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成果介紹 成果名稱：多元耦合燃料（生物質(zhì)/垃圾/高硫煤/高鈉煤）發(fā)電關鍵設備防腐蝕感應熔焊與噴射復合涂層技術 成果參與單位：江蘇科環(huán)新材料有限公司、深圳能源環(huán)保股份有限公司、上海康恒環(huán)境股份有限公司 成果完成人：曲作鵬 知識產(chǎn)權情況：已申請專利87項，其中已授權發(fā)明專利17項，已授權實用新型專利27項 針對我國新能源與環(huán)保科技的重大戰(zhàn)略，以解決垃圾與生物質(zhì)發(fā)電鍋爐高溫防腐的實際需求為目標，本項目擬搭建應用于生物質(zhì)與垃圾電站鍋爐腐蝕防護的高頻感應熔焊系統(tǒng)技術平臺，在多元耦合燃料（生物質(zhì)/垃圾/高硫煤/高鈉煤）發(fā)電關鍵設備等受熱面，開發(fā)完成鎳基自熔合金高溫涂層的技術體系，包括涂層材料與工藝，形成針對各類客戶群體的系列解決方案。 隨著近年來我國生物質(zhì)和垃圾電站的迅猛發(fā)展，鍋爐高溫腐蝕問題日益突出，傳統(tǒng)熱噴涂技術由于易脫落、孔隙率高而應用受限，前期用得較普遍的Inconel625合金堆焊，也逐漸暴露出由稀釋率高引起的高溫防腐性能受限等問題。因此，開發(fā)新型高溫防腐涂層技術已迫在眉睫。本項目在國家“十三五”重點研發(fā)計劃等項目的支持下，經(jīng)過十余年的集智攻關，于2019年初研發(fā)成功了高頻感應熔焊高溫腐蝕防護涂層技術，取得了系列創(chuàng)新性成果：首次在國內(nèi)構建了生物質(zhì)與垃圾電站鍋爐高頻感應熔焊系統(tǒng)技術平臺，開發(fā)了在水冷壁管排表面制備耐鎳基自熔合金高溫薄涂層的技術體系，解決了城市垃圾與生物質(zhì)電站鍋爐高溫腐蝕防護的技術瓶頸，打破了發(fā)達國家的技術封鎖，形成了系列針對城市垃圾與生物質(zhì)焚燒發(fā)電鍋爐高溫防腐的不同客戶群體的解決方案。 我國西部特別是新疆地區(qū)的高硫高鈉鹽等高腐蝕性煤在燃燒過程中產(chǎn)生高濃度硫化物和鈉鹽等腐蝕性氣體，造成水冷壁、過熱器受熱面的高溫腐蝕、尾部煙道空氣預熱器低溫腐蝕和受熱面結焦等，特別是對燃燒器區(qū)域水冷壁管來說，如果沒有防護涂層只能使用1—2年。傳統(tǒng)的熱噴涂，由于結合強度低孔隙率高，很少應用；普通高頻感應熔焊雖然有效，但壽命難以超過5年；目前用得最多的是堆焊高溫合金，但一般五年后就逐漸會發(fā)生涂層脫落和管壁減薄甚至爆管的現(xiàn)象，非計劃停爐維修給企業(yè)造成了極大的經(jīng)濟負擔。針對我國西北地區(qū)高硫高鈉鹽燃煤發(fā)電鍋爐受熱面對高溫防腐的迫切需求，本項目擬開發(fā)感應熔焊與超音速噴射復合金屬陶瓷涂層技術，從服役壽命、使用性能到性價比等方面都優(yōu)于堆焊，以期徹底終結困擾我國燃煤行業(yè)多年的高腐蝕性氣體對鍋爐管道造成的嚴重腐蝕的防護難題。 創(chuàng)新點 1、首次在國內(nèi)構建垃圾電站鍋爐高頻感應熔焊系統(tǒng)技術平臺，自主開發(fā)了在水冷壁管排表面制備耐高溫涂層的防腐技術體系，打破了發(fā)達國家對核心技術的封鎖，突破了垃圾電站鍋爐涂層防護系統(tǒng)核心技術瓶頸，形成了整體防腐的焚燒解決方案。 2、首次在國際上成功研發(fā)鎳基自熔合金與金屬陶瓷梯度復合涂層的防護技術，發(fā)明了基于重熔與噴射一體化的高溫全域防腐全套技術，鍋爐的高溫腐蝕防護性能與服役壽命顯著提升。 3、創(chuàng)新鍋爐管道鑲嵌陶瓷瓦的長效防護方法，發(fā)明了多項陶瓷高效低成本加工技術，填補了國際上硬脆材料特種加工技術的空白，突破了垃圾焚燒發(fā)電鍋爐高頻感應熔焊系統(tǒng)核心技術瓶頸。 市場前景 磨損與腐蝕是工業(yè)生產(chǎn)中的共性問題，全世界能源消耗的1/3-1/2在摩擦上，每年各種機械零件失效的一半以上由于磨損，每年因金屬磨損、腐蝕造成的直接經(jīng)濟損失約達７萬億美元。垃圾焚燒電站鍋爐受熱面腐蝕問題，非常普遍，其腐蝕機理主要是所焚燒的垃圾中含有Cl,S以及堿金屬等元素，造成Cl，S化合氣體腐蝕和低熔點堿金屬鹽熔融腐蝕。據(jù)“十三五”規(guī)劃，2020年焚燒處理能力占無害化處理比例50%，預計復合增長率不低于20%，垃圾焚燒規(guī)模呈快速增長態(tài)勢，截至2018年，中國已運行的垃圾焚燒廠約為380座，處理能力約為37萬噸/日，中國在建的垃圾焚燒廠約為200～250座，處理能力約為20～25萬噸/日，中國垃圾處理“起步晚、起點低、發(fā)展快”，垃圾焚燒發(fā)展極快，2025年行業(yè)總規(guī)模估計超過100萬噸/日，垃圾焚燒發(fā)電站超過2000家。余熱鍋爐高溫防腐蝕涂層市場規(guī)模100億以上，年增長率在20%以上，且防腐蝕涂層是消耗品，平均3—5年為一個周期。 另外，該技術不僅可以用于垃圾焚燒電廠，團隊在農(nóng)機刀片耐磨、水泥建材行業(yè)耐磨、機械重工表面硬化耐磨處理、鋼軌耐磨涂層、高端球閥防腐、燃氣輪機熱障涂層、海上風電鹽霧腐蝕、軍工等領域的新產(chǎn)品、新技術也逐步成熟，走向規(guī)模化應用市場。 應用案例 深圳能源環(huán)保公司寶安老虎坑垃圾焚燒發(fā)電廠4號、5號、6號鍋爐項目，工程地址：深圳市寶安區(qū)松崗鎮(zhèn)老虎坑，業(yè)主單位：深能環(huán)保寶安垃圾焚燒發(fā)電廠。 獲獎情況 2021年中國商業(yè)聯(lián)合會科學技術獎 一等獎 2021年河北省科技技術獎 二等獎 2019年CCTV中國十大創(chuàng)業(yè)榜樣 2019年第八屆中國創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽 優(yōu)秀企業(yè)獎 2019年第七屆創(chuàng)業(yè)江蘇科技創(chuàng)業(yè)大賽 三等獎 2019年“創(chuàng)客中國”江蘇省中小企業(yè)創(chuàng)新大賽 優(yōu)勝獎 2019年 淮安市第四屆企業(yè)科技創(chuàng)新大賽 一等獎

