《面向高环保要求的燃煤电站烟气脱硝装备设计、运行优化及工程应用》

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该项目属于自动控制科学技术学科,学科分类:自动控制系统。

我国燃煤电站消耗了全部用煤的二分之一,电站烟气含二氧化硫、氮氧化物和粉尘,是主要大气污染源。氮氧化物(NOx-Nitrogenoxides)俗称硝,是雾霾的构成物质。选择性催化还原(SCR-Selective Catalytic Reduction)脱硝是我国燃煤电站烟气的主流脱除工艺,和先期已得到广泛应用的湿法脱硫不同,我国烟气SCR脱硝的技术开发和推广应用仅有十余年历史(首台是2004年由上海电气实施的厦门嵩屿电厂300MW机组)。十多年来,经过引进技术消化吸收和再创新,项目组已经攻破了烟气SCR脱硝的装备设计、运行优化和工程应用的技术壁垒,实现了燃煤机组烟气脱硝装置设计、运行、工程实施技术完全国产化。在国家863计划、上海市重大科技专项等研究课题支持下,经过八年攻关,建立了燃煤机组氮氧化物近零排放的技术保障体系,项目取得的主要发明点如下:

(1)针对SCR脱硝装置设计优化,发明了导流板优化方法、非均匀喷氨优化方法、全流程低压损设计方法、飞灰反聚并方法,以及在空间受限情况下(尤其适用于脱硝改造机组,如超短距喷氨、烟道大尺度变径)的流场调控方法。相关技术发明及其工程应用使催化剂入口平面烟气速度分布相对标准差达到7.5%、催化剂入口平面还原剂浓度分布相对标准差达到2.5%。

(2)针对SCR脱硝装置运行优化,发明了基于锅炉侧实时仿真系统的关键状态预报方法,据此开发了NOx总量在线估计技术和负荷适应性还原剂预测控制技术,分别解决了在机组正常负荷下的脱硝效率极大化问题和在低负荷下铵盐析出堵塞烟道的安全防范问题,相关技术发明及其工程应用使还原剂自动控制系统投运率达到100%、全负荷工况和给定成本约束条件下脱硝效率达到最高。

(3)针对SCR脱硝装置催化剂延寿,发明了基于锅炉侧灰污系数在线估计和燃煤灰分在线估计的智能吹灰技术,相关技术发明避免了催化剂生命周期内的催化剂破损和停机事故,进一步提髙了平均脱硝效率。

基于上述发明,研制出面向我国大中小型机组的、具有自主知识产权的燃煤电站烟气氮氧化物近零排放技术体系,攻克了在流场设计、负荷和煤质适应性还原剂控制、催化剂延寿控制等方面的技术难题,在320台机组实施了上述技术的工程应用,第三方检测结果表明,这些机组的排放指标均达到或优于国家和地方排放标准,最高脱硝效率(淮北平山2×660MW机组)达到98.05%,为已见报道的世界最好水平。2015-2017年,已竣工的烟气脱硝工程平均每年减排NOx 114.5万吨,每年减少的综合经济损失约139亿元,2015-2017年累计产生经济效益12.32亿元,新增利润4.14亿元。

该项目获授权发明专利38项(含一项专利实施许可)、实用新型专利8项、软件著作权11项。在国内外专业杂志发表论文60余篇,论文他引总数461。

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