成果介绍 成果名称：降低循环流化床锅炉烟气NOx排放技术研究 成果参与单位：华北电力大学、中石化洛阳技术研发中心 成果完成人：常剑、齐文义、王体朋、陆强、陈千惠、李小苗、黄延召、郝代军、孟学峰、邓向军 知识产权情况：成果对应发明及实用新型专利1项，已形成完整知识产权体系 随着NOx排放标准的日益严苛，低NOx燃烧+SNCR+SCR（或臭氧脱硝）配置已经成为常态，严重削弱了循环流化床锅炉低成本污染物治理的优势。本研究在明确循环流化床锅炉NOx形成演化机制与CO原位催化还原脱除机理的基础上，确定关键污染物NOx与CO、炭质颗粒的时空分布与变化规律，确立专用脱硝催化剂的主要反应区域，构筑与CO和炭质颗粒原位脱硝反应高度协同匹配的催化剂和传递环境。开发适于循环流化床锅炉的脱硝催化剂，加入锅炉炉膛内部，利用燃料燃烧产生的CO和炭质颗粒原位脱除烟气中的NOx，高强度、粒度适宜的催化剂颗粒随循环灰在系统内循环，可以提高催化剂的使用效率，降低脱硝成本。 与现有脱硝技术相比，该技术具有操作流程短、使用方便、脱硝成本低的优势。为进一步验证本技术在不同尺度规模工业装置上的脱硝性能，需寻求再次工业验证装置。 创新点 1、基于循环流化床锅炉烟气NOx的生成与转化机理，提出了通过向循环流化床锅炉燃烧室内加入脱硝催化剂颗粒、利用循环流化床锅炉自身具有的特殊还原气氛、原位将烟气中的NOx催化还原为N2的技术路线。 2、基于循环流化床流动和热质传递特性，研究开发了一种脱硝催化剂，催化剂具有适宜的堆积密度、粒度分布和强度，使其在循环流化床循环燃烧过程中具有较高的保留度，降低了催化剂的用量，单位脱硝成本相对较低。 3、首次在工业规模220t/h循环流化床锅炉上进行了脱硝催化剂工业应用试验，脱硝效率达到50%～70%，实现了该装置NOx的超低排放。 市场前景 2022年在中石化九江分公司220t/h工业规模循环流化床锅炉上进行了脱硝催化剂工业应用试验，脱硝效率达到50%～70%，在停止SNCR喷氨和降低30%左右的臭氧的情况下，实现达标排放。 应用案例 据统计，全国大大小小的CFB锅炉超过3000台。日益严格的环保标准促使更多企业加大在环保方面的投入，但严峻的经济形势也会使企业在环保投资方面更加理性，能满足环保要求、经济上合算的技术将越来越受到人们的重视。低NOx燃烧+SNCR+SCR（或LoTOx）等是目前降低CFB锅炉烟气NOx排放的主要技术，但存在运行成本高、运行周期短等缺陷。 采用炉内脱硝催化剂的方法，在燃料燃烧过程中将NOx原位转化成N2，脱硝成本低、不会产生二次污染，具有良好的经济效益和社会效益。

本发明公开了一种电站锅炉炉膛结渣多区段实时监测方法，通过在炉膛中增加热流计测点并采集锅炉实时运行参数、入炉煤质数据和锅炉炉膛结构及设计参数，按照建立好的结渣多区段计算步骤，推算出炉膛多个区段的实时结渣情况，为运行人员进行分区段吹灰提供参考。

西安科技大学自 20 世纪 90 年代以来，西安科技大学等在以煤为原料，制备高性能功能性复合功能材料方面开展了大量研究工作，系统研究了煤的聚集态结构和玻璃态转变特性，用掺杂试剂、溶胀剂等小分子物质探明了煤中大分子之间的非化学键相互作用，揭示了煤大分子交联网络结构特性。在此基础上，开发成功了煤基聚合物互穿网络（ IPN ）合金材料制备技术及工艺（ ZL94104380.0 ）以及以改性煤为光催化剂的多功能全降解薄膜制备技术（ ZL00113989.4 ）。该成果获中国煤炭工业协会二等奖 1 项，陕西省科学技术三等奖 1 项，陕西省教育厅二等奖 2 项，发明专利 2 项，实用新型专利 3 项，发表论文 62 篇；这些研发工作在西部开发、西部经济发展和环境保护等方面具有良好的发展前景，对开拓煤化工和新材料学科新的研究领域也有重要的促进作用，具有重要的理论价值和实际意义，其成套技术在陕西和新疆等地棉田推广，经济与社会效益显著。

