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锅炉炉膛温度场声学可视化技术
成果介绍
成果名称：锅炉炉膛温度场声学可视化技术
成果参与单位：华北电力大学
成果完成人：沈国清
炉内温度场的分布是反映燃烧过程的重要参数，直接影响到锅炉的安全性和经济性。炉膛温度作为反应炉膛内部燃烧情况最直接、最及时、最重要的参数，是燃煤锅炉安全高效环保运行最主要的控制参数，是垃圾焚烧炉二噁英排放最主要的控制手段，是SNCR优化最直接的运行依据，是钢铁、冶炼等工艺环节提高成品率最关键的控制参数。
由于炉膛处于高温、高尘、超大空间、湍流等复杂恶劣的测量环境，接触式测量技术不断出现结焦、温度漂移、短时间内烧毁等问题，更换频繁、维护工作量大。常规接触式测量技术难以在炉膛高温测量上持久应用，以致炉膛温度测量难以实现连续准确实时监测，燃烧调整赖以依靠的炉膛温度参数处于“缺失”状态，炉膛燃烧成为了运行调整的“黑匣子”。现有的垃圾焚烧炉脱硝普遍采用SNCR脱硝工艺，没有精确的温度窗口检测手段，喷氨调节无温度场分布数据依据，脱硝效率低，氨逃逸量高。
温度场声学可视化技术作为一种非接触式测量方法，对测量环境要求不苛刻，能直观、及时的反应炉内温度场分布，实现炉内高温、多尘、湍流等恶劣环境下的实时在线测量，也可以为喷氨调整提供最直接的温度窗数据，提高脱硝效率，减少氨逃逸量。
创新点
能够给出实时的二维温度场信息，包括区域温度图、等温线图和三维温度立体图，运行稳定可靠。便于运行人员及时判断温度分布和火焰中心是否偏移，防止水冷壁局部过热超温。通过使用该技术，为机组的燃烧优化调整提供了参考，降低煤耗，节省燃料成本；延长面命，节省换管费用；减少锅炉NOx排放，节省脱硝成本。
市场前景
自主研发的声学测温系统性能价格比优于国外同类系统。系统价格仅为国外同类产品的一半，系统的测量精度、温度场分辨率、稳定性等性能指标均优于采用国外产品和技术。在系统软硬件升级、备品备件供应、售后服务与人员培训等方面具有明显的优势与市场竞争力。
应用案例
获奖情况
华北电力大学
2023-07-13
高温高压自然循环干熄焦余热锅炉
干熄焦技术是近年来黑色冶金焦化行业迅速发展的节能与环保新型技术，具有较好的社会效益和经济效益，各国有关企业都竞相采用。干熄焦余热锅炉作为干熄焦装置系统中重要的余热回收装置，起到了熄焦工艺中节能减排等关键作用。可回收利用红焦显热的83％左右，使炼焦过程的热效率提高10个百分点以上。可降低红焦与水接触（湿法熄焦）产生大量的酚、氧化物和硫化物等有害物质，阻止环境污染等重要作用。同时，干熄焦技术可省去因湿法熄焦每吨红焦而需耗水0.5吨，节约了大量的水资源。干法熄焦改善了焦炭的物理、化学和机械性能，由于焦炭质量的提高，炼铁生产中矿焦比降低了2％～2.5%，生产效率提高1%～2%。干熄焦技术具有节能、环保、提高焦炭质量的三重效益。 推广应用干熄焦技术是实现焦化、冶金工业节能降耗和环境保护的重要措施。随着干熄焦焦炉的大型化发展，对余热锅炉提出了新的要求，高参数、大容量将是干熄焦余热锅炉发展的必然趋势。我们开发的干熄焦余热锅炉如图 该干熄焦锅炉，在其性能指标上完全达到日本新日铁公司同类产品水平。 ①适当地提高了锅炉的烟气流速，有利于提高锅炉的换热效果，采用对第二级过热器上的前四排管子采用超声速喷涂Ni－Cr合金技术，其防磨性能比日本干熄焦锅炉更为可靠。 ②为锅炉设计了专用的炉墙的密封结构，其设计比日本干熄焦锅炉更为合理。 ③为了避免锅炉热膨胀性，锅炉本体采用悬吊形式，其结构比日本干熄焦锅炉更为科学。 ④采用全水平式蒸发器结构，其结构紧凑，安装维护简便。
上海理工大学
2021-04-13
HDE8031-2-2-0-600智能锅炉液位计
