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成果介紹 成果名稱：降低循環流化床鍋爐煙氣NOx排放技術研究 成果參與單位：華北電力大學、中石化洛陽技術研發中心 成果完成人：常劍、齊文義、王體朋、陸強、陳千惠、李小苗、黃延召、郝代軍、孟學峰、鄧向軍 知識產權情況：成果對應發明及實用新型專利1項，已形成完整知識產權體系 隨著NOx排放標準的日益嚴苛，低NOx燃燒+SNCR+SCR（或臭氧脫硝）配置已經成為常態，嚴重削弱了循環流化床鍋爐低成本污染物治理的優勢。本研究在明確循環流化床鍋爐NOx形成演化機制與CO原位催化還原脫除機理的基礎上，確定關鍵污染物NOx與CO、炭質顆粒的時空分布與變化規律，確立專用脫硝催化劑的主要反應區域，構筑與CO和炭質顆粒原位脫硝反應高度協同匹配的催化劑和傳遞環境。開發適于循環流化床鍋爐的脫硝催化劑，加入鍋爐爐膛內部，利用燃料燃燒產生的CO和炭質顆粒原位脫除煙氣中的NOx，高強度、粒度適宜的催化劑顆粒隨循環灰在系統內循環，可以提高催化劑的使用效率，降低脫硝成本。 與現有脫硝技術相比，該技術具有操作流程短、使用方便、脫硝成本低的優勢。為進一步驗證本技術在不同尺度規模工業裝置上的脫硝性能，需尋求再次工業驗證裝置。 創新點 1、基于循環流化床鍋爐煙氣NOx的生成與轉化機理，提出了通過向循環流化床鍋爐燃燒室內加入脫硝催化劑顆粒、利用循環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的技術路線。 2、基于循環流化床流動和熱質傳遞特性，研究開發了一種脫硝催化劑，催化劑具有適宜的堆積密度、粒度分布和強度，使其在循環流化床循環燃燒過程中具有較高的保留度，降低了催化劑的用量，單位脫硝成本相對較低。 3、首次在工業規模220t/h循環流化床鍋爐上進行了脫硝催化劑工業應用試驗，脫硝效率達到50%～70%，實現了該裝置NOx的超低排放。 市場前景 2022年在中石化九江分公司220t/h工業規模循環流化床鍋爐上進行了脫硝催化劑工業應用試驗，脫硝效率達到50%～70%，在停止SNCR噴氨和降低30%左右的臭氧的情況下，實現達標排放。 應用案例 據統計，全國大大小小的CFB鍋爐超過3000臺。日益嚴格的環保標準促使更多企業加大在環保方面的投入，但嚴峻的經濟形勢也會使企業在環保投資方面更加理性，能滿足環保要求、經濟上合算的技術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，但存在運行成本高、運行周期短等缺陷。 采用爐內脫硝催化劑的方法，在燃料燃燒過程中將NOx原位轉化成N2，脫硝成本低、不會產生二次污染，具有良好的經濟效益和社會效益。

圍繞是否能從源頭創新重大裝備的設計與制造技術，實現不同原料、不同規 模劣質粉煤氣化制氫，使之更低成本、更高效率、更加清潔已是國內外能源領域 面臨的主要問題。粉煤、生物質氣化制氫流程包括:原料氣化、脫硫、CO 水汽 變換、變壓吸附及余熱回收等，由于流化床氣化燃料適應性廣，能實現爐內高效 脫硫，也尤其適合不同顆粒氣化處理，國際溫克勒爐和恩德爐是大量使用的流化 床氣化技術，國內在流化床氣化方面也有較好的探索和應用，但總體上，流化床 氣化由于爐內停留時間較短，排渣和飛灰碳含量較高，不同形式的顆粒或聚團流 態

本實用新型公開了一種旋流流化床固體粒子發生器，是在主氣路中引出旁路氣流作為粒子發生器的驅動動力，旁路氣流分別通過底部和側壁切向通孔注入壓力容器中，底部注入的氣流用于驅動流化床，切向注入的氣流可形成旋流增加氣流紊亂程度，綜合利用流化床和旋流分散干燥的固體粒子，形成氣溶膠，從而保證粒子質量，最后通過壓力容器上部的氣路將氣溶膠注入主氣路。本實用新型不需要額外的高壓氣源，不會改變空氣或者是燃料氣體流量及其相對比例，可以避免增加額外的流量計/流量控制器的使用。利用流化床和旋流結構，可有效提高粒子散布的均勻性，并有效避免流化床中形成穩定氣路而失效，該裝置結構簡單，操作維護方便，投資及維護費用低。