南开大学蓖麻生物航油集成技术，是在“应对气候变化、绿色低碳发展”的前瞻理念下，集成南开十几年蓖麻产业链开发基础及化学化工科研优势，自主研发，现已取得阶段性成果：建立了“生物航油基础研发基地”，突破了催化剂关键技术，打通了工艺流程，产品全项达标，成本在目前所有生物质航油中最低，申请中国发明专利 7 项，列入国家发改委《战略新兴产业重点产品目录》、《国家重点推广的低碳技术项目指南》等，获第四届国家和天津市创新创业大赛奖项，具有拉动千亿元绿色低碳产业链的巨大发展潜力。 生物航空煤油（生物航煤）就是以动植物油脂或农林废弃物等生物质为原料生产的航空煤油，可在航空煤油中大比例的添加使用（50%），且不需要对发动机做任何改进。2012 年开始的欧盟航空碳税之争已迫使各国争相开发生物航煤技术来实现航空业的碳减排。生物航煤的研发契合国家十三五发展战略规划，对我国航空业减排、根治雾霾、维护能源安全、以及拉动三农等都有重要作用，是国家大力支持的绿色低碳产业创新增长点，是当前国家急需解决的重大科学难题之一。目前，该项目的技术难题就是核心催化剂脱氧活性不佳、航煤选择性低、稳定性差。 南开大学李伟教授科研团队目前已开发出具有完全自主知识产权的蓖麻航油制备及配套催化剂关键技术，使原料油转化率＞99%，蓖麻生物航油产品收率＞80%；经中石化石科院按国际生物航煤最高标准的 ASTM D7566 和国家喷气 3 号燃料（GB 6537-2006）等指标检测，全项达标。相关研究内容在《Bioresource Technology》发表论文 1 片、申报中国发明专利 7 项、国际发明专利 2 项。相关技术受到国内外高度重视及新闻媒体关注。在第四届中国创新创业大赛中以天津赛区第一名成绩进入全国总决赛，最终以第 6 名荣获“全国优秀团队”称号。

南开大学蓖麻生物航油集成技术，是在“应对气候变化、绿色低 碳发展”的前瞻理念下，集成南开十几年蓖麻产业链开发基础及化学 化工科研优势，自主研发，现已取得阶段性成果：建立了“生物航油基础研发基地”，突破了催化剂关键技术，打通了工艺流程，产品全 项达标，成本在目前所有生物质航油中最低，申请中国发明专利 7 项， 列入国家发改委《战略新兴产业重点产品目录》、《国家重点推广的低 碳技术项目指南》等，获第四届国家和天津市创新创业大赛奖项，具 有拉动千亿元绿色低碳产业链的巨大发展潜力。 生物航空煤油（生物航煤）就是以动植物油脂或农林废弃物等生 物质为原料生产的航空煤油，可在航空煤油中大比例的添加使用 （50%），且不需要对发动机做任何改进。2012 年开始的欧盟航空碳 税之争已迫使各国争相开发生物航煤技术来实现航空业的碳减排。生 物航煤的研发契合国家十三五发展战略规划，对我国航空业减排、根 治雾霾、维护能源安全、以及拉动三农等都有重要作用，是国家大力 支持的绿色低碳产业创新增长点，是当前国家急需解决的重大科学难 题之一。目前，该项目的技术难题就是核心催化剂脱氧活性不佳、航 煤选择性低、稳定性差。 南开大学李伟教授科研团队目前已开发出具有完全自主知识产 权的蓖麻航油制备及配套催化剂关键技术，使原料油转化率＞99%， 蓖麻生物航油产品收率＞80%；经中石化石科院按国际生物航煤最高 标准的 ASTM D7566 和国家喷气 3 号燃料（GB 6537-2006）等指标 检测，全项达标。相关研究内容在《Bioresource Technology》发表论 文 1 片、申报中国发明专利 7 项、国际发明专利 2 项。相关技术受到 国内外高度重视及新闻媒体关注。在第四届中国创新创业大赛中以天 津赛区第一名成绩进入全国总决赛，最终以第 6 名荣获“全国优秀团 队”称号。 市场应用前景： 生物航油市场需求巨大，据国际民航组织规定，2020 年中国航空燃油的 30%（约 1200 万吨）要打上“生物质标签”，如果按“50%生 物质航油：50%化石航油”掺混，需要 600 万吨“纯”生物质航油， 总产值达数千亿元。但 2014 年全国生物航油产量不足 100 吨，离规 模化相差甚远。蓖麻航油具备占据 50%市场份额的可能性，按 5 年生 产蓖麻生物航油 300 万吨计算，仅技术转让和催化剂销售利润就可达 5 亿元以上。同时，使用生物航油可降低 50%以上的污染物排放，可 有效减排治霾，维护我们的环境安全。 拟开展合作方式： 现已申请中国发明专利 7 项，拟开展合作方式：建设年产万吨级生物航油 及配套催化剂示范生产装置，采用股权合作或实施许可的方式合作。

