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為更好推動科技成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，落實《關(guān)于構(gòu)建市場導(dǎo)向的綠色技術(shù)創(chuàng)新體系的指導(dǎo)意見》，加速綠色低碳技術(shù)升級，科技部社發(fā)司委托中國環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會組織編制了《國家綠色低碳先進(jìn)技術(shù)成果目錄》，并于2023年9月11日正式公布。為持續(xù)宣傳推廣《國家綠色低碳先進(jìn)技術(shù)成果目錄》成果，引導(dǎo)綠色低碳技術(shù)發(fā)展，中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)協(xié)會將陸續(xù)在官微推送目錄成果信息，敬請關(guān)注。
節(jié)能減排與低碳領(lǐng)域
01.技術(shù)名稱
鍋爐燃燒智能監(jiān)測與控制技術(shù)
02.適用范圍
火力發(fā)電廠各容量燃煤鍋爐的一次風(fēng)粉在線監(jiān)測、均衡分布的精細(xì)控制，尤其適用于復(fù)雜的煤質(zhì)和運行負(fù)荷多變的情況。
03.技術(shù)內(nèi)容
技術(shù)原理
該技術(shù)采用先進(jìn)的靜電感應(yīng)技術(shù)對鍋爐一次風(fēng)粉流動參數(shù)(煤粉流速、濃度和流量分配等)進(jìn)行精確在線監(jiān)測，通過新型的風(fēng)粉調(diào)整技術(shù)實現(xiàn)風(fēng)粉均勻分配的在線精細(xì)控制，最終對制粉精細(xì)調(diào)整以及燃燒配風(fēng)優(yōu)化。該技術(shù)可改善鍋爐燃燒工況，減少總風(fēng)量及一次風(fēng)量，從而降低排煙損失，并降低輔機(jī)電耗；燃燒均勻后，可消除爐內(nèi)燃燒惡化區(qū)域，從而減少飛灰含碳量，降低燃燒產(chǎn)生的CO，達(dá)到高效低NOx燃燒。
主要創(chuàng)新點
(1)靜電傳感器采用與一次風(fēng)管內(nèi)徑相同的環(huán)形設(shè)計，對風(fēng)粉流動無任何擾動，無測量元件伸入管道內(nèi)部，無磨損，使用壽命極高；多陣列式電極設(shè)計和多種數(shù)據(jù)處理算法有效結(jié)合，測量準(zhǔn)確性高，穩(wěn)定性強；僅靠感應(yīng)煤粉自身攜帶的靜電荷，無任何電信號或能量注入管道，被動式測量安全可靠。
(2)新型風(fēng)粉均衡調(diào)整裝置，基于準(zhǔn)確可靠的風(fēng)粉在線監(jiān)測數(shù)據(jù)，可對風(fēng)粉分配的不均衡進(jìn)行在線、精細(xì)控制，徹底改變了傳統(tǒng)方式僅能依靠人工試驗測量后離線手動調(diào)整可調(diào)縮孔的落后方式，具有不卡澀、不積粉、不增加管道額外阻力、調(diào)節(jié)線性度好、配備電動執(zhí)行器靈活調(diào)節(jié)等優(yōu)點，是制粉系統(tǒng)風(fēng)粉分布精細(xì)控制的有效手段。
(3)基于煤粉流速濃度的準(zhǔn)確測量數(shù)據(jù)，通過自動計算和統(tǒng)計鍋爐燃燒器出口風(fēng)粉流動偏差，系統(tǒng)可對風(fēng)粉偏差進(jìn)行自動智能精細(xì)調(diào)節(jié)，實現(xiàn)各運行工況下燃燒器風(fēng)粉分布均衡和輸出功率的平衡。
04.節(jié)能與溫室氣體減排效果
鍋爐風(fēng)粉準(zhǔn)確監(jiān)控和燃燒精細(xì)優(yōu)化后，可提高鍋爐熱效率約0.5%～1.0%，降低煤耗至少1.5gce/kW·h以上，NOx排放量減少10%，節(jié)省脫硝催化劑成本。從社會效益來看，按2018年全年火電發(fā)電量49249億kW·h，每發(fā)一度電節(jié)約1.5g標(biāo)準(zhǔn)煤計算，可節(jié)約737萬t煤，減少CO2排放1918萬t，氮氧化物減排10%左右。對于煤炭資源的高效清潔利用、減少溫室氣體、減少環(huán)保成本方面具有重要的社會價值。
