施的新要求，研究開發了深度冷凝-低溫等離子體燃氣鍋爐NOx超低排放組合工藝，達到顆粒物10mg/m3、二氧化硫20mg/m3、氮氧化物30mg/m3的燃氣鍋爐煙氣排放限值指標，可提升鍋爐熱效率11%。全年120天共節約天然氣量為108864m3,以北京工業天然氣價格3.23元/立方米計算，可以節約天然氣投資108864×3.23=351630元，投資回報期為1.2年。

多年來一直從事發動機排放污染物控制方面的研究工作，主持國家自然科學基金青年項目 1 項，參與國家自然科學基金面上項目 2 項，撰寫論文 10 多篇。近幾年主要針對柴油機 SCR 系統進行了較為細致的研究工作，對 DOC 的 NO 轉化效率、尿素水溶液噴射方案優化、水溶液液-氣相變轉化規律、 SCR 系統流場及化學場模擬、催化劑起燃特性、系統結構優化、熱-流-固-化學多場耦合及能量管理等方面做了較為深入的研究。團隊可開展以下技術服務：協助企業開展發動機后處理系統的 CAE 計算及模擬仿真工作，提供設計

目前大氣環境面臨著巨大挑戰，大氣污染的治理刻不容緩。通過國家最新頒布的一系列污染物排放標準可以看出，氮氧化物的排放標準從無到有并且越來越嚴。例如北京2015年5月頒布的《煉油與石油化學工業大氣污染物排放標準》要求工藝加熱爐的氮氧化物排放不超過100mg/m3。 降低工業爐氮氧化物排放通常采取燃燒前燃料預處理、燃燒器改造、燃燒后煙氣脫硝處理等手段。通過對工業爐燃燒器進行低氮改造，最大限度的保持了原來系統的延續性，并且沒有增加額外的運行成本，具有經濟性、可靠性和效果突出等優點。目前國內的燃燒器市場混亂，大多國產燃燒器只是對國外燃燒器的簡單仿制，存在燃燒器運行不穩定、壽命低、燃燒狀況不穩定等問題。特別是目前的低氮燃燒器，由于技術含量較高，僅僅通過簡單仿制的國內生產的燃燒器不能保證低氮排放效果的穩定。市場上對于低氮效果突出、運行高效穩定的天然氣低氮燃燒器的呼聲越來越大。本課題組長期主持工業爐的燃燒器改造工程，研究天然氣低氮燃燒技術在工程上的應用，已經有試點項目并取得了NOx排放40---80mg/m3的理想效果。通過結合國內外的低氮技術以及多年來國內燃燒器改造的工程經驗，本課題組可以根據實際應用情況專門設計低氮燃燒器，在實現低氮氧化物排放的同時對燃燒器運行的可靠性、火焰的燃燒狀態、燃燒器運行的易操作性進行改進。

當前我國電力行業由計劃經濟體制逐步向市場經濟體制過渡，迫切要求挖掘機組運行的潛力，提高機組運行效率，降低生產成本和污染排放。目前我國絕大部分火力發電企業都是燃煤機組，鍋爐普遍存在運行效率降低、NOx排放偏高的問題。優化空間和挖掘節能潛力備受發電企業的關注。 技術團隊開發了具有自主知識產權的基于精確測量的運行優化系統——鍋爐燃燒精確管理系統和低NOx燃燒技術，通過鍋爐燃燒優化系統的應用來解決，達到提高鍋爐燃燒效率、有效降低煤耗的目的，同時也能夠大幅降低NOx的排放。 鍋爐燃燒精確管理系統包括精確監測設備、燃燒精細調節裝置與控制系統、軟件管理系統、工程安裝與調試、工程服務全過程；采用國外先進的精確測量裝置，自主開發的管理軟件系統，用戶顯示界面簡潔，產品模塊功能獨立，選配靈活、方便，可根據具體項目提供單獨的針對性配置優化方案，對單只燃燒器的燃燒參數實施精確監測與調節，對鍋爐燃燒優化效果明顯。 低NOx燃燒技術采用先進的低NOx燃燒器和爐膛空氣分級燃燒組合，構成低NOx燃燒系統，通過燃燒精確管理系統對燃燒過程進行控制或對運行方式的改進來控制燃燒過程中NOx的生成量。 技術路線：基于先進、可靠的監測技術，通過在線精確監測鍋爐燃燒相關的煤粉濃度、煤粉細度、一次風管風速及風量、煙氣成分、入爐煤質等多個重要參數，配以相應的數據計算軟件，實現鍋爐的燃燒精確管理，達到鍋爐經濟、環保運行的目的。 優化模塊：以精確測量為基礎，主要測量參數包括風量、煤粉濃度、煤粉細度、煤粉流量、飛灰含碳量、煤質成分、煙氣成分、爐膛溫度等。并形成獨立檢測管理模塊，可根據各電廠情況的不同，監測重點可以根據需要進行組合，結合其他DCS重要參數給出優化方案。 工程安裝與調試:測點位置確定與測點的具體開孔；設備安裝； 線路的鋪設（包括電源線、信號線）；設備調試；系統運行過程調試。 工程服務:鍋爐運行問題診斷；運行服務及用戶培訓；技術跟蹤服務。燃燒控制NOx技術包括：先進的低NOx燃燒器；爐膛空氣分級燃燒；燃燒運行控制--煤粉鍋爐單火咀風粉在線精確控制系統，可根據不同現場情況，同時采用煙氣脫硝技術，為客戶提供全面解決方案。

進行了部分氣化煤制氣再燃低 NOx 燃燒系統的理論和實驗研究:獲得了 以煤的氣化氣作為再燃燃料進行煤粉低 NOx 燃燒的關鍵技術，進行 130 噸氣化煤 制氣再燃低 NOx 燃燒系統工藝設計，開發研制了煤粉部分氣化煤制氣再燃實驗系 統，煤粉燃燒脫硝效率達到 70%左右。獲得授權發明專利 2 項，上海市科學技術 發明二等獎，中國機械工業科學技術獎二等獎。

本發明公開了一種煤粉低 NOx 富氧燃燒裝置，包括爐膛、氧氣罐、氧化劑噴嘴、中心噴嘴、蒸氣噴嘴和蒸氣發生器，中心噴嘴安裝在爐膛的一側；一次風管道的側壁通過一次蒸氣進氣管道與蒸氣發生器的出口連接；氧化劑噴嘴安裝在爐膛上與中心噴嘴相同的一側；氧化劑噴嘴的出口伸入爐膛內，其進口連接二次風管道，二次風管道通過二次蒸氣進氣管道與所述的一次蒸氣進氣管道連接，二次風管道的側壁通過氧氣進氣管與氧氣罐連接；蒸氣噴嘴安裝在爐膛上與中心噴

致病菌入侵宿主細胞是一個由多基因控制、受環境和宿主影響的系統過程，nox 基因是病原細菌中廣泛存在，但國際上對該基因在細菌入侵過程的功能尚不清晰，通過構建單增李斯特菌敲除、過表達菌株的構建，我們發現 nox 基因的缺失促進了單增李斯特菌的入侵！這一結果在細胞和動物實驗中均得到了驗證，雖然其具體機理尚不清晰，但此發現對于后期研究 nox 基因在單增李斯特菌毒力基因及其調控網絡方面，將獲得重要突破。