西安科技大学化学化工学院 2005 年开始就对我国低变质煤制备高浓度水煤浆以及气化水煤浆提浓技术进行研究，研究成果经企业的初步验收取得了良好的效果，粒度优化级配工艺装置已成功实施。并将取得良好的经济和社会效益。

针对深部煤巷顶板变形大、下沉严重，锚杆（索）易失效导致巷道坍塌冒顶问题，建立不同预应力下“锚杆＋围岩”复合加固模型，提出了深部受采动影响巷道锚杆（索）支护顶板“安全潜力”理论和安全性评价方法，发明了顶板离层遥测系统和基于离层速度比率预报顶板冒落的方法，实现了锚杆（索）支护顶板安全评价及预警，成果获国家科技进步二等奖。

本发明公开了一种深部煤层巷道帮部软弱煤岩支护方法，该方法主要针对深部煤层矩形或梯形巷道，巷道埋深一般为700.0～1100.0m，煤岩岩性粘结力为0.6～1.2MPa，内摩擦角为18°～28°。该方法主要根据深部煤层巷道两帮煤岩位移梯度分布量化确定深部煤层巷道帮部软弱煤岩合理的锚杆、锚索及金属支架支护参数，保持深部软弱煤岩变形稳定。

系统基于虚拟现实、“互联网+”等新一代信息技术，主要面向采煤机等煤机装备，进行设计软件开发与信息化系统研究，以虚拟现实煤机装备、“互联网+”煤机装备等为研究主线，进行煤机装备与虚拟现实“协同-融合-改造-创新”的深度研究。 系统由煤机装备虚拟现实模型资源库、基于OSG的煤机装备虚拟装配方法与系统、基于UG的煤机装备虚拟装配方法与系统、煤机装备虚拟现实装配人机交互技术与系统、煤机装备场景仿真和漫游技术与系统、煤机装备虚拟现实装配网络化技术与系统以及基于WebGL的煤机装备数字模型技术与系统等七部分组成。 系统可通过融合VR场景仿真与漫游、虚拟装配与人机交互关键功能设计等关键技术，实现数字化设计、虚拟装配和虚拟运行；通过将工作面装备和地质数据进行采集录入，建立3D全景显示的综采装备虚拟运行系统，完成装备的姿态与轨迹预测，丰富煤矿工作面计算机集中监测控制功能；实现CAD模型导入VR环境、煤机装备VR场景制作，实现煤机装备虚拟抓取、移动、旋转和装配，实现煤机装备虚拟环境沉浸式立体显示等。 系统入选2022年中国科协“科创中国”先导技术榜，为该榜单电子信息领域25个上榜项目之一。