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力學所在工業爐窯高能效低排放關鍵技術研發與工業示範中取得進展

作者:魏小林 2020-11-25 17:14 來源:
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  工業爐窯是冶金、建材、陶瓷、化工、石化等流程工業中至關重要的用能裝備,其能耗中煤炭占70%,屬于化石能源消耗和環境汙染的主要源頭。我國使用的傳統工業爐窯存在高能耗、高汙染等特點,資源浪費和環境汙染問題嚴峻。20197月,生態環境部等五部委聯合發布《工業爐窯大氣汙染綜合治理方案》,要求到2020年,完善工業爐窯大氣汙染綜合治理管理體系,推進工業爐窯全面達標排放。江蘇、山東等東部大省頒布了工業爐窯超低排放的指標要求,工業爐窯潔淨燃燒與超低排放的技術研發與應用迫在眉睫。 

  水泥爐窯屬于典型的工業爐窯,其工藝過程包含多個環節,十分複雜。近日,力學所高溫氣體動力學國家重點實驗室高效潔淨燃燒課題組提煉出工業爐窯的四項核心共性關鍵技術,包括:工業爐窯多工藝目標物質流與能量流匹配節能、富氧燃燒及燃燒優化調控、分解燃燒與SNCR優化控制技術以及微細顆粒物排放與資源化利用等。並將研發成功的關鍵技術在典型的水泥爐窯上進行工業示範,爲我國工業爐窯高能效低排放技術應用提供技術途徑和支撐。 

  2016年開始,課題組對工業爐窯高能效低排放關鍵技術開展基礎理論研究、關鍵技術開發和工程技術集成,深入研發工業爐窯原料物流、燃燒能流與余熱利用精准匹配的節能方法及管控技術,建立工業爐窯能量流優化重組的節能管控平台;研究工業爐窯原料和工況波動條件下的富氧煅燒技術;提出分級燃燒、煤粉氣化與SNCR相結合以及催化燃燒等方法降低NOxSOx以及CO排放;探索兼顧煙氣溫降、顆粒物高效脫除系統的優化途徑。將節能管控、富氧煅燒、分級燃燒以及顆粒物分離等節能減排共性關鍵技術在3200 t/d水泥爐窯上完成工業示範。這些研究成果對于工業爐窯節能減排技術的研發及工程應用具有重要意義。 

  相关的研究成果发表期刊論文52篇(發表于FuelPowder TechnologyEnergy FuelsJournal of Thermal Analysis and Calorimetry等期刊),申请專利49項(授權13項),同時,應國內期刊《潔淨煤技術》編輯部邀請,組織2020年第5潔淨燃燒與工業爐窯節能減排技術刊(http://www.chinacaj.net/i,3,12161,0.html)。該科研工作得到國家“十三五”重點研發計劃應用示範類項目水泥爐窯的高能效低排放關鍵技術研發與工業示範(2016YFB0601500)的支持。 

 

  (a)

 

  (b)節點1:AQC鍋爐;2:篦冷機;3:回轉窯;4:分解爐;5:五級懸浮預熱器;6:SP鍋爐;7:生料磨系統;8:余熱電站。

  1 a)新型幹法水泥熟料生産線工藝流程;(b)水泥爐窯流程網絡 

 

  圖2 炉窑物质流与能量流的节能管控平台

 

  圖3 水泥分解炉上下联合喷氨优化脱硝技术工业示范

 

  圖4 用于分解炉分级燃烧的煤粉气化炉(左侧设备)

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