高效多相流分离技术助力燃煤电厂节能减排
时间: 2024-11-08 13:28:26 | 作者: 细粉加工设备
产品特点
内容摘要：中国华电集团科学技术探讨研究总院所属中国华电多相流分离技术研究及应用中心（以下简称“中心”）自2014年1月由集团公司批复成立以来，积极做出响应集团公司关于提升“两低一高”能源供给水平的号召，以高效分离技术为基础，创新提出具有完全自主知识产权的燃煤电厂节能减排技术路线月，中心共承担科研项目7项，申请专利19项，编制标准1项，建设实验室2个，并在5家电厂进行了示范应用，为燃煤电厂进一步提升能源利用效率和降低排放水平做出积极贡献，创造了良好的经济及社会效益。
国家能源科技规划中明白准确地提出，要对高级煤粉制备技术与装备、粉体燃烧配送技术与装备、锅炉岛煤粉燃烧及净化技术与装备以及专业化运营能源服务模式进行研究，建立起高效煤粉工业技术体系，并以此为基础，初步形成相关产业体系，为中国传统燃煤工业锅炉行业创新提供技术、产品和商业模式支持。中心以分离技术创新为核心，整合集团相关科学技术研发资源，广泛开展产学研合作，以燃煤电厂制粉系统和污染物控制管理系统为切入口，遵循理论研究、研发技术、示范实践的路线，成功研制行业所需的高性能分离设备，开创了高效分离器在燃煤电厂应用的先河。
中心利用所掌握的高效多相流分离技术，创新提出了“基于高效多相分离的燃煤电厂‘超低能耗、超低排放’节能减排技术路线”，致力解决燃煤电厂前端-中段-尾部全流程的污染物控制和超低排放问题。
中心先后承担了北京市科委重大科学技术专项“燃煤电厂制粉系统高效分离器研制”、集团公司重大科学技术项目“高性能多相流分离装备核心技术探讨研究与应用”等7项重点科技攻关项目的研发技术工作，通过这一些课题研究，多相流团队掌握了分离器的关键技术，为提高制粉系统和尾部烟气深度净化的分离器效率奠定了坚实的基础。目前燃煤电厂制粉系统优化技术、尾部烟气深度净化技术两项技术已在燃煤电厂成功示范应用。
中心先后建立了多相流分离技术及装备实验室、高性能计算中心，对影响分离器性能的关键技术进行了深入研究，掌握了分离器内部复杂流场，建立了分离器性能优良模型，成功研制了应用于燃煤电厂制粉系统和尾部烟气净化的分离效率高、可靠性高、切割粒径精确、维护工作量小的新型高效分离装备，实现了由理论突破到技术创新的跨越。
中心先后主持完成了河北华电石家庄鹿华热电有限公司、湖南华电长沙发电有限公司等10多家燃煤电厂制粉系统优化技术和尾部烟气深度技术可行性研究工作，并已完成了145MW、300MW、600MW机组上的示范应用。
2013年5月8日，中国华电集团公司召开了“高效多相流分离研发技术及应用”专题推进会，确定在河北华电石家庄鹿华热电有限公司示范应用高效细粉分离技术。高效细粉分离技术示范应用项目于2013年5月10日开始，顺利完成了现场测绘、初步设计、数值模拟、方案确定、设备加工、现场实施及性能测试等工作，并于2013年9月2日完成细粉分离器改造安装工作，9月8日完成改造后的锅炉性能测试试验工作。
在北京市科委、中国华电、华电湖南分公司及长沙电厂的全力支持下，多相流分离研发技术团队，采用其掌握的高效多相分离技术，于2014年10月至12月实施了长沙电厂#2炉#11制粉系统技术改造示范工程。
2015年10至12月期间，由科研总院多相流中心作为技术上的支持方支持完成了章丘电厂1#机组（145MW）的尾部烟气超低排放改造项目。在原有环保工艺条件基础上，本项目仅在脱硫岛出口至烟囱入口的水平净烟道上加装烟气深度净化器。
多相流中心于2016年7月在湖南长沙电厂#1机组成功实施了卧式烟气深度净化技术在国内首台600MW机组上的示范应用项目。
中心所承担的项目有力带动了企业投资，其中鹿华电厂投入386万元用于细粉分离器的示范，长沙电厂投入466万元用于双进双出分离器的示范，上述资金的投入带动了分离器装备的发展和进步。同时，这些项目还带动了相关产业的发展，目前我国燃煤电厂烟气脱硫装机比重高于美国30个百分点，烟气脱硝比例高出美国5个百分点。
