《大型电站锅炉高效低污染燃烧的先进调控技术及应用》

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中国以大型火电机组为主的发电装机总容量已超过15亿千瓦,居世界第一,在国民经济中具有极其重要的战略地位。对火电机组“心脏”燃煤锅炉的高效低污染精准调控,是世界能源领域的科学技术难题,更是实现火力发电节能减排国家重大战略需求的关键,也列入《国家中长期科学技术发展规划纲要》的重点领域和优先主题。承担单位依托国家自然科学基金、江苏省重大科技成果转化、大唐重大科技攻关等项目,针对中国火电机组调峰频繁、煤种多变的现实状况,围绕大型电站锅炉的检测、建模、优化与协调控制等内容,开展系统深入的基础理论研究和技术攻关,取得关键技术的突破,建成集产品研发、生产、调试于一体的产业基地,实现成套装备的产业化应用。

该项目的关键技术包括:1)锅炉燃烧过程关键热工参量的可靠检测技术。发明了阵列静电感应空间滤波气固两相流检测技术、超光谱大空间温度场测量技术、紫外线差分吸收光谱污染物在线检测技术,提高了一次风粉浓度、炉膛温度场和烟气污染物浓度的检测精度,为大型火电机组锅炉燃烧的精准控煤、控风、控温提供可靠的检测手段和必要的信息基础。2)锅炉数字化建模与燃烧动力场时空重构技术。基于“数字化工厂”理念,研发了三维“数字化锅炉”的构建技术,实现了人机交互模式从“二维图纸”到“三维数字化”的变革;建立了燃烧过程的多场耦合数值模拟方法,构造了锅炉三维大数据体的身份编码、层析式解剖等数据解析方法,开发了图形识别和转换引擎,实现了燃烧动力场(流场、温度场、组份场)的在线重构和实时可视化。3)分类分目标燃烧精准调控与协调优化技术。提出了风/煤分类分目标的精准燃烧调控新方法,并与配煤、AGC、汽温、烟气净化等锅炉运行控制融合,实现节能减排与蒸汽品质并重的锅炉运行协调优化;基于互联网+和大数据信息融合技术,开发了NT6000、INFIT等成套智能化控制系统,掌握了系统及装备设计、制造、运行、调试及维护技术,保障了大型火电机组快速深度变负荷、变煤种下锅炉高效低污染燃烧的精准智能调控。已在国家五大发电集团为主的249台大型电站锅炉上成功应用,其中1000 MW超超临界锅炉34台、600 /660MW超(超)临界锅炉94台、亚临界锅炉121台,包括华能玉环4×1000MW一次再热超超临界、国电泰州2×1000MW二次再热超超临界、大唐南电2×660MW超超临界等国内首批大型超高参数火电机组。

江苏省70%以上的电厂应用了该项目技术。此外,相关技术还应用于环保、化工、钢铁、水泥等行业30多家单位。获授权国家发明专利28项,软件著作权14项,在国内外刊物发表论文52篇,其中SCI收录47篇。近五年累计销售额60.63亿元,新增利润10.32亿元,节约标煤约255万吨,减少非计划停炉近700次,约减排CO2668万吨、SO22.04万吨、NOx 1.78万吨、烟尘4.98万吨,经济和社会效益显著。

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