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國家綠色低碳先進技術(shù)成果 |鍋爐燃燒智能監(jiān)測與控制技術(shù)
導(dǎo)讀:鍋爐燃燒智能監(jiān)測與控制技術(shù)采用陣列式靜電感應(yīng)煤粉流速濃度技術(shù)、新型煤粉均衡調(diào)平裝置和先進的精細優(yōu)化控制技術(shù),可提供全方位的煤粉智能燃燒監(jiān)測、均衡控制及燃燒精細化控制解決方案,在國內(nèi)外同行業(yè)處于領(lǐng)先地位。
為更好推動科技成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用,落實《關(guān)于構(gòu)建市場導(dǎo)向的綠色技術(shù)創(chuàng)新體系的指導(dǎo)意見》,加速綠色低碳技術(shù)升級,科技部社發(fā)司委托中國環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)協(xié)會組織編制了《國家綠色低碳先進技術(shù)成果目錄》,并于2023年9月11日正式公布。為持續(xù)宣傳推廣《國家綠色低碳先進技術(shù)成果目錄》成果,引導(dǎo)綠色低碳技術(shù)發(fā)展,中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)協(xié)會將陸續(xù)在官微推送目錄成果信息,敬請關(guān)注。
節(jié)能減排與低碳領(lǐng)域
01.技術(shù)名稱
鍋爐燃燒智能監(jiān)測與控制技術(shù)
02.適用范圍
火力發(fā)電廠各容量燃煤鍋爐的一次風粉在線監(jiān)測、均衡分布的精細控制,尤其適用于復(fù)雜的煤質(zhì)和運行負荷多變的情況。
03.技術(shù)內(nèi)容
技術(shù)原理
該技術(shù)采用先進的靜電感應(yīng)技術(shù)對鍋爐一次風粉流動參數(shù)(煤粉流速、濃度和流量分配等)進行精確在線監(jiān)測,通過新型的風粉調(diào)整技術(shù)實現(xiàn)風粉均勻分配的在線精細控制,最終對制粉精細調(diào)整以及燃燒配風優(yōu)化。該技術(shù)可改善鍋爐燃燒工況,減少總風量及一次風量,從而降低排煙損失,并降低輔機電耗;燃燒均勻后,可消除爐內(nèi)燃燒惡化區(qū)域,從而減少飛灰含碳量,降低燃燒產(chǎn)生的CO,達到高效低NOx燃燒。
主要創(chuàng)新點
(1)靜電傳感器采用與一次風管內(nèi)徑相同的環(huán)形設(shè)計,對風粉流動無任何擾動,無測量元件伸入管道內(nèi)部,無磨損,使用壽命極高;多陣列式電極設(shè)計和多種數(shù)據(jù)處理算法有效結(jié)合,測量準確性高,穩(wěn)定性強;僅靠感應(yīng)煤粉自身攜帶的靜電荷,無任何電信號或能量注入管道,被動式測量安全可靠。
(2)新型風粉均衡調(diào)整裝置,基于準確可靠的風粉在線監(jiān)測數(shù)據(jù),可對風粉分配的不均衡進行在線、精細控制,徹底改變了傳統(tǒng)方式僅能依靠人工試驗測量后離線手動調(diào)整可調(diào)縮孔的落后方式,具有不卡澀、不積粉、不增加管道額外阻力、調(diào)節(jié)線性度好、配備電動執(zhí)行器靈活調(diào)節(jié)等優(yōu)點,是制粉系統(tǒng)風粉分布精細控制的有效手段。
(3)基于煤粉流速濃度的準確測量數(shù)據(jù),通過自動計算和統(tǒng)計鍋爐燃燒器出口風粉流動偏差,系統(tǒng)可對風粉偏差進行自動智能精細調(diào)節(jié),實現(xiàn)各運行工況下燃燒器風粉分布均衡和輸出功率的平衡。
04.節(jié)能與溫室氣體減排效果