基于中心承担的一系列重大科学技术项目所取得的理论突破，为加强中心技术创新成果的保护，同时将先进的研究成果与业界共享。中心先后申请了19项专利，这中间还包括：制粉系统优化技术专利5项、高温烟气烟尘脱除技术1项、废水高效深度处理技术6项、尾部烟气深度净化技术1项、低浓度烟尘采样技术2项、高效脱硝技术2项、余热利用技术 1项、外加电场颗粒团聚技术1项。
同时，为规范燃煤电厂细粉分离器的选型、设计、制造和试验，推广高效细粉分离器在电厂的应用，中心于2015年10月完成集团公司首份煤粉分离器技术标准《燃煤电厂细粉分离器技术条件》的编制。
多相流中心目前已经建设完成多相流分离技术及装备实验室、高性能计算中心两个实验室，为保障技术创新工作的顺利进行，中心基于现有实验室，致力于研发平台的搭建。
物理实验室已经自行设计完成了制粉系统分离研发技术平台、脱硫废污水处理技术试验平台、烟气深度净化技术探讨研究平台共3个实验平台的搭建，后续仍将进行高温烟气烟尘处理试验平台、SCR/FGD流场测试平台等的搭建，为分离理论发展和技术创新提供支持。
高性能计算中心制定整体解决方案，建设了高性能计算仿真平台，平台可进行电厂中流体流动相关设备，如锅炉、燃烧器、除尘系统、尾气处理系统等的优化计算，加强了中国华电科研总院在分离技术领域的研究力量，加大了在分离技术领域的硬件投入，逐步提升了科研总院的企业研发能力。
多相流中心开创了高效煤粉分离器在燃煤电厂应用的先河，全方面提升了火电厂制粉系统煤粉分离器性能指标，提高了现役火电厂的能源转换效率、降低了现役火电厂能耗水平，实现了节能减排，提高了火电厂清洁生产水平。
独立第三方河北省电力建设调整试验所对鹿华热电细粉分离器改造前后做了详细的性能检验测试试验，结果显示，细粉分离器效率由之前的不到85%提高到95%以上;改造后的乏气粉煤浓度减少了2/3;单台排粉机每年可节约电耗7万元。在锅炉性能方面，系统改造后，相同锅炉负荷下三次风带份量每小时减少8-10吨，锅炉热效率提高0.56%，相应降低机组供电煤耗1.87g/kwh，每年节约燃料成本210万元。在污染物排放方面，改造后的氮氧化物排放量降低了200㎎/Nm3以上。对比改造前后各项技术参数，本示范项目取得了超预期的效果，同时也验证了多相流中心所掌握高效多相分离技术的机理。该示范应用项目得到了中国能源报、北极星电力网、中国电力报、中电新闻网等媒体的大力推广和报导。
经国家电网湖南省电力公司电力科学研究院对改造前、后制粉系统性能对比测试表明：改造前该制粉系统最大出力为57吨/小时，改造后最大出力为68吨/小时；煤粉细度重要指标R90在改造前带57吨煤粉时为16.7%，改造后提高到68吨煤粉时为10.4%；与此同时，改后压降比改前降低了接近800帕，更重要的是，改造后的制粉单位电耗降低了2.2度/吨。该示范应用项目得到了新华网、能源网、中国电力报、凤凰财经等媒体的大力推广和报导。
经山东省环境保护厅指定的测试单位和西安热工院、华电电科院的测试根据结果得出，尾部烟气烟尘浓度低于5毫克/立方米,减排效果显著。
长沙电厂卧式烟气深度净化器自运行至今设备性能基本平稳，经西安热工院测试，根据结果得出尾部烟气烟尘浓度低于5毫克/立方米,运行稳定，效果明显，取得了长沙电厂的认同，验证了多相流中心所掌握的高效烟气深度净化器在600MW以上机组上运行的有效性与可行性。
随着高效多相分离技术的深入研究，科研总院多相流技术中心致力于将自身打造成为一流分离研发技术中心，后续计划将该技术应用于高温烟气烟尘处理技术、废水零排放技术等其他节能环保技术中，以此来实现燃煤电厂生产全流程的节能减排。
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