為更好推動科技成果轉化和產(chǎn)業(yè)化應用，落實《關于構建市場導向的綠色技術創(chuàng)新體系的指導意見》，加速綠色低碳技術升級，科技部社發(fā)司委托中國環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)協(xié)會組織編制了《國家綠色低碳先進技術成果目錄》，并于2023年9月11日正式公布。為持續(xù)宣傳推廣《國家綠色低碳先進技術成果目錄》成果，引導綠色低碳技術發(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，敬請關注。
節(jié)能減排與低碳領域
01.技術名稱
鍋爐燃燒智能監(jiān)測與控制技術
02.適用范圍
火力發(fā)電廠各容量燃煤鍋爐的一次風粉在線監(jiān)測、均衡分布的精細控制，尤其適用于復雜的煤質(zhì)和運行負荷多變的情況。
03.技術內(nèi)容
技術原理
該技術采用先進的靜電感應技術對鍋爐一次風粉流動參數(shù)(煤粉流速、濃度和流量分配等)進行精確在線監(jiān)測，通過新型的風粉調(diào)整技術實現(xiàn)風粉均勻分配的在線精細控制，最終對制粉精細調(diào)整以及燃燒配風優(yōu)化。該技術可改善鍋爐燃燒工況，減少總風量及一次風量，從而降低排煙損失，并降低輔機電耗；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管內(nèi)徑相同的環(huán)形設計，對風粉流動無任何擾動，無測量元件伸入管道內(nèi)部，無磨損，使用壽命極高；多陣列式電極設計和多種數(shù)據(jù)處理算法有效結合，測量準確性高，穩(wěn)定性強；僅靠感應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)新型風粉均衡調(diào)整裝置，基于準確可靠的風粉在線監(jiān)測數(shù)據(jù)，可對風粉分配的不均衡進行在線、精細控制，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)風粉分布精細控制的有效手段。
(3)基于煤粉流速濃度的準確測量數(shù)據(jù)，通過自動計算和統(tǒng)計鍋爐燃燒器出口風粉流動偏差，系統(tǒng)可對風粉偏差進行自動智能精細調(diào)節(jié)，實現(xiàn)各運行工況下燃燒器風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
鍋爐風粉準確監(jiān)控和燃燒精細優(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標準煤計算，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.技術示范情況
目前已經(jīng)在全國約50臺機組上得到應用，其中包含600MW機組25臺，1000MW機組10臺。
該技術于2015年在國家電投平頂山發(fā)電分公司1號1000MW機組上成功應用，也是國內(nèi)首臺百萬機組(對沖燃燒)上煤粉在線監(jiān)測調(diào)平和優(yōu)化的完整應用案例。該項目取得了良好的節(jié)能減排效果，風粉均衡性、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
能源集團諫壁電廠13#機組(四角切圓燃燒)上得到成功應用，實施取得了顯著節(jié)能減排效果，熱負荷更加均勻，局部壁溫超溫有效改善，爐效提高0.37%，NOx降低10%以上。
2022年在國家能源集團神華九江電廠深度調(diào)峰下鍋爐燃燒器燃燒狀態(tài)精細控制項目中應用。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)精細控制技術的工程應用并獲得了實踐，驗證了該套技術在鍋爐長期低負荷運行工況下，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，包含煤粉流速濃度在線監(jiān)測技術、風粉均衡調(diào)整裝置、自動均衡控制系統(tǒng)。以600MW燃煤機組為例，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，只需少量備品備件投入，幾千到幾萬元不等，設備使用壽命在10年左右。
07.投資回收期
以600MW燃煤機組為例，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，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. 技術成果轉化推廣前景
該技術采用陣列式靜電感應煤粉流速濃度技術、新型煤粉均衡調(diào)平裝置和先進的精細優(yōu)化控制技術，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化控制解決方案，在國內(nèi)外同行業(yè)處于領先地位。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300MW以上機組約2000臺，已實施精細化智能燃燒監(jiān)測、控制及優(yōu)化技術的機組占比不超3%，所以該技術在國內(nèi)具有很大的市場容量和應用前景。
原標題：國家綠色低碳先進技術成果 |(八十)鍋爐燃燒智能監(jiān)測與控制技術
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