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成果介紹 成果名稱：降低循環(huán)流化床鍋爐煙氣NOx排放技術(shù)研究 成果參與單位：華北電力大學(xué)、中石化洛陽技術(shù)研發(fā)中心 成果完成人：常劍、齊文義、王體朋、陸強(qiáng)、陳千惠、李小苗、黃延召、郝代軍、孟學(xué)峰、鄧向軍 知識(shí)產(chǎn)權(quán)情況：成果對(duì)應(yīng)發(fā)明及實(shí)用新型專利1項(xiàng)，已形成完整知識(shí)產(chǎn)權(quán)體系 隨著NOx排放標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)苛，低NOx燃燒+SNCR+SCR（或臭氧脫硝）配置已經(jīng)成為常態(tài)，嚴(yán)重削弱了循環(huán)流化床鍋爐低成本污染物治理的優(yōu)勢(shì)。本研究在明確循環(huán)流化床鍋爐NOx形成演化機(jī)制與CO原位催化還原脫除機(jī)理的基礎(chǔ)上，確定關(guān)鍵污染物NOx與CO、炭質(zhì)顆粒的時(shí)空分布與變化規(guī)律，確立專用脫硝催化劑的主要反應(yīng)區(qū)域，構(gòu)筑與CO和炭質(zhì)顆粒原位脫硝反應(yīng)高度協(xié)同匹配的催化劑和傳遞環(huán)境。開發(fā)適于循環(huán)流化床鍋爐的脫硝催化劑，加入鍋爐爐膛內(nèi)部，利用燃料燃燒產(chǎn)生的CO和炭質(zhì)顆粒原位脫除煙氣中的NOx，高強(qiáng)度、粒度適宜的催化劑顆粒隨循環(huán)灰在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)，可以提高催化劑的使用效率，降低脫硝成本。 與現(xiàn)有脫硝技術(shù)相比，該技術(shù)具有操作流程短、使用方便、脫硝成本低的優(yōu)勢(shì)。為進(jìn)一步驗(yàn)證本技術(shù)在不同尺度規(guī)模工業(yè)裝置上的脫硝性能，需尋求再次工業(yè)驗(yàn)證裝置。 創(chuàng)新點(diǎn) 1、基于循環(huán)流化床鍋爐煙氣NOx的生成與轉(zhuǎn)化機(jī)理，提出了通過向循環(huán)流化床鍋爐燃燒室內(nèi)加入脫硝催化劑顆粒、利用循環(huán)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(shù)路線。 2、基于循環(huán)流化床流動(dòng)和熱質(zhì)傳遞特性，研究開發(fā)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(qiáng)度，使其在循環(huán)流化床循環(huán)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(duì)較低。 3、首次在工業(yè)規(guī)模220t/h循環(huán)流化床鍋爐上進(jìn)行了脫硝催化劑工業(yè)應(yīng)用試驗(yàn)，脫硝效率達(dá)到50%～70%，實(shí)現(xiàn)了該裝置NOx的超低排放。 市場(chǎng)前景 2022年在中石化九江分公司220t/h工業(yè)規(guī)模循環(huán)流化床鍋爐上進(jìn)行了脫硝催化劑工業(yè)應(yīng)用試驗(yàn)，脫硝效率達(dá)到50%～70%，在停止SNCR噴氨和降低30%左右的臭氧的情況下，實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。 應(yīng)用案例 據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國大大小小的CFB鍋爐超過3000臺(tái)。日益嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)促使更多企業(yè)加大在環(huán)保方面的投入，但嚴(yán)峻的經(jīng)濟(jì)形勢(shì)也會(huì)使企業(yè)在環(huán)保投資方面更加理性，能滿足環(huán)保要求、經(jīng)濟(jì)上合算的技術(shù)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(shù)，但存在運(yùn)行成本高、運(yùn)行周期短等缺陷。 采用爐內(nèi)脫硝催化劑的方法，在燃料燃燒過程中將NOx原位轉(zhuǎn)化成N2，脫硝成本低、不會(huì)產(chǎn)生二次污染，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

該項(xiàng)目在燃煤電站SCR脫硝過程中通過“流場(chǎng)-NOx濃度”分布式監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，通過數(shù)據(jù)獲得“動(dòng)態(tài)配氨”策略，有效節(jié)氨，并耦合“入口NOx濃度預(yù)測(cè)”MPC模塊的主控制器，實(shí)現(xiàn)噴氨總閥超前動(dòng)作、消除系統(tǒng)遲滯。

一種針對(duì)所有燃煤鍋爐以及以含硫含氮物質(zhì)作為燃料的鍋爐的燃燒后尾氣中二氧化硫和氮氧化物的凈化處理裝置及方法，尤其是一種吸附－低溫等離子體SO2和NOx同步脫除裝置及其方法。主要特點(diǎn) 本方法無需任何脫硫脫硝劑，生成產(chǎn)物是工業(yè)原料硫酸和可直接排入大氣的無害N2，無廢物排放，可資源再利用，提高整體的經(jīng)濟(jì)效益；較連續(xù)等離子體反應(yīng)器節(jié)省電力約50％。本發(fā)明以低溫等離子體技術(shù)為主，結(jié)合吸附催化劑，使SO2和NOx分別按照氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的途徑同步進(jìn)行脫除，具有設(shè)備簡(jiǎn)單、投資少、占地面積小、能耗小、無二次污染、運(yùn)行周期長和廣泛適用于各種型號(hào)鍋爐煙氣脫硫脫硝等優(yōu)點(diǎn)。 圖1是該裝置的總體結(jié)構(gòu)示意圖。其中有煙氣進(jìn)氣閥11；出氣閥12、引風(fēng)進(jìn)氣閥13、流量調(diào)節(jié)閥門14；低溫等離子體反應(yīng)器2；主煙氣進(jìn)氣端21；引風(fēng)端22；主流煙氣出氣端23；反應(yīng)產(chǎn)物出口24；等離子體發(fā)生器25：高壓脈沖電源3；能量切換裝置4；空氣壓縮機(jī)5；濃硫酸池6；纖維除霧器7。

