燃煤锅炉

国内外燃煤电厂普遍采用选择性催化还原(SCR)技术进行烟气中氮氧化物(NOx)的减排。SCR技术的核心是脱硝催化剂，可在还原剂的作用下，将燃煤锅炉烟气中的氮氧化物(NOx)还原为无害的N2和H2O。大唐南京环保的脱硝催化剂制造技术，是通过辊轮将催化剂膏料涂覆在不锈钢钢网上，经干燥、剪切、组装、煅烧后制得脱硝催化剂。催化剂具备优良的脱硝活性，以及优异的抗飞灰堵塞、抗磨损和抗中毒性能，特别适用于我国燃煤锅炉煤种不稳定、燃煤烟气气氛复杂等情况。针对使用后失活的脱硝催化剂，大唐南京环保采用再生技术，通过“物理清灰-湿法清洗-选择性浸渍-干燥-煅烧”工序，将失活脱硝催化剂恢复到新鲜催化剂活性的95-105%。

3月29日，天津市人民政府印发关于《天津市加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系实施方案》（以下简称《方案》）的通知。方案中提出推动能源体系绿色低碳转型。完善能源消费总量和强度双控制度，持续推进节能、提高能效。坚持集中式和分布式并重，大力发展风能、太阳能，扩大非化石能源电力装机规模。推动储能技术应用，提升电网消纳、调峰能力。推动煤炭集约高效利用，进一步淘汰分散燃煤锅炉。

受SCR脱硝技术最高效率制约，低氮燃烧技术在煤电机组NOx超低或近零排放控制中需发挥更大作用，或需提升技术性能。然而，低氨燃烧所需贫氧还原性条件与防高温腐蚀和结渣所需富氧氧化性条件相矛盾，因此，低氨改造后高温腐蚀、结渣等问题普遍存在，严重影响机组安全稳定运行，也制约了炉内进一步深度降氨实施。对冲燃烧锅炉由于燃烧组织方式特殊，采用低氮燃烧方式后上述问题更为突出。统筹协调燃煤锅炉运行环保性与安全性之间矛盾，防范化解低氨燃烧给锅炉带来的潜在安全隐患，是煤电机组安全稳定实现超低和近零排放的重要前提和安全保障。 项目研究成果在7家电厂得到应用，其中福州电厂600MW超临界机组工程示范应用结果表明：侧墙贴壁氧量可提高到1.5%以上，HS和CO浓度可降低60~90%，NOx浓度可降低40~80mg/m²，技改后机组至今运行二年多，锅炉水冷壁未出现明显高温腐蚀现象。黄其励、岳光溪和段宁三位院士领衔的鉴定委员会认为：该研究成果可显著提高超低排放下对冲燃烧锅炉运行的安全性，具有良好的推广应用价值，成果总体居该领域国际领先水平。

燃煤锅炉深度调峰对以新能源为主的未来电力系统的稳定性至关重要，而目前1 000 MW等级超超临界燃煤锅炉深度调峰性能与工程应用较为缺乏。为提高1 000 MW等级燃煤锅炉深度调峰能力，选择某电厂1 000 MW燃煤机组开展宽负荷高效研究。 方法 在机组深度调峰负荷为340 MW下，进行了低负荷稳燃实验、脱硝侧入口烟气测试，对锅炉主要运行参数、炉膛温度分布、锅炉侧燃烧调整试验进行了分析，并在此基础上开展了燃烧优化调整实验。 结果 1 000 MW等级机组具备34%额定功率的深度调峰能力；选择性催化还原(selective catalytic reduction，SCR)脱硝入口烟温基本在320~350 ℃，满足高于300 ℃的烟温要求；锅炉优化调整后，修正后的锅炉热效率为94.09%(提高0.94%)，供电煤耗降低3.27 g/(kW⋅h)；SCR脱硝入口NO x 质量浓度基本在180~260 mg/m3(降低约30 mg/m3)，满足低于300 mg/m3的要求。 结论 研究成果有助于提高1 000 MW等级燃煤火电机组低负荷运行的安全性、经济性、环保性。

煤电机组实现超低排放后，Hg和SO等非常规污染物成为燃煤电厂下一步烟气污染物治理工作的重点。烟气Hg和SO，污染对环境危害大，严重威胁人体健康，而且超低排放后SO浓度升高，给煤电机组带来空预器堵塞、设备腐蚀、有色烟羽等一系列问题。北京市地方标准要求燃煤锅炉承排放浓度限值为0.5Hg/Nm，杭州市地方标准已将燃煤机组SO，排放浓度限值列入征求意见稿。 现有环保设备对Hg和SO的协同脱除能力无法应对未来更严格的环保标准要求。燃煤电厂脱除烟气中Hg和SO主要采用单一污染物控制技术，即采用改性活性炭/改性飞灰吸附技术和湿式电除尘技术来分别脱除烟气中Hg和SO。然而，随着污染物控制种美不断增加，烟气净化设备数量逐渐增多，不仅提高了设备投资和运行费用，还使整个末端污染物治理系统更加庞大复杂，占地大、能耗高、运行风险大、副产物二次污染问题十分突出。同时，湿式电除尘设备安装在烟道尾部，在一定程度上能解决燃煤机组SO减排问题，但不能改善上游设备的工作条件，解决不了空预器堵塞、烟道腐蚀等影响机组安全可靠性的问题。利用一套设备实现多污染物协同脱除，已成为当前燃煤电厂可持续发展的必然选择。

北方冬季因燃煤锅炉供暖造成严重空气污染，而热电联产机组大量并网运行又降低电网调峰能力，仅辽宁电网，2015年~2017年弃风电就超过50亿千瓦时，约90%弃风电发生在冬季供暖期，因此，迫切需要一种解决风电等清洁能源规模化消纳的行业共性重大技术难题。 项目依托2个国家和省部级重点科技项目，聚焦大规模弃风电-储热-供暖技术体系，研制大容量、高可靠和低成本的电加热固态储热装置，解决电热解耦问题，实现大面积清洁供暖；开发大规模弃风与大容量电储热协调调度技术，解决多源多域协调调度问题，实现大规模弃风消纳。项目主要科技内容包括：针对高电压、大容量、低成本电储热清洁供暖的技术经济性瓶颈，发明一种高温固态电储热能量转换装置，解决电热解耦高效稳定运行重大技术难题；针对储热材料和加热合金元件在高温中疲劳寿命及维护问题，提出高温加热合金元件表面负荷设计与控制方法，解决系统可靠性重大技术难题；针对高温储热体接入高于66kW等级电压下的电源接引和炉体内电场绝缘问题，提出炉体内部的弱电磁耦合加热元件以及穿透保温层的高压绝缘套管设计方法，解决高电压电源接引和炉体安全运行难题：针对大规模储热负荷消纳弃风电的重大技术问题，提出基于电储热柔性负荷的多源多域电网实时控制策略，解决了大规模弃风电和清洁供暖协调统一的世界性技术经济难题。