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。

该项目在燃煤电站SCR脱硝过程中通过“流场-NOx浓度”分布式监测系统进行实时监测，通过数据获得“动态配氨”策略，有效节氨，并耦合“入口NOx浓度预测”MPC模块的主控制器，实现喷氨总阀超前动作、消除系统迟滞。

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。

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。

可以量产/n撞击流（Impinging streams, IS）是一种较新颖的技术方法，其基本原理是：两股等量两相流沿同轴相向流动，并在中点处撞击。其结果是在两根加速管之间造成一个高度湍动的撞击区，大大地强化了传质过程。。采用撞击流气液反应器（ZL200620095838.4），钠钙双碱法（有条件企业也可采用氨法）脱除尾气（烟气）中的SO2，在国际上属先进的、具有创新性的脱硫技术。示范工程表明，含SO2高达2000mg/m3的气体经撞击流气液反应器脱硫后，排出的尾气中SO2含量降至100mg/m3以下，完全能达到国家《硫酸工业污染物排放标准》（GB26132-2010）的要求。。传统的塔式湿法脱硫装置存在需内装填料，或需设备尺寸大的缺点。撞击流气液反应器充分利用了本身具有良好的微观混合、可大大强化传递过程的特点，因而使其结构简单，设备尺寸小，可节省设备初投资。。撞击流气液反应器，由于在导气管内装有压力漩涡喷嘴（亦是自有专利技术，ZL00230305.1），可将脱硫液分散成几十微米的液滴，可大大增加气液接触面积，再加上其良好的微观混合和强化传质，因而可大大降低液气比（仅为0.35-0.50 L/m3左右；相比之下传统的塔式湿法脱硫装置液气比高达2～3L/m3），一般塔式湿法脱硫装置设备阻力约为1200～2000Pa，撞击流气液反应器的气相阻力约为300～500Pa，有效降低了运行成本。。支持额度：。500。万元。承接单位：。湖北省。项目进展：。撞击流（Impinging streams, IS）是一种较新颖的技术方法，其基本原理是：两股等量两相流沿同轴相向流动，并在中点处撞击。其结果是在两根加速管之间造成一个高度湍动的撞击区，大大地强化了传质过程。采用撞击流气液反应器（ZL200620095838.4），钠钙双碱法（有条件企业也可采用氨法）脱除尾气（烟气）中的SO2，在国际上属先进的、具有创新性的脱硫技术。示范工程表明，含SO2高达2000mg/m3的气体经撞击流气液反应器脱硫后，排出的尾气中SO2含量降至100mg/m3以下，完全能达到国家《硫酸工业污染物排放标准》（GB26132-2010）的要求。传统的塔式湿法脱硫装置存在需内装填料，或需设备尺寸大的缺点。撞击流气液反应器充分利用了本身具有良好的微观混合、可大大强化传递过程的特点，因而使其结构简单，设备尺寸小，可节省设备初投资。撞击流气液反应器，由于在导气管内装有压力漩涡喷嘴（亦是自有专利技术，ZL00230305.1），可将脱硫液分散成几十微米的液滴，可大大增加气液接触面积，再加上其良好的微观混合和强化传质，因而可大大降低液气比（仅为0.35-0.50 L/m3左右；相比之下传统的塔式湿法脱硫装置液气比高达2～3L/m3），一般塔式湿法脱硫装置设备阻力约为1200～2000Pa，撞击流气液反应器的气相阻力约为300～500Pa，有效降低了运行成本。。项目基本内容：。钠碱吸收剂反应活性高、吸收速度快，在液气比一定的情况下，脱硫达到较高的脱硫效率；吸收剂的再生和脱硫渣的沉淀发生在反应器外，大大降低了反应器和管道内的结垢机会，避免了反应器内堵塞和磨损；石灰作再生剂（实际消耗物），安全可靠，来源广泛，价格低；操作简便，系统可长期稳定运行。

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。 

本项目针对我国尤其集团电站燃煤污染物排放现状和处理要求，瞄准世界 高新技术发展的前沿，以开发可供集团乃至全国火电机组应用的多污染物联合 脱除技术与装备为目标，结合现有的燃煤烟气污染物控制技术，在不增加大型 设备、不需要大量投资病充分利用现有脱硫和除尘设备的基础上，通过加强自 主创新，开发具有自主知识产权的、经济适用、稳定可靠的电联合作用下多污 染物综合脱除技术，结合现有的脱硫除尘工艺实现联合脱除；分别完成单元关 键技术和系统集成技术研究；技术成果具备工业应用条件。本技术的顺利实施， 有望成为当前小型火电机组进行污染物综合治理的技术选择路线之一，具备良 好的应用前景。 

目前脱除硫化氢气体的方法主要分为物理法、化学法和生物法三大类 。近年来，生物脱硫成为硫化氢脱除技术发展新热点，生物脱硫具有反应条件温和、不易产生二次污染等优势，然而与传统的物理化学方法相比，目前的生物脱硫技术还存在着反应速率较慢、效率不高等缺陷。鉴于以上原因，项目组针对现有硫化氢脱除技术的缺陷，将生物脱硫的优势和化学脱硫反应迅速的优势结合起来，开发出了一 种高效的“绿色循环两级硫化氢脱除系统”。