1、改進(jìn)傳統(tǒng)燃燒器擴(kuò)口設(shè)計(jì)，形成多個(gè)擴(kuò)口小片層疊布置的角度可調(diào)的擴(kuò)口，從而改變噴口火焰的形狀。 2、改進(jìn)齒形環(huán)的設(shè)計(jì)，可以在線調(diào)節(jié)齒形環(huán)位置和角度，使得氣流之間的混合過程得以調(diào)節(jié)。 3、燃燒穩(wěn)定，可實(shí)現(xiàn)低于 50%負(fù)荷穩(wěn)燃，燃煤時(shí) NOx 原始排放可<200mg/m3。 4、具有廣泛的燃料適應(yīng)性，在不改變結(jié)構(gòu)的時(shí)候可以同時(shí)適用于 Vdaf=15~35%之間的煤種。

氮氧化物（NOx）是主要的大氣污染物質(zhì),也是PM2.5的重要前體物。國內(nèi)外研究和治理經(jīng)驗(yàn)表明，控制區(qū)域性PM2.5污染是一項(xiàng)難度非常大的系統(tǒng)工程，必須在綜合分析基礎(chǔ)上，提出有針對(duì)性的控制對(duì)策，才能有效緩解區(qū)域PM2.5污染。 針對(duì)北京市《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》地方標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于燃油（氣）工業(yè)鍋爐的排放限值2016年4月1日起實(shí)施的新要求，研究開發(fā)了深度冷凝-低溫等離子體燃?xì)忮仩tNOx超低排放組合工藝，達(dá)到顆粒物10mg/m3、二氧化硫20mg/m3、氮氧化物30mg/m3的燃?xì)忮仩t煙氣排放限值指標(biāo)，可提升鍋爐熱效率11%。全年120天共節(jié)約天然氣量為108864m3,以北京工業(yè)天然氣價(jià)格3.23元/立方米計(jì)算，可以節(jié)約天然氣投資108864×3.23=351630元，投資回報(bào)期為1.2年。

本發(fā)明公開的去除焚燒煙氣中NOX的催化劑，是以碳納米管和二氧化鈦為載體，以錳的氧化物以及氧化鈰為雙元活性組分的催化劑。制備方法可以采用溶膠凝膠法、溶劑熱法、或者共沉淀法。本發(fā)明的催化劑將碳納米管和TiO2同時(shí)作為載體，利用了CNTs優(yōu)異的吸附性能和大的比表面積，結(jié)合TiO2作為傳統(tǒng)載體的優(yōu)點(diǎn)，并且以無毒無污染的MnOx和CeOx作為雙元活性組分，使得CNTs的吸附與MnOX和CeOX的催化發(fā)生協(xié)同作用，降低了選擇性催化反應(yīng)的操作溫度，在125℃時(shí)，達(dá)到99.5％的NOX脫除率。該催化劑可用于去除燃煤電廠、冶金工業(yè)、垃圾焚燒等高溫過程中排放的NOX大氣污染物。

（專利號(hào)：ZL 201210413882.5） 簡(jiǎn)介：本發(fā)明公開了一種提高O2/CO2氣氛下煤粉燃燒性能且降低NOx生成的方法，屬于煤粉高效低污染燃燒領(lǐng)域。本發(fā)明將平均粒徑在20微米以下的超細(xì)煤粉與平均粒徑為70~90微米的普通粒徑煤粉在O2/CO2氣氛下混合燃燒，超細(xì)煤粉的混合質(zhì)量百分比為10%~40%，超細(xì)煤粉中的揮發(fā)分質(zhì)量百分比>15%，在不增加O2/CO2中O2濃度前提下，采用超細(xì)煤粉與普通粒徑煤粉混合燃燒，使得超細(xì)煤粉顆粒

多年來一直從事發(fā)動(dòng)機(jī)排放污染物控制方面的研究工作，主持國家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目 1 項(xiàng)，參與國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目 2 項(xiàng)，撰寫論文 10 多篇。近幾年主要針對(duì)柴油機(jī) SCR 系統(tǒng)進(jìn)行了較為細(xì)致的研究工作，對(duì) DOC 的 NO 轉(zhuǎn)化效率、尿素水溶液噴射方案優(yōu)化、水溶液液-氣相變轉(zhuǎn)化規(guī)律、 SCR 系統(tǒng)流場(chǎng)及化學(xué)場(chǎng)模擬、催化劑起燃特性、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、熱-流-固-化學(xué)多場(chǎng)耦合及能量管理等方面做了較為深入的研究。團(tuán)隊(duì)可開展以下技術(shù)服務(wù)：協(xié)助企業(yè)開展發(fā)動(dòng)機(jī)后處理系統(tǒng)的 CAE 計(jì)算及模擬仿真工作，提供設(shè)計(jì)