产品详细介绍 HDE8031-2-2-0-600智能锅炉液位计 HDE8031/2系列智能锅炉液位计 HDE8031/2系列智能锅炉汽包液位计，是基于电容测量原理的液位计。它采用断层扫描技术，通过测量分析测量筒内的液态、气态介质的介电常数、补偿温度、压力等变化带来的影响。经过微处理器运算处理后输出符合工业标准的4-20mA电流信号，也可输出RS485数字信号供给使用。。 HDE8031主要应用于火力发电站、炼钢厂钢厂等亚临界压力锅炉汽包上。 HDE8032主要用于余热发电等高温、中压锅炉汽包上。 锅炉液位计主要技术指标： ●工作电压：最大：28V 最小：20V ●电 流 环：两线制4.00mA ～ 20.00mA（±2.5%）●防爆等级：ExiaIICT6 ●防爆参数：Ui=30V,Ii=100mA,Pi=0.75W,Ci=100pF,Li=10uH ●工作压力：HDE8031 20MPa max HDE8032 6.5MPa max ●测量范围：1500mm ●测量周期：0.1秒 ●环境温度：-40℃～65℃ ●介质温度：HDE8031 600℃ max HDE8032 450℃ max ●防护等级: IP65 联系人：崔经理 手机：13598007836 电话：0371-53735520 QQ:1043256882 邮箱：hongdaerck@126.com 网址：www.hdekj.com
郑州宏达尔测控科技有限公司
2021-08-23
燃煤运输带分布式降尘控制系统
本发明公开了一种燃煤运输带分布式降尘控制系统，包括:上 位机，用于实时监控现场设备运转情况;采用可编程控制器处理由串 行总线传送回的现场数据并向远程 I/O 模块发送相应指令，同时通过 串行总线与上位机进行通讯;使用远程 I/O 模块采集运输带煤流信号 和犁煤器犁刀升降等信号，通过串行总线实时传输至可编程控制器， 并接收可编程控制器发出的相应指令信号，打开和关闭防爆高压电磁 阀，以启停高压细水雾喷雾;防爆高压电磁阀用于启闭高压水进入高 压细水雾喷嘴的流道;高压
华中科技大学
2021-04-14
燃煤机组深度节能取水协同污染物脱除技术
该成果围绕燃煤电厂燃烧后深度节水节能和净化技术开展系列新技术研发工作，包括开发了一套综合考虑水系统、热力系统和烟气系统的综合模拟仿真平台，开发了烟气－乏汽提质利用新工艺、节能型废水零排放技术、褐煤机组全链条取水工艺，在此基础上研发了均流式静电除尘器、低能耗烟气换热器及吸收式热泵系统等关键部件，同时基于多维多尺度多物理场及人工智能算法，开发出环保岛数字孪生技术。部分产品已完成小试、中试，静电除尘器已实现产业化。
该成果围绕燃煤电厂燃烧后深度节水节能和净化技术开展系列新技术研发工作，包括开发了一套综合考虑水系统、热力系统和烟气系统的综合模拟仿真平台，开发了烟气－乏汽提质利用新工艺、节能型废水零排放技术、褐煤机组全链条取水工艺，在此基础上研发了均流式静电除尘器、低能耗烟气换热器及吸收式热泵系统等关键部件，同时基于多维多尺度多物理场及人工智能算法，开发出环保岛数字孪生技术。部分产品已完成小试、中试，静电除尘器已实现产业化。
华北电力大学
2022-08-29
电石渣烟气脱硫工艺的改造和应用
本着“因地制宜、以废治废、变废为宝、发展循环经济”原则,利用电石渣替代石灰石作为脱硫剂,达到了废物综合利用。目前,我国烟气脱硫工艺主要采用石灰石-石膏湿法脱硫,该工艺相对简单、运行稳定可靠,但是脱硫剂石灰石价格比较高,运行成本约占脱硫装置的30-35%,为了提高电厂运行经济效益,降低运行成本,采用电石渣法替代石灰石法相当必要的,用电石渣替石灰石进行脱硫,一方面大大减少了电石废渣的排放,降低了对环境的污染,取得了很好的环境效益;另一方面采用了价格低廉的脱硫剂,降低了运行成本,同时减少了石灰石矿的开采,降低了有限资源的消耗,对石灰石矿产资源进行了有效保护,同时也降低石灰石-石膏法中C02的排放量,获得经济效益的同时还获得了良好的环境效益及社会效益。通过对现有烟气脱硫技术的现状比较,充分利用当地的特点,将企业的电石渣循环利用,选用电石渣-石膏湿法进行烟气脱硫,具有以废治废,变废为宝的优点,减少了污染物的排放,同时也降低了生产运行费用。采用电石渣-石膏湿法脱硫的工艺路线后,根据烟气中二氧化硫的含量,设计了脱硫塔,并制定了严格的操作规程,如液气比、烟气流速等。