西安科技大學自 2003 年開始就對蛋白質(zhì)塑料進行了研究，隨后將超細煤粉作為功能填料引入其中，對不同變質(zhì)程度的煤、煤的氧化預處理、灰分含量等對復合材料的影響進行了系統(tǒng)性研究。目前此項技術已經(jīng)成熟，獲批發(fā)明專利一項。

煤炭氣化，即在一定溫度、壓力下利用氣化劑與煤炭反應生成潔凈合成氣（CO、H2的混合物），是實現(xiàn)煤炭潔凈利用的關鍵，可為煤基化學品（合成氨、甲醇、烯烴等）、整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電（IGCC）、煤基多聯(lián)產(chǎn)、直接還原煉鐵等系統(tǒng)提供龍頭技術，為現(xiàn)代能源化工、冶金等行業(yè)的技術改造和節(jié)能降耗提供技術支撐。 多噴嘴對置式干煤粉加壓氣化技術是世界上最先進的氣流床氣化技術之一。干煤粉經(jīng)四個對置的噴嘴彌散后進入氣化爐（可以是耐火磚為襯里，也可以以水冷壁做襯里）內(nèi)，與氧氣反應生成含CO、H2和CO2的合成氣，從氣化爐出來的粗合成氣經(jīng)新型洗滌冷卻室、混合器、旋風分離器和水洗塔等設備的洗滌和冷卻后進入后序工段；氣體洗滌設備內(nèi)的黑水則經(jīng)高溫熱水塔進行熱量回收和除渣后成為灰水再返回氣體洗滌設備內(nèi)，全氣化系統(tǒng)實現(xiàn)零排放。 該技術煤種適應性廣，如果采用水冷壁襯里，則可氣化灰熔點超過1500℃的煤種，具有廣闊的應用前景。 該技術工藝指標先進，以耐火磚襯里氣化爐、北宿精煤進料為例，其合成氣中（CO+H2）含量89%～92%，碳轉化率>98%，與水煤漿進料相比，比氧耗降低16%～21%、比煤耗2%～4%。該技術生產(chǎn)強度大，專利實施許可費低。

