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鉛富氧閃速熔煉新技術(shù)及裝置，攻克了低品位鉛礦、鉛二次 資源、卡林金礦和復(fù)雜含金物料等的經(jīng)濟(jì)利用關(guān)鍵技術(shù)與裝備難題及工程實(shí)踐 問(wèn)題，形成了經(jīng)濟(jì)、高效、清潔、短流程直接煉鉛新工藝，并建成了年產(chǎn) 10 萬(wàn)噸粗鉛規(guī)模的示范工程。鉛總回收率 98.5%、硫利用率大于 98%，伴生金銀回收率 99.5%、銅回收率 85%、鋅回收率大于 90%。主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)為：①發(fā)明了鉛富氧閃速熔煉新技術(shù)，改變了鉛的生成途徑，增強(qiáng)了工藝對(duì) 物料的適應(yīng)性，入爐料含鉛由底吹熔煉的 48%降至 25%甚至更低，實(shí)現(xiàn)了低品 位鉛礦、鉛二次資源的經(jīng)濟(jì)利用，解決了鉛冶煉過(guò)程能耗高、污染重等問(wèn)題； ②發(fā)明研制了鉛富氧閃速熔煉成套裝備，優(yōu)化了反應(yīng)塔的溫度場(chǎng)、氧勢(shì)場(chǎng)、顆 粒場(chǎng)以及熔池的氣流場(chǎng)，生產(chǎn)操作更加穩(wěn)定；③創(chuàng)新了鉛富氧閃速熔煉的成套 操作技術(shù)，形成了清潔、高效、短流程、伴生金屬回收率高的直接煉鉛新工藝； ④發(fā)明了難處理卡林金礦和硫化金精礦混合熔煉的金高效捕集新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了 伴生金、銀、鉛、鋅、硫的同步高效回收。相關(guān)研究成果以 20 余篇論文形式在 國(guó)際會(huì)議及學(xué)術(shù)期刊上宣講和發(fā)表，被收入邱定蕃院士主編的《有色冶金與環(huán) 境保護(hù)》專(zhuān)著中。

本發(fā)明公開(kāi)了一種富氧燃燒系統(tǒng)，包括燃燒凈化裝置和循環(huán)煙氣冷卻裝置，燃燒凈化裝置包括鍋爐本體、空氣預(yù)熱器、電除塵系統(tǒng)、引風(fēng)機(jī)、第一調(diào)節(jié)閥、第二調(diào)節(jié)閥、第三調(diào)節(jié)閥、脫硫系統(tǒng)和煙囪；循環(huán)煙氣冷卻裝置包括第四調(diào)節(jié)閥、一級(jí)換熱器、羅茨風(fēng)機(jī)、二級(jí)換熱器和第五調(diào)節(jié)閥，第五調(diào)節(jié)閥通過(guò)出口管道與冷卻風(fēng)母管連接，冷卻風(fēng)母管與所述看火探頭連接，冷卻風(fēng)母管通過(guò)冷卻風(fēng)支管與所述火檢探頭連接；冷卻風(fēng)母管通過(guò)冷卻風(fēng)管道連接有冷卻風(fēng)機(jī)。本發(fā)明可滿足火焰檢測(cè)、火焰電視的冷卻風(fēng)要求，在保證相關(guān)設(shè)備的安全運(yùn)行的前提下，能在富氧燃燒工況下維持煙氣中 CO2 濃度，利于后續(xù)的捕獲、封存與利用。

"該成果獲2018年度高等學(xué)校科學(xué)研究?jī)?yōu)秀成果獎(jiǎng)（科學(xué)技術(shù)）自然科學(xué)類(lèi)二等獎(jiǎng)。1、單顆粒流化床富氧燃燒實(shí)驗(yàn)，揭示了氣氛對(duì)脫揮發(fā)分、揮發(fā)分燃燒、焦炭燃燒的影響機(jī)理。2、循環(huán)流化床O2/CO2 燃燒小試研究，揭示了CO2/H2O氣氛對(duì)燃燒效率及S/N、重金屬、PM2.5和痕量元素等污染物析出排放的影響規(guī)律。3、50kWt氧/溫?zé)煔庋h(huán)中試試驗(yàn)，驗(yàn)證了系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性和安全性、實(shí)現(xiàn)了多種污染物的協(xié)同控制。4、面向高氧濃度的新型2.5MWt IBHX-CFB中試研究，驗(yàn)證新型分區(qū)受熱面布置方式，解決高氧濃度實(shí)質(zhì)瓶頸 。5、 2.0MWt面向零排放的循環(huán)流化床富氧燃燒中試研究。6、第二代循環(huán)流化床富氧燃燒—增壓富氧燃燒，更高經(jīng)濟(jì)性。 "

