科创中国

为践行国家做出的2030年二氧化碳减排承诺，本项目研究基于富氧燃烧的燃煤电厂二氧化碳减排关键技术。在国家科技支撑计划项目和南方电网公司重点项目资助下，项目团队历时6年，针对大型燃煤电厂二氧化碳减排，突破传统方法的瓶颈，在传统燃煤锅炉基础上通过低成本改造实现二氧化碳集中捕捉，开发了具有自主知识产权的数值模拟与热力计算耦合的锅炉富氧燃烧优化技术，验证了富氧燃烧碳捕集技术体系。首次成功开展了 “35MW中试规模富氧燃烧示范电厂调试和试验”，实现了目前世界上最高CO2捕积浓度（体积浓度达到***％），形成了富氧燃烧锅炉理论、现场改造调试和现场优化等关键技术(核心技术点：富氧燃烧数值模拟与热力计算耦合技术；富氧燃烧锅炉不同燃烧模式下切换关键技术；富氧燃烧气氛下提高CO2浓度控制技术等)。技术创新点有：（1）建立了通用的富氧燃烧电站锅炉热力计算数学模型，提出了富氧燃烧锅炉热力计算算法（计算误差由50％降低为10%～15%以内），研发了富氧燃烧锅炉热力计算软件和富氧燃烧锅炉循环烟气成分计算软件，为开展富氧燃烧锅炉设计、制造、现场优化运行等提供了重要的理论依据和技术手段；（2）基于锅炉数值模拟与热力计算耦合研究，国际上首次提出了适用于不同容量（300MW、600MW），不同炉型（四角切圆、前后对冲）锅炉热力计算算法中M数修正算法，克服了传统热力计算经验参数缺陷；开发了适用于现役燃煤电厂节能减排分析计算平台，并应用于典型燃煤电厂，为现场深度节能减排提供定量依据；（3）通过大型工业尺度不同容量（600MW、300MW）、不同炉型（四角切圆、前后对冲）锅炉全过程数值模拟，形成具有自主知识产权的富氧燃烧锅炉数值模拟程序，为富氧燃烧锅炉运行、优化等提供了技术支撑；（4）首次开展了35MW富氧燃烧锅炉的现场调试和试验，成功实现了目前世界上最高浓度CO2捕集，形成了富氧燃烧锅炉现场调试和试验的若干关键技术。研究成果应用于广东省5家燃煤电厂，有效提高了锅炉及环保系统运行的可靠性、安全性。以中国工程院岑可法院士为主任委员的鉴定委员会一致认为：项目整体达到国际先进水平。完成广东省5家电厂科技成果转化，转化合同额350万元，利润率达到80％。累积取得直接经济效益8900万元，间接经济效益***亿元，经济及社会效益显著。技术成果：通过本项目完全掌握富氧燃烧锅炉调试和试验关键核心技术，主导编写富氧燃烧调试运行规程和调试作业指导书1项，形成了富氧燃烧锅炉及系统装备；国际上首次开发了富氧燃烧锅炉热力计算软件，完全掌握核心技术，具有进一步推广应用知识产权基础；首次开发了燃煤电厂锅炉及环保系统能耗优化诊断分析平台。知识产权：研究成果丰硕，授权专利24项（其中发明11项，实用新型4项，软件著作权9项）；发表论文35篇（其中SCI论文10篇，EI论文4篇），在国际著名的SCI期刊Energy and Fuels（影响因子：***）, Applied Thermal Engineering（影响因子：***） 上发表SCI论文4篇，SCI总他引次数61次，企业业务指导书1项，软件2项。
项目研究成果已在广东粤电惠来电厂1－4号机组应用，解决了如下的技术难题：1）解决了喷氨无法分区域可调问题，实现烟气前后侧差异化喷氨；改善了喷氨调节特性，提高了喷氨调节系统安全性；2）解决了#1、2机组脱硝取样测点无法全覆盖问题，多点取样装置烟气取样具有代表性；3）解决了#1、2机组脱硝系统稀释风流量低和可靠性差的问题；4）改善了#3、4机组脱硝装置烟气在线连续监测仪表测量的准确性问题；5）解决了氨站氨缓冲罐及氨蒸发器的安全性问题，提高氨区设备可靠性。项目研究成果已在广东珠海金湾电厂1－2号机组应用，解决了如下的技术问题：解决了如下技术难题：开发了基于新型焦炭低氮燃烧模型和SCR复杂催化反应级别数值模拟的锅炉低氮燃烧和SCR控制的整体优化技术，实现了锅炉氮氧化物（NOx）长期稳定的超低排放，脱硝系统超低排放投运时间增加提出一种智能预测算法的喷氨控制。在氮氧化物超标热工控制关键技术方面，从NOx生成端优化，NOx脱除端优化，脱硝系统保护逻辑优化等三个方面，解决了NOx氮氧化物动态超标技术难题。