大型火電廠鍋爐燃燒的煤粉是由一次風攜帶經(jīng)煤粉管進入爐膛燃燒，煤粉的細度及各煤粉管之間煤粉濃度的不均勻性都會對鍋爐的燃燒有很大影響。若各個燃燒器中的煤粉濃度相差太大，則燃燒不能很好組織，會引起火焰偏斜、結焦、燃燒不穩(wěn)等。而煤粉細度過大或過小則會造成機械不完全燃燒損失增大、鍋爐效率下降、磨煤機能耗增加等。此外，在煤粉管道設計、安裝、運行不當時，還會引起煤粉管道的堵塞，嚴重時機組將被迫減負荷或甚至停機來消除堵塞。此外，各燃燒器的煤粉濃度不平衡還將大大增加NOX的產(chǎn)生，加重空氣污染。 LF－1000煤粉（粉體）顆粒在線監(jiān)測儀是一種專為解決上述問題而研制開發(fā)的基于光脈動法原理和相關法原理的新型在線測量儀器。它可以測量煤粉顆粒的平均粒度、濃度和速度。儀器由主機、測量探針、計算機等組成，操作軟件具有良好的人機對話界面，使用簡單，測量時間短等優(yōu)點，測量結果實時顯示在計算機屏幕上，同時可與控制室或監(jiān)測中心通訊。 它還可用于粉體、水泥、石化、化工、醫(yī)藥等行業(yè)在線測量各種粉體顆粒以及環(huán)境排放監(jiān)測等。 有便攜式和固定式2種。固定式在線監(jiān)測儀可同時監(jiān)測多達24根管道的顆粒粒度、濃度和速度。 目前國際上還沒有能同時測量這些參數(shù)的儀器。 主要性能指標1． 光           源：長壽命半導體激光器2． 顆粒粒徑測量范圍：10－500微米； 3． 顆粒濃度測量范圍：0.1－10kg/m3； 4． 重復測量誤差：   ＜5％ (用國家標準顆粒檢驗)； 5． 工作環(huán)境溫度：   0－90 ℃； 6． 可與其它系統(tǒng)通訊聯(lián)網(wǎng)； 7． 電           源：220 V；50 Hz。

本項成果以以急傾斜特厚煤層深部煤巖動力失穩(wěn)防治為目標，系統(tǒng)研究工程尺度采動卸壓條件下煤巖體的破壞機理，揭示急傾斜特厚煤層深部綜放開采期間煤巖動力失穩(wěn)致災規(guī)律，建立了動壓預報技術，制訂適合急傾斜煤層深部動壓危險預警與管理制度，實現(xiàn)安全開采。項目通過中國煤炭工業(yè)協(xié)會鑒定達到國際先進水平。

對于火力發(fā)電廠，燃料成本占發(fā)電成本的70％以上。因此，加強燃料管理，在復雜的煤價波動體系下在線指導購煤，實行無人值守優(yōu)化配煤，保證入爐煤煤質(zhì)，最大限度降低生產(chǎn)成本，快速、準確地計算、顯示和輸出燃料有關參數(shù)，對燃料成本進行有效的控制和管理就顯得十分重要。

本實用新型公開了一種非均等配風煤粉前后墻對沖燃燒器。本實用新型包括兩側燃燒器、中間燃燒器、次中間燃燒器。燃燒器結構包括二次風通道、二次風風門、一次風通道。燃燒器的二次風通道和二次風風門流通面積由兩側至中間依次減小。二次風風門在相同開度下，二次風流量由兩側至中間依次減小。在非均等流量控制下，所有燃燒器的相應通道的出口風速基本一致。二次風通道、二次風風門的具體設計參數(shù)根據(jù)不同鍋爐的燃燒器結構與布置來確定。本實用新型在同層燃燒器二次風風門等開度下，燃燒過程中風煤合理匹配，燃燒后氧量分布均勻，有效降低CO排放濃度。同時，對于預防鍋爐兩側墻水冷壁高溫腐蝕和結渣也具有顯著效果。