本發明公開了一種增壓流化床二次風協同進料裝置，包括儲料罐、星型給料器、下料管、氣固分離器、螺旋進料器、壓差控制器、補氣管和二次風管，儲料罐、星型給料器、下料管、氣固分離器和螺旋進料器從上到下依次相連，儲料罐上部設有補壓入口，儲料罐和下料管分別通過壓力管與壓差調節器相連，補氣管與下料管上部相連，下料管通過氣固分離器分別與二次風管和螺旋進料器相連，二次風管和螺旋進料器分別連接增壓流化床。本發明還公開了該裝置對增壓流化床進料的方法。本發明可解決增壓流化床進料口堵塞、增壓運行工況下進料不穩定等問題，實現物料在不同壓力條件下連續穩定地投入增壓流化床。

本實用新型公開了一種利用循環流化床鍋爐煙氣余熱干燥廢木材的設備。廢木材含水率高會增加燃燒的成本，而循環流化床鍋爐的尾部煙氣經常由于溫度偏高，影響了鍋爐運行的經濟性，同時對爐后電除塵的安全運行也構成威脅，因此采取余熱干燥勢在必行。將煙氣余熱收集，根據小時產量濕物料的需要，采用煙氣直接加熱干燥廢木材的形式，達到要求。設備包括：刮板上料機、分流閥門、止風閥、旋風除塵器、空氣預熱器、省煤器、引風機、布袋除塵器、異長徑比回轉圓筒干燥機、全自動控制柜、輸出烘干物料封閉傳輸帶、煙氣溫度檢測儀。希望能對各大企業有所幫助，為大規模的廢木材循環流化床鍋爐發電廠或者供熱公司回收余熱工藝推廣提供技術支持。

本發明公開了一種流化床內氣固反應實時工況測量系統，包括：氣路單元、流化床反應器單元、爐溫控制單元和實時工況測量單元；該氣路單元包括氣源、流量計、空氣預熱器；該流化床反應器單元包括流化床和布風板；空氣預熱器通過氣路與流化床底端相連，流量計與氣源和空氣預熱器相連；布風板置于流化床底端，反應氣由布風板進入氣固反應區；該爐溫控制單元包括溫度顯示控制裝置、爐溫加熱棒；溫度顯示控制裝置利用電子控制裝置調整爐溫加熱棒的電流，從而達到控制高溫爐本體爐膛溫度的目的；該實時工況測量單元用于獲得所述氣固反應的實時工況數據，與計算機相連進一步可以得到固定樣品顆粒實時反應速率以及反應動力學參數。

技術簡介： 1.振動噴流造粒技術：將熔融物料從噴嘴中噴出，噴流速度控制在平滑流速 度范圍內。對噴頭施加一定頻率振動，使射流斷裂形成均勻液滴，液滴在下落過 程中結晶固化，從而形成粒度均勻的球形顆粒。造粒產品為 1.5～2.5mm 球形顆 粒，粒度均勻，無需篩分即可直接包裝。該技術已應用于硝酸鉀、硝酸鈉、氫氧 化鈉等無機化合物的生產，單套裝置最大生產能力 20 萬噸/年。 2.流化床造粒技術：流化床造粒是將溶液或熔融液經霧化后涂敷于床層中激 烈運動顆粒表面，在流化氣的作用下，經蒸發/冷卻、固化，使顆粒逐步長大。 本技術采用噴動流化床作為造粒器的基本形式，顆粒以均勻涂敷方式生長。在流 化床內，由于顆粒進行有規律的循環運動，有利于實現顆粒的均勻涂層生長。造 粒產品為 2～4mm 球形顆粒（產品粒度范圍可調）。該技術已應用于氯化鈣、硝 酸銨鈣等無機化合物的生產，單套裝置最大生產能力 10 萬噸/年。 3. 噴霧冷卻造粒技術：將熔融液經特制噴嘴分散成均勻液滴，經冷卻后得到 球形顆粒。產品為 1mm 以下的球形顆粒，具有極好的流動性。該技術適用于具 有較低熔點物料的造粒，特別適用于熔點在 80-200℃物料的造粒，已在塑料潤滑 31天津大學科技成果選編 劑 EBS、橡膠防老劑 RD、癸二酸、過硫酸鈉造粒過程中得到成功應用，單套裝 置最大生產能力 0.6 萬噸/年. 應用前景分析： 化工產品造粒技術是將原來粉狀或塊狀產品制成顆粒狀產品的一種技術 。 與普通粉狀或塊狀產品相比，顆粒狀產品具有以下優越性： 1．消除粉塵,減少污染. 2．減少結塊，便于貯存、運輸和使用。 3．流動性好，不易架橋結拱，便于計量，適用于自動化生產線。 4．提供均勻的混合物。 5．增加產品品種，提高產品附加值 由于顆粒狀產品具有上述優點，與普通粉狀或塊狀產品相比具有明顯的優越 性，固體化工產品顆粒化已成為固體化工產品的發展方向。 經濟效益預測： 需熔融化料的造粒裝置，如 5 萬噸/年硝酸鈉造粒裝置，總投資約 1400 萬元， 20 萬噸/年硝酸鉀造粒裝置，總投資約 3800 萬元。 不需熔融化料的造粒裝置，如 5 萬噸/年氫氧化鈉造粒裝置，總投資約 800 萬元. 技術成熟度:產業化項目

