一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 无焰燃烧是一种新型燃烧方式，无火焰锋面和局部高温区，温度场在燃烧室内分布均匀；燃烧过程NOx和碳烟生成得到显著抑制；燃烧稳定性好，燃烧噪音低，燃烧安全性好。 无焰燃烧尤其对NOx减排效果显著。团队经十余年研发，开发了针对气体、液体及固体燃料，兼容常规有焰和新型无焰燃烧运行的一体式燃烧器系列产品。对于天然气燃料，应用于中试及现场工业窑炉可实现天然气无焰燃烧NOx原始超低排放；对于冶金煤气燃烧，应用于中试及钢铁厂实际窑炉可实现低热值煤气无焰燃烧NOx原始超低排放；针对液体（柴油）和固体（煤粉、生物质、半焦残炭）燃料，应用于中试燃烧炉，相比于常规有焰燃烧方式，可降低30%-75%的NOx排放。无焰燃烧NOx减排效果显著优于常规低氮燃烧技术。

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。

氮氧化物（NOx）是主要的大气污染物质,也是PM2.5的重要前体物。国内外研究和治理经验表明，控制区域性PM2.5污染是一项难度非常大的系统工程，必须在综合分析基础上，提出有针对性的控制对策，才能有效缓解区域PM2.5污染。 针对北京市《锅炉大气污染物排放标准》地方标准中关于燃油（气）工业锅炉的排放限值2016年4月1日起实施的新要求，研究开发了深度冷凝-低温等离子体燃气锅炉NOx超低排放组合工艺，达到颗粒物10mg/m3、二氧化硫20mg/m3、氮氧化物30mg/m3的燃气锅炉烟气排放限值指标，可提升锅炉热效率11%。全年120天共节约天然气量为108864m3,以北京工业天然气价格3.23元/立方米计算，可以节约天然气投资108864×3.23=351630元，投资回报期为1.2年。

多年来一直从事发动机排放污染物控制方面的研究工作，主持国家自然科学基金青年项目 1 项，参与国家自然科学基金面上项目 2 项，撰写论文 10 多篇。近几年主要针对柴油机 SCR 系统进行了较为细致的研究工作，对 DOC 的 NO 转化效率、尿素水溶液喷射方案优化、水溶液液-气相变转化规律、 SCR 系统流场及化学场模拟、催化剂起燃特性、系统结构优化、热-流-固-化学多场耦合及能量管理等方面做了较为深入的研究。团队可开展以下技术服务：协助企业开展发动机后处理系统的 CAE 计算及模拟仿真工作，提供设计

目前大气环境面临着巨大挑战，大气污染的治理刻不容缓。通过国家最新颁布的一系列污染物排放标准可以看出，氮氧化物的排放标准从无到有并且越来越严。例如北京2015年5月颁布的《炼油与石油化学工业大气污染物排放标准》要求工艺加热炉的氮氧化物排放不超过100mg/m3。 降低工业炉氮氧化物排放通常采取燃烧前燃料预处理、燃烧器改造、燃烧后烟气脱硝处理等手段。通过对工业炉燃烧器进行低氮改造，最大限度的保持了原来系统的延续性，并且没有增加额外的运行成本，具有经济性、可靠性和效果突出等优点。目前国内的燃烧器市场混乱，大多国产燃烧器只是对国外燃烧器的简单仿制，存在燃烧器运行不稳定、寿命低、燃烧状况不稳定等问题。特别是目前的低氮燃烧器，由于技术含量较高，仅仅通过简单仿制的国内生产的燃烧器不能保证低氮排放效果的稳定。市场上对于低氮效果突出、运行高效稳定的天然气低氮燃烧器的呼声越来越大。本课题组长期主持工业炉的燃烧器改造工程，研究天然气低氮燃烧技术在工程上的应用，已经有试点项目并取得了NOx排放40---80mg/m3的理想效果。通过结合国内外的低氮技术以及多年来国内燃烧器改造的工程经验，本课题组可以根据实际应用情况专门设计低氮燃烧器，在实现低氮氧化物排放的同时对燃烧器运行的可靠性、火焰的燃烧状态、燃烧器运行的易操作性进行改进。