鍋爐風粉準確監(jiān)控和燃燒精細優(yōu)化后,可提高鍋爐熱效率約0.5%~1.0%,降低煤耗至少1.5gce/kW·h以上,NOx排放量減少10%,節(jié)省脫硝催化劑成本。從社會效益來看,按2018年全年火電發(fā)電量49249億kW·h,每發(fā)一度電節(jié)約1.5g標準煤計算,可節(jié)約737萬t煤,減少CO2排放1918萬t,氮氧化物減排10%左右。對于煤炭資源的高效清潔利用、減少溫室氣體、減少環(huán)保成本方面具有重要的社會價值。
05.技術(shù)示范情況
目前已經(jīng)在全國約50臺機組上得到應(yīng)用,其中包含600MW機組25臺,1000MW機組10臺。
該技術(shù)于2015年在國家電投平頂山發(fā)電分公司1號1000MW機組上成功應(yīng)用,也是國內(nèi)首臺百萬機組(對沖燃燒)上煤粉在線監(jiān)測調(diào)平和優(yōu)化的完整應(yīng)用案例。該項目取得了良好的節(jié)能減排效果,風粉均衡性、燃燒惡化和CO排放等得到顯著改善,鍋爐效率提高0.9%,降低煤耗2.81gce/kW·h。
2017年在國家能源集團諫壁電廠13#機組(四角切圓燃燒)上得到成功應(yīng)用,實施取得了顯著節(jié)能減排效果,熱負荷更加均勻,局部壁溫超溫有效改善,爐效提高0.37%,NOx降低10%以上。
2022年在國家能源集團神華九江電廠深度調(diào)峰下鍋爐燃燒器燃燒狀態(tài)精細控制項目中應(yīng)用。首次在1000MW超超臨界對沖燃燒鍋爐30%深調(diào)工況下實現(xiàn)了燃燒器燃燒狀態(tài)精細控制技術(shù)的工程應(yīng)用并獲得了實踐,驗證了該套技術(shù)在鍋爐長期低負荷運行工況下,提高穩(wěn)燃性能,解決受熱面壁溫超溫、壁溫偏差大、減溫水用量大、兩側(cè)減溫水偏差大、NOx排放增加等問題。
06.投資估算
鍋爐燃燒智能監(jiān)測與控制技術(shù),包含煤粉流速濃度在線監(jiān)測技術(shù)、風粉均衡調(diào)整裝置、自動均衡控制系統(tǒng)。以600MW燃煤機組為例,煤粉流速濃度監(jiān)測系統(tǒng)硬件投入280萬元(含實施),風粉均衡調(diào)整裝置硬件投入230萬元(含實施),均衡控制系統(tǒng)(燃燒優(yōu)化軟件)投入120萬元(含實施),系統(tǒng)一次性投入約630萬元;按年4000利用小時,年發(fā)電量24億度分析,折算成本每千瓦投入10.5元。
系統(tǒng)投入后日常幾乎不需人工維護,只需少量備品備件投入,幾千到幾萬元不等,設(shè)備使用壽命在10年左右。
07.投資回收期
以600MW燃煤機組為例,按年利用4000h,年發(fā)電量24億度分析,通過智能燃燒監(jiān)測及控制技術(shù),實現(xiàn)摻燒后的最優(yōu)燃燒運行控制,比原有粗放的方式節(jié)省發(fā)電煤耗1.5gce/度電,年節(jié)煤3600t;減少NOx排放,年減少環(huán)保成本約128萬元;降低廠用電率約10%,年節(jié)約80萬元;綜合降低運行成本424萬元/年,投資收回期在2年以內(nèi)。
08. 技術(shù)成果轉(zhuǎn)化推廣前景
該技術(shù)采用陣列式靜電感應(yīng)煤粉流速濃度技術(shù)、新型煤粉均衡調(diào)平裝置和先進的精細優(yōu)化控制技術(shù),可提供全方位的煤粉智能燃燒監(jiān)測、均衡控制及燃燒精細化控制解決方案,在國內(nèi)外同行業(yè)處于領(lǐng)先地位。煤炭的高效清潔利用已經(jīng)成為國家重要戰(zhàn)略之一,我國煤電裝機300MW以上機組約2000臺,已實施精細化智能燃燒監(jiān)測、控制及優(yōu)化技術(shù)的機組占比不超3%,所以該技術(shù)在國內(nèi)具有很大的市場容量和應(yīng)用前景。
原標題:國家綠色低碳先進技術(shù)成果 |(八十)鍋爐燃燒智能監(jiān)測與控制技術(shù)
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