本發(fā)明公開(kāi)了一種水煤漿無(wú)焰富氧燃燒系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：爐膛、高速霧化燃燒器、供漿系統(tǒng)、供氧系統(tǒng)、煙氣循環(huán)系統(tǒng)以及煙氣排放回收系統(tǒng)。高速霧化燃燒器包括一次風(fēng)噴嘴、二次風(fēng)噴嘴、水煤漿霧化噴嘴；供漿系統(tǒng)包括儲(chǔ)漿罐、輸漿泵、攪拌過(guò)濾器、供漿泵；供氧系統(tǒng)包括氧氣罐、氣體加熱器、氣體增壓泵；煙氣循環(huán)系統(tǒng)包括煙氣換熱器、除塵器、循環(huán)風(fēng)機(jī)、冷凝器；煙氣排放回收系統(tǒng)包括 CO2壓縮儲(chǔ)存裝置和煙囪。本發(fā)明提供的一種水煤漿無(wú)焰富氧燃燒技術(shù)，將氧氣進(jìn)行增壓升溫，與循環(huán)煙氣混合射入爐內(nèi)形成容積燃燒，并使水煤漿通過(guò)煙氣換熱器換熱，提高其初始溫度，降低著火熱，可用于解決目前水煤漿鍋爐燃燒效率較低、NOx 排放高、CO2 捕集成本高等問(wèn)題。

項(xiàng)目簡(jiǎn)介 在鋼鐵企業(yè)中，煉鐵高爐會(huì)產(chǎn)生大量的低熱值副產(chǎn)燃?xì)狻郀t煤氣，同時(shí)又在燒 結(jié)、軋鋼、煉鋼、熱處理等過(guò)程中需要消耗大量的燃?xì)赓Y源，本來(lái)應(yīng)該形成互補(bǔ)的關(guān)系。 但是，高爐煤氣的熱值很低，燃燒溫度不夠，難于適應(yīng)生產(chǎn)的需要，結(jié)果形成高爐煤氣 的放散和低級(jí)應(yīng)用。本技術(shù)利用鋼鐵企業(yè)的氧氣資源，采取富氧助燃措施，提高高爐煤 氣的實(shí)際燃燒溫度，使低熱值的高爐煤氣資源能夠在溫度要求較高的場(chǎng)合得到有效應(yīng)用， 并且保證使用設(shè)備的安全運(yùn)行。該技術(shù)可以明顯地減少企業(yè)的燃?xì)赓M(fèi)用支出、減輕高爐 煤氣的放散

一、項(xiàng)目分類(lèi) 關(guān)鍵核心技術(shù)突破 二、成果簡(jiǎn)介 化石燃料燃燒產(chǎn)生的CO2是溫室氣體的主要來(lái)源。開(kāi)發(fā)具有CO2捕集功能的新型化石燃料燃燒技術(shù)是實(shí)現(xiàn)“2030碳達(dá)峰、2060碳中和”愿景目標(biāo)的關(guān)鍵。富氧燃燒技術(shù)采用大規(guī)?？辗窒到y(tǒng)所產(chǎn)生的氧氣(純度>95%)代替助燃空氣，同時(shí)采用煙氣再循環(huán)調(diào)節(jié)爐膛內(nèi)的介質(zhì)溫度和傳熱特性，可實(shí)現(xiàn)煙氣中CO2高濃度富集，便于CO2的分離與捕集。該技術(shù)可以降低煙氣CO2排放(約90%)，同時(shí)易于實(shí)現(xiàn)NOx、SOx等污染物的協(xié)同控制。在國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃的資助下，華中科技大學(xué)牽頭十余家著名大學(xué)、研究所和企業(yè)圍繞富氧燃燒CO2捕集技術(shù)開(kāi)展合作研究，系統(tǒng)掌握了富氧燃燒碳捕集技術(shù)的著火/燃燒、輻射傳遞等基礎(chǔ)理論，揭示了新型燃燒技術(shù)的原理和規(guī)律；突破了富氧燃燒專(zhuān)用鍋爐、燃燒器、氧注入器、煙氣冷凝器、低能耗三塔空分系統(tǒng)等一批新型關(guān)鍵技術(shù)和裝備的設(shè)計(jì)原理及其放大設(shè)計(jì)規(guī)則，發(fā)明了“空氣燃燒-富氧燃燒”兼容設(shè)計(jì)成套裝備并完成了技術(shù)放大驗(yàn)證，為低成本規(guī)?；疌O2捕集技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