05.技術(shù)示范情況
目前已經(jīng)在全國約50臺機(jī)組上得到應(yīng)用，其中包含600MW機(jī)組25臺，1000MW機(jī)組10臺。
該技術(shù)于2015年在國家電投平頂山發(fā)電分公司1號1000MW機(jī)組上成功應(yīng)用，也是國內(nèi)首臺百萬機(jī)組(對沖燃燒)上煤粉在線監(jiān)測調(diào)平和優(yōu)化的完整應(yīng)用案例。該項目取得了良好的節(jié)能減排效果，風(fēng)粉均衡性、燃燒惡化和CO排放等得到顯著改善，鍋爐效率提高0.9%，降低煤耗2.81gce/kW·h。
2017年在國家能源集團(tuán)諫壁電廠13#機(jī)組(四角切圓燃燒)上得到成功應(yīng)用，實施取得了顯著節(jié)能減排效果，熱負(fù)荷更加均勻，局部壁溫超溫有效改善，爐效提高0.37%，NOx降低10%以上。
2022年在國家能源集團(tuán)神華九江電廠深度調(diào)峰下鍋爐燃燒器燃燒狀態(tài)精細(xì)控制項目中應(yīng)用。首次在1000MW超超臨界對沖燃燒鍋爐30%深調(diào)工況下實現(xiàn)了燃燒器燃燒狀態(tài)精細(xì)控制技術(shù)的工程應(yīng)用并獲得了實踐，驗證了該套技術(shù)在鍋爐長期低負(fù)荷運行工況下，提高穩(wěn)燃性能，解決受熱面壁溫超溫、壁溫偏差大、減溫水用量大、兩側(cè)減溫水偏差大、NOx排放增加等問題。
06.投資估算
鍋爐燃燒智能監(jiān)測與控制技術(shù)，包含煤粉流速濃度在線監(jiān)測技術(shù)、風(fēng)粉均衡調(diào)整裝置、自動均衡控制系統(tǒng)。以600MW燃煤機(jī)組為例，煤粉流速濃度監(jiān)測系統(tǒng)硬件投入280萬元(含實施)，風(fēng)粉均衡調(diào)整裝置硬件投入230萬元(含實施)，均衡控制系統(tǒng)(燃燒優(yōu)化軟件)投入120萬元(含實施)，系統(tǒng)一次性投入約630萬元；按年4000利用小時，年發(fā)電量24億度分析，折算成本每千瓦投入10.5元。
系統(tǒng)投入后日常幾乎不需人工維護(hù)，只需少量備品備件投入，幾千到幾萬元不等，設(shè)備使用壽命在10年左右。
07.投資回收期
以600MW燃煤機(jī)組為例，按年利用4000h，年發(fā)電量24億度分析，通過智能燃燒監(jiān)測及控制技術(shù)，實現(xiàn)摻燒后的最優(yōu)燃燒運行控制，比原有粗放的方式節(jié)省發(fā)電煤耗1.5gce/度電，年節(jié)煤3600t；減少NOx排放，年減少環(huán)保成本約128萬元；降低廠用電率約10%，年節(jié)約80萬元；綜合降低運行成本424萬元/年，投資收回期在2年以內(nèi)。
08. 技術(shù)成果轉(zhuǎn)化推廣前景
該技術(shù)采用陣列式靜電感應(yīng)煤粉流速濃度技術(shù)、新型煤粉均衡調(diào)平裝置和先進(jìn)的精細(xì)優(yōu)化控制技術(shù)，可提供全方位的煤粉智能燃燒監(jiān)測、均衡控制及燃燒精細(xì)化控制解決方案，在國內(nèi)外同行業(yè)處于領(lǐng)先地位。煤炭的高效清潔利用已經(jīng)成為國家重要戰(zhàn)略之一，我國煤電裝機(jī)300MW以上機(jī)組約2000臺，已實施精細(xì)化智能燃燒監(jiān)測、控制及優(yōu)化技術(shù)的機(jī)組占比不超3%，所以該技術(shù)在國內(nèi)具有很大的市場容量和應(yīng)用前景。
原標(biāo)題：國家綠色低碳先進(jìn)技術(shù)成果 |(八十)鍋爐燃燒智能監(jiān)測與控制技術(shù)