同时将生成的亚硫酸钙通入空气强制氧化成硫酸钙,并从脱硫塔底部用浆液泵抽出,经过二级脱水后,得到含水量为10%的脱硫石膏。通过改造后第一阶段在FGD入口SO2浓度≤2000 mg·Nm-3(使用原煤全硫含量≤0.8%)的前提下,脱硫出口SO2浓度降低到≤50 mg·Nm-3。第二阶段新、老吸收塔在FGD入口SO2浓度≤3500 mg·Nm-3(原煤的全硫含量≤1.5%)的前提下,脱硫出口SO2浓度降低到<50 mg·Nm-3,脱硫效率达到98.6%,满足了环保指标要求。最后,针对本次脱硫改造工程的运行情况进行了叙述,通过计算生产运行成本和二氧化硫减排量,得到与石灰石法相比每年节约成本约880万元,二氧化硫排量降低了841.5吨／年,因此电石渣作为脱硫剂具有良好的经济效益和环保效益。
北京化工大学
2021-02-01
一种焦炉烟气的脱硝方法
本发明公开了一种焦炉烟气脱硝方法，包括物理吸附、空烟混合、燃烧反应、烟烟混合、蒸发混合、脱硝反应、水气换热和气气换热。待脱硝焦炉烟气采用焦粉吸附焦油等杂质后，一部分与加热后空气混合，和焦炉煤气发生低氮燃烧反应，生成高温烟气，然后与采用水蒸汽雾化的氨水液滴直接接触，形成适合反应的氨气/烟气混合物，然后发生脱硝反应，脱除大部分氮氧化物，烟气通过换热器依次与给水和空气发生热量交换，前者吸热后变成水蒸汽，一部分作为雾化介质，另一部分回到焦化车间，后者加热后与前述焦炉烟气混合，最后净化后的烟气排放至大气。该方法采用烟气再循环低氮燃烧和氨水直喷技术实现焦炉烟气SCR高效脱硝，具有系统紧凑、高效节能和产品循环利用的优点。
东南大学
2021-04-11
一种秸秆燃烧烟气的处理装置
本实用新型公开了一种秸秆燃烧烟气的处理装置，包括：用于燃烧秸秆的燃烧炉；用于盛放处理液的反应池；连通燃烧炉和反应池的烟气通道，烟气通道伸入处理液中，烟气通道内安装有负压风机；用于收集反应后烟气的排放管道，排放管道内安装有二次燃烧器。在二次燃烧器的上游，所述排放管道内还安装有CO浓度检测器，CO浓度检测器和二次燃烧器均与控制器相连。利用负压风机将秸秆燃烧烟气通入处理液中，Karrikins化合物被收集起来，NO、NO2、SO2等与处理液反应，获得的反应液用于作物灌根，促进植物生长；对一级处理气进行二次燃烧，获得主要成分是CO2的二级处理气，直接排入温室中，提高CO2浓度，促进植物光合作用效率。
浙江大学
2021-04-11
大型火电厂烟气深度节水系统
西安交通大学
2021-04-11
新型极板湿式静电烟气深度净化技术
本项目在国家自然科学基金、国家火炬计划等支撑下，由基础研究、工程 设计单位成立协同创新团队，提出了新型极板湿式静电烟气深度净化技术新思 路。对柔性阳极和亲水改性固体阳极的水膜形成机理、内在动力特性、静电场 作用机制、清灰机理以及材料稳定可靠性等方面展开了基础研究，建设了不同 烟气处理量的小试、中试和小型工业化试验装置，完成了技术关键参数规律性 试验和系统集成，初步形成了以“新型极板”为核心的专利群。 研究成果已应用在燃煤电站 100MW、300MW、600MW 等不同规模机组， 取得了显著的社会、环境、经济效益。2013 年 8 月 19 日，由中国电机工程学会 组织的鉴定委员会对本项目的核心成果之一“新型湿式静电除尘除雾技术研究及 应用”进行了鉴定。认为项目组“提出了一种浸润织物阳极静电除尘除雾工艺用 于燃煤烟气末端 PM2.5 多污染物的综合治理方法”，“采用了自主研发的具有绝 缘、疏水、耐腐蚀特性的有机纤维织物作为柔性阳极材料，替代传统金属阳极 合金材料”，“研发了适用于织物阳极的经纬限位表面张紧工艺，研制的柔性阳 极板实现了表面水膜分布均匀，具备自清灰特性，降低了喷淋用水量”，“研制 了新型湿式静电除尘除雾装置，完成了系统集成”，“项目研究成果工艺新颖， 具有原创性，具有良好的经济、社会效益和推广应用前景，达到国际先进水平， 其中，在新型电极材料研究及应用方面居国际领先水平”。
山东大学
2021-04-13