燃煤机组超低排放关键技术研发及应用
报送单位:浙江大学 推荐单位:浙江大学

支撑项目(平台):项目:国家杰出青年科学基金、国家“863”计划、国家科技支撑计划、环保公益科研专项等课题; 平台:煤炭分级转化清洁发电协同创新中心、能源清洁利用国家重点实验室、国家环境保护燃煤大气污染控制工程技术中心

参与单位:浙江大学

所属学科:动力工程及工程热物理

主要贡献者:高翔、吴国潮、朱松强、郑成航、胡达清、岑可法

成就简介:研发适合复杂煤质和复杂工况的燃煤机组超低排放关键技术及系统,首次实现燃煤主要污染物排放优于燃气排放限值,扭转“燃煤等于污染”的观念。成果已规模化应用,为推动国家燃煤电厂超低排放战略实施作出重要贡献。

  我国每年消费约36亿吨煤炭(占全球50%以上),且短时间内以煤为主的能源消费结构难以根本改变。燃煤排放的颗粒物、二氧化硫、氮氧化物等多污染物,是造成区域性灰霾的重要原因。燃煤电厂每年消费18亿吨煤炭,能否达到燃气排放限值实现超低排放对解决我国燃煤污染问题具有极其重要意义。 
  针对我国燃煤电厂锅炉炉型多样、煤质复杂多变(高硫高灰高碱高钙煤占比高)和负荷波动频繁(35%-100%BMCR)的现实国情,高翔团队历经20余年的理论、试验研究和工程实践,确立了燃煤电厂烟气多污染物系统减排达到超低排放的技术路线,并构建涵盖锅炉-煤质-吸收剂-环保装备和运行工况的系列数据库,在此基础上研发形成了燃煤烟气中颗粒物、氮氧化物、二氧化硫、三氧化硫和汞等多污染物高效减排关键技术及系统,包括多场强化颗粒物/SO3脱除、多活性中心催化剂及再生改性一体化、全局设计与优化等关键技术与装备。
  发明温/湿系统调控多场强化的复合静电除尘装备及增湿均流预荷电器、凝并团聚强化装置等关键部件,实现PM2.5/SO3高效脱除。构筑多活性中心催化剂,大幅提升抗中毒、低温活性、协同氧化汞等性能,提高了燃用复杂煤质及低负荷工况下催化脱硝性能,实现燃煤机组35%低负荷时NOx超低排放(脱硝率大于85%);催化剂配方及制备方法研究成果入选ESI高被引文章。研发基于组分迁移转化与状态多值性的多污染物系统减排工艺模型和全局设计技术,并建立机理与数据融合的多断面污染物浓度预测模型及优化方法,解决了燃煤电厂烟气多污染物高效减排系统工程化应用的技术难题。在从技术原理、工程设计、工程实施、工程调试和运行等多角度对系统技术方案进行全方位论证及大量的验证性中试和工程试验后,率先在百万燃煤机组上实现工程示范应用,首次实现燃煤机组超低排放,主要污染物排放优于燃气排放限值。通过产学研合作,成果在浙江、广东、河北等十几个省市50MW-1000MW新建和在役燃煤机组上广泛应用,累计装机容量超过1亿千瓦,仅2014-2016年期间新增销售109.6亿元,提升了燃煤电厂污染防治技术水平,促进煤电绿色发展和大气环保产业升级,为推动国家燃煤电厂超低排放战略实施作出重要贡献。
  上述成果获2017年国家技术发明奖一等奖及第十六届、第十七届中国专利优秀奖。

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