通過小型中試研發了臥式流化床—旋渦壓力霧化噴嘴向下噴霧涂布造粒技術。該技術保持了流化床造粒的優點：流化狀態下涂布均勻，可制得規整的球型顆粒產品；主機是靜設備，壽命長，基本上無須維修。此外，還具有一系列突出優點：(1)由于采用噴嘴在流化床上方向下噴霧的方式，加上旋渦壓力霧化噴嘴霧化性能良好、霧炬張角大，所用噴嘴數量少，設備結構簡單、投資省。(2)操作維修方便。(3)旋渦壓力噴嘴旋流效率高，節能。

1.振動噴流造粒技術：將熔融物料從噴嘴中噴出，噴流速度控制在平滑流速度范圍內。對噴頭施加一定頻率振動，使射流斷裂形成均勻液滴，液滴在下落過程中結晶固化，從而形成粒度均勻的球形顆粒。造粒產品為1.5～2.5mm球形顆粒，粒度均勻，無需篩分即可直接包裝。該技術已應用于硝酸鉀、硝酸鈉、氫氧化鈉等無機化合物的生產，單套裝置最大生產能力20萬噸/年。2.流化床造粒技術：流化床造粒是將溶液或熔融液經霧化后涂敷于床層中激烈運動顆粒表面，在流化氣的作用下，經蒸發/冷卻、固化，使顆粒逐步長大。本技術采用噴動流化床作為造粒器的基本形式，顆粒以均勻涂敷方式生長。在流化床內，由于顆粒進行有規律的循環運動，有利于實現顆粒的均勻涂層生長。造粒產品為2～4mm球形顆粒（產品粒度范圍可調）。該技術已應用于氯化鈣、硝酸銨鈣等無機化合物的生產，單套裝置最大生產能力10萬噸/年。3. 噴霧冷卻造粒技術：將熔融液經特制噴嘴分散成均勻液滴，經冷卻后得到球形顆粒。產品為1mm以下的球形顆粒，具有極好的流動性。該技術適用于具有較低熔點物料的造粒，特別適用于熔點在80-200℃物料的造粒，已在塑料潤滑劑EBS、橡膠防老劑RD、癸二酸、過硫酸鈉造粒過程中得到成功應用，單套裝置最大生產能力0.6萬噸/年.

目前，我國火電廠所采用的煙氣脫硫裝置許多從國外引進，如：日本三菱重工、挪威 ABB、德國 Lurgi 等，不僅造價昂貴（投資幾百萬至幾千萬美元之間），而且運行費用很高。還有一些電廠采用國內研發的濕法煙氣脫硫凈化技術，雖然造價較國外引進低一些，但仍然存在運行費用高，脫硫效率低等問題。 純堿作為重要的基礎化工原料，廣泛應用于冶金、化工、建材等行業，廢棄堿渣是制堿工業產生的主要廢棄物之一。我國每年利用氨堿法生產純堿約 300 多萬噸，年產生廢液 3000 多萬 m3，廢堿渣近 300 萬噸。大部分氨堿廠的氨堿廢液廢渣靠筑壩堆存，天津堿廠在 70 年生產過程中已積存堿渣 1500 萬噸，占地 3.5km2，造成渣山周圍地區地上地下的嚴重污染。 利用廢堿渣作為脫硫劑，采用循環流化床煙氣脫硫凈化技術，可以起到“一箭三雕”的效果：脫硫效率不降低的條件下降低了煙氣脫硫的投資費用和運行費用、實現廢棄物的轉化消納、減少了石灰石開采對環境的沖擊。