本發(fā)明公開(kāi)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(fā)生器，中心噴嘴安裝在爐膛的一側(cè)；一次風(fēng)管道的側(cè)壁通過(guò)一次蒸氣進(jìn)氣管道與蒸氣發(fā)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(cè)；氧化劑噴嘴的出口伸入爐膛內(nèi)，其進(jìn)口連接二次風(fēng)管道，二次風(fēng)管道通過(guò)二次蒸氣進(jìn)氣管道與所述的一次蒸氣進(jìn)氣管道連接，二次風(fēng)管道的側(cè)壁通過(guò)氧氣進(jìn)氣管與氧氣罐連接；蒸氣噴嘴安裝在爐膛上與中心噴

本成果提出了一種富氧燃燒高效低成本運(yùn)行關(guān)鍵技術(shù)與其對(duì)應(yīng)示范裝置。著眼于發(fā)展經(jīng)濟(jì)、安全和可靠的富氧燃燒技術(shù)需求，本成果重點(diǎn)圍繞兩個(gè)關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)問(wèn)題： (1)基于氧/燃料雙向分級(jí)的富氧燃燒火焰組織、傳熱調(diào)控與污染抑制原理； (2)基于靜/動(dòng)態(tài)仿真的富氧燃燒系統(tǒng)集成優(yōu)化和控制技術(shù)，組織共性技術(shù)研發(fā)和工程示范。 本成果建立了常壓與加壓富氧燃燒條件下的分級(jí)燃燒、傳熱和污染物控制理論，開(kāi)發(fā)了常壓富氧燃燒的分級(jí)燃燒系統(tǒng)，研制了加壓富氧燃燒的燃燒、換熱及返料等關(guān)鍵裝備，突破了酸性氣體共壓縮純化等共性關(guān)鍵技術(shù)，掌握了常壓富氧燃燒的系統(tǒng)集成、優(yōu)化與控制方法，并提升富氧燃燒大型化設(shè)計(jì)能力。 其中，運(yùn)用富氧壓縮S/N/Hg一體化脫除技術(shù)，SO?/NOx/Hg脫除率分別達(dá)到99%，93%和98%；35MWth富氧燃燒工業(yè)示范連續(xù)運(yùn)行168h，鍋爐燃燒效率90.68%，煙氣中CO?濃度71-82%，NOx濃度（等效空氣燃燒）110mg/Nm³。相比空氣工況，富氧工況下脫汞效率（以ESP前為基準(zhǔn)）和ESP除塵效率進(jìn)一步提升。 圖1 應(yīng)城35MWth富氧燃燒工業(yè)示范裝置平面圖 圖2 應(yīng)城35MWth富氧燃燒工業(yè)示范系統(tǒng)及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行 【技術(shù)優(yōu)勢(shì)】 與現(xiàn)有的其它碳捕集技術(shù)，包括燃燒前、燃燒后碳捕集技術(shù)，富氧燃燒碳捕集技術(shù)的改造成本更低，系統(tǒng)效率更高、生成成本更低、投資與碳減排成本更低。