当前我国电力行业由计划经济体制逐步向市场经济体制过渡，迫切要求挖掘机组运行的潜力，提高机组运行效率，降低生产成本和污染排放。目前我国绝大部分火力发电企业都是燃煤机组，锅炉普遍存在运行效率降低、NOx排放偏高的问题。优化空间和挖掘节能潜力备受发电企业的关注。 技术团队开发了具有自主知识产权的基于精确测量的运行优化系统——锅炉燃烧精确管理系统和低NOx燃烧技术，通过锅炉燃烧优化系统的应用来解决，达到提高锅炉燃烧效率、有效降低煤耗的目的，同时也能够大幅降低NOx的排放。 锅炉燃烧精确管理系统包括精确监测设备、燃烧精细调节装置与控制系统、软件管理系统、工程安装与调试、工程服务全过程；采用国外先进的精确测量装置，自主开发的管理软件系统，用户显示界面简洁，产品模块功能独立，选配灵活、方便，可根据具体项目提供单独的针对性配置优化方案，对单只燃烧器的燃烧参数实施精确监测与调节，对锅炉燃烧优化效果明显。 低NOx燃烧技术采用先进的低NOx燃烧器和炉膛空气分级燃烧组合，构成低NOx燃烧系统，通过燃烧精确管理系统对燃烧过程进行控制或对运行方式的改进来控制燃烧过程中NOx的生成量。 技术路线：基于先进、可靠的监测技术，通过在线精确监测锅炉燃烧相关的煤粉浓度、煤粉细度、一次风管风速及风量、烟气成分、入炉煤质等多个重要参数，配以相应的数据计算软件，实现锅炉的燃烧精确管理，达到锅炉经济、环保运行的目的。 优化模块：以精确测量为基础，主要测量参数包括风量、煤粉浓度、煤粉细度、煤粉流量、飞灰含碳量、煤质成分、烟气成分、炉膛温度等。并形成独立检测管理模块，可根据各电厂情况的不同，监测重点可以根据需要进行组合，结合其他DCS重要参数给出优化方案。 工程安装与调试:测点位置确定与测点的具体开孔；设备安装； 线路的铺设（包括电源线、信号线）；设备调试；系统运行过程调试。 工程服务:锅炉运行问题诊断；运行服务及用户培训；技术跟踪服务。燃烧控制NOx技术包括：先进的低NOx燃烧器；炉膛空气分级燃烧；燃烧运行控制--煤粉锅炉单火咀风粉在线精确控制系统，可根据不同现场情况，同时采用烟气脱硝技术，为客户提供全面解决方案。

进行了部分气化煤制气再燃低 NOx 燃烧系统的理论和实验研究:获得了 以煤的气化气作为再燃燃料进行煤粉低 NOx 燃烧的关键技术，进行 130 吨气化煤 制气再燃低 NOx 燃烧系统工艺设计，开发研制了煤粉部分气化煤制气再燃实验系 统，煤粉燃烧脱硝效率达到 70%左右。获得授权发明专利 2 项，上海市科学技术 发明二等奖，中国机械工业科学技术奖二等奖。

本发明公开了一种煤粉低 NOx 富氧燃烧装置，包括炉膛、氧气罐、氧化剂喷嘴、中心喷嘴、蒸气喷嘴和蒸气发生器，中心喷嘴安装在炉膛的一侧；一次风管道的侧壁通过一次蒸气进气管道与蒸气发生器的出口连接；氧化剂喷嘴安装在炉膛上与中心喷嘴相同的一侧；氧化剂喷嘴的出口伸入炉膛内，其进口连接二次风管道，二次风管道通过二次蒸气进气管道与所述的一次蒸气进气管道连接，二次风管道的侧壁通过氧气进气管与氧气罐连接；蒸气喷嘴安装在炉膛上与中心喷

致病菌入侵宿主细胞是一个由多基因控制、受环境和宿主影响的系统过程，nox 基因是病原细菌中广泛存在，但国际上对该基因在细菌入侵过程的功能尚不清晰，通过构建单增李斯特菌敲除、过表达菌株的构建，我们发现 nox 基因的缺失促进了单增李斯特菌的入侵！这一结果在细胞和动物实验中均得到了验证，虽然其具体机理尚不清晰，但此发现对于后期研究 nox 基因在单增李斯特菌毒力基因及其调控网络方面，将获得重要突破。