煙氣再循環(huán)煤粉鍋爐燃燒系統(tǒng)及其工況切換方法，屬于煤粉鍋爐富氧燃燒調(diào)節(jié)及控制方法，解決煤粉鍋爐從空氣燃燒向富氧燃燒工況切換過程中的調(diào)節(jié)難題。本發(fā)明的煤粉鍋爐燃燒系統(tǒng)，包括給煤機、燃燒器、鍋爐、脫硝器、空預器、除灰裝置、脫硫裝置和引風機；本發(fā)明的工況切換方法，包括布置檢測設備、再循環(huán)閥和進氣閥控制、控制送風機出口流量以及控制注氧量步驟；本發(fā)明從燃燒系統(tǒng)中的相關檢測點，獲得工況切換過程的變化參數(shù)，以再循環(huán)煙氣量來確定循

西安科技大學自 20 世紀 90 年代以來，西安科技大學等在以煤為原料，制備高性能功能性復合功能材料方面開展了大量研究工作，系統(tǒng)研究了煤的聚集態(tài)結構和玻璃態(tài)轉變特性，用摻雜試劑、溶脹劑等小分子物質(zhì)探明了煤中大分子之間的非化學鍵相互作用，揭示了煤大分子交聯(lián)網(wǎng)絡結構特性。在此基礎上，開發(fā)成功了煤基聚合物互穿網(wǎng)絡（ IPN ）合金材料制備技術及工藝（ ZL94104380.0 ）以及以改性煤為光催化劑的多功能全降解薄膜制備技術（ ZL00113989.4 ）。該成果獲中國煤炭工業(yè)協(xié)會二等獎 1 項，陜西省科學技術三等獎 1 項，陜西省教育廳二等獎 2 項，發(fā)明專利 2 項，實用新型專利 3 項，發(fā)表論文 62 篇；這些研發(fā)工作在西部開發(fā)、西部經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境保護等方面具有良好的發(fā)展前景，對開拓煤化工和新材料學科新的研究領域也有重要的促進作用，具有重要的理論價值和實際意義，其成套技術在陜西和新疆等地棉田推廣，經(jīng)濟與社會效益顯著。

南開大學蓖麻生物航油集成技術，是在“應對氣候變化、綠色低碳發(fā)展”的前瞻理念下，集成南開十幾年蓖麻產(chǎn)業(yè)鏈開發(fā)基礎及化學化工科研優(yōu)勢，自主研發(fā)，現(xiàn)已取得階段性成果：建立了“生物航油基礎研發(fā)基地”，突破了催化劑關鍵技術，打通了工藝流程，產(chǎn)品全項達標，成本在目前所有生物質(zhì)航油中最低，申請中國發(fā)明專利 7 項，列入國家發(fā)改委《戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)重點產(chǎn)品目錄》、《國家重點推廣的低碳技術項目指南》等，獲第四屆國家和天津市創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽獎項，具有拉動千億元綠色低碳產(chǎn)業(yè)鏈的巨大發(fā)展?jié)摿Α?生物航空煤油（生物航煤）就是以動植物油脂或農(nóng)林廢棄物等生物質(zhì)為原料生產(chǎn)的航空煤油，可在航空煤油中大比例的添加使用（50%），且不需要對發(fā)動機做任何改進。2012 年開始的歐盟航空碳稅之爭已迫使各國爭相開發(fā)生物航煤技術來實現(xiàn)航空業(yè)的碳減排。生物航煤的研發(fā)契合國家十三五發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃，對我國航空業(yè)減排、根治霧霾、維護能源安全、以及拉動三農(nóng)等都有重要作用，是國家大力支持的綠色低碳產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新增長點，是當前國家急需解決的重大科學難題之一。目前，該項目的技術難題就是核心催化劑脫氧活性不佳、航煤選擇性低、穩(wěn)定性差。 南開大學李偉教授科研團隊目前已開發(fā)出具有完全自主知識產(chǎn)權的蓖麻航油制備及配套催化劑關鍵技術，使原料油轉化率＞99%，蓖麻生物航油產(chǎn)品收率＞80%；經(jīng)中石化石科院按國際生物航煤最高標準的 ASTM D7566 和國家噴氣 3 號燃料（GB 6537-2006）等指標檢測，全項達標。相關研究內(nèi)容在《Bioresource Technology》發(fā)表論文 1 片、申報中國發(fā)明專利 7 項、國際發(fā)明專利 2 項。相關技術受到國內(nèi)外高度重視及新聞媒體關注。在第四屆中國創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽中以天津賽區(qū)第一名成績進入全國總決賽，最終以第 6 名榮獲“全國優(yōu)秀團隊”稱號。