本發(fā)明公開(kāi)了一種富氧燃燒鍋爐熱力性能獲取方法，包括步驟：燃料的燃燒計(jì)算、煙氣和送風(fēng)模擬、熱平衡計(jì)算、爐膛熱力計(jì)算和對(duì)流受熱面熱力計(jì)算，其中爐膛熱力計(jì)算中的計(jì)算火焰黑度和爐膛黑度步驟，以及對(duì)流受熱面熱力計(jì)算中計(jì)算煙氣黑度并確定煙氣側(cè)輻射放熱系數(shù)步驟，其采用的三原子氣體輻射減弱系數(shù) ky 按照<imgfile=""DDA0000508403760000011.GIF"" wi=""356"" he=""108"" /> 計(jì)

【研究背景】 我國(guó)以煤為主的能源稟賦決定了煤電將會(huì)在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)充當(dāng)托底角色，燃煤發(fā)電過(guò)程中產(chǎn)生的CO?作為主要碳排放源，成為了“2030碳達(dá)峰、2060碳中和”愿景目標(biāo)的現(xiàn)實(shí)約束。開(kāi)發(fā)具有大規(guī)模CO?捕集功能的新型低碳燃燒技術(shù)是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的關(guān)鍵。其中，富氧燃燒技術(shù)采用空分系統(tǒng)所產(chǎn)生的氧氣(純度>95%)代替助燃空氣，同時(shí)采用煙氣再循環(huán)調(diào)節(jié)爐膛內(nèi)的介質(zhì)溫度和傳熱特性，實(shí)現(xiàn)煙氣中CO?高濃度富集，便于CO?的分離與捕集，是最具發(fā)展前景的規(guī)?；疾都夹g(shù)。 【成果介紹】 本成果提出了一種富氧燃燒高效低成本運(yùn)行關(guān)鍵技術(shù)與其對(duì)應(yīng)示范裝置。著眼于發(fā)展經(jīng)濟(jì)、安全和可靠的富氧燃燒技術(shù)需求，本成果重點(diǎn)圍繞兩個(gè)關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)問(wèn)題： (1)基于氧/燃料雙向分級(jí)的富氧燃燒火焰組織、傳熱調(diào)控與污染抑制原理； (2)基于靜/動(dòng)態(tài)仿真的富氧燃燒系統(tǒng)集成優(yōu)化和控制技術(shù)，組織共性技術(shù)研發(fā)和工程示范。 本成果建立了常壓與加壓富氧燃燒條件下的分級(jí)燃燒、傳熱和污染物控制理論，開(kāi)發(fā)了常壓富氧燃燒的分級(jí)燃燒系統(tǒng)，研制了加壓富氧燃燒的燃燒、換熱及返料等關(guān)鍵裝備，突破了酸性氣體共壓縮純化等共性關(guān)鍵技術(shù)，掌握了常壓富氧燃燒的系統(tǒng)集成、優(yōu)化與控制方法，并提升富氧燃燒大型化設(shè)計(jì)能力。 其中，運(yùn)用富氧壓縮S/N/Hg一體化脫除技術(shù)，SO?/NOx/Hg脫除率分別達(dá)到99%，93%和98%；35MWth富氧燃燒工業(yè)示范連續(xù)運(yùn)行168h，鍋爐燃燒效率90.68%，煙氣中CO?濃度71-82%，NOx濃度（等效空氣燃燒）110mg/Nm³。相比空氣工況，富氧工況下脫汞效率（以ESP前為基準(zhǔn)）和ESP除塵效率進(jìn)一步提升。 圖2 應(yīng)城35MWth富氧燃燒工業(yè)示范系統(tǒng)及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行 【技術(shù)優(yōu)勢(shì)】 與現(xiàn)有的其它碳捕集技術(shù)，包括燃燒前、燃燒后碳捕集技術(shù)，富氧燃燒碳捕集技術(shù)的改造成本更低，系統(tǒng)效率更高、生成成本更低、投資與碳減排成本更低。 【技術(shù)指標(biāo)】 【資質(zhì)榮譽(yù)】 獲日內(nèi)瓦國(guó)際發(fā)明展金獎(jiǎng)(2017)、國(guó)際自動(dòng)化學(xué)會(huì)電力工業(yè)設(shè)施獎(jiǎng)(2017)、湖北省技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)(2018)。