国家绿色低碳先进技术成果 |锅炉燃烧智能监测与控制技术
- 2024-03-29 15:07:073183
来源：中国环保产业协会
为更好推动科技成果转化和产业化应用，落实《关于构建市场导向的绿色技术创新体系的指导意见》，加速绿色低碳技术升级，科技部社发司委托中国环境保护产业协会组织编制了《国家绿色低碳先进技术成果目录》，并于2023年9月11日正式公布。为持续宣传推广《国家绿色低碳先进技术成果目录》成果，引导绿色低碳技术发展，中国环保产业协会将陆续在官微推送目录成果信息，敬请关注。
节能减排与低碳领域
01.技术名称
锅炉燃烧智能监测与控制技术
02.适用范围
火力发电厂各容量燃煤锅炉的一次风粉在线监测、均衡分布的精细控制，尤其适用于复杂的煤质和运行负荷多变的情况。
03.技术内容
技术原理
该技术采用先进的静电感应技术对锅炉一次风粉流动参数(煤粉流速、浓度和流量分配等)进行精确在线监测，通过新型的风粉调整技术实现风粉均匀分配的在线精细控制，最终对制粉精细调整以及燃烧配风优化。该技术可改善锅炉燃烧工况，减少总风量及一次风量，从而降低排烟损失，并降低辅机电耗；燃烧均匀后，可消除炉内燃烧恶化区域，从而减少飞灰含碳量，降低燃烧产生的CO，达到高效低NOx燃烧。
主要创新点
(1)静电传感器采用与一次风管内径相同的环形设计，对风粉流动无任何扰动，无测量元件伸入管道内部，无磨损，使用寿命极高；多阵列式电极设计和多种数据处理算法有效结合，测量准确性高，稳定性强；仅靠感应煤粉自身携带的静电荷，无任何电信号或能量注入管道，被动式测量安全可靠。
(2)新型风粉均衡调整装置，基于准确可靠的风粉在线监测数据，可对风粉分配的不均衡进行在线、精细控制，彻底改变了传统方式仅能依靠人工试验测量后离线手动调整可调缩孔的落后方式，具有不卡涩、不积粉、不增加管道额外阻力、调节线性度好、配备电动执行器灵活调节等优点，是制粉系统风粉分布精细控制的有效手段。
(3)基于煤粉流速浓度的准确测量数据，通过自动计算和统计锅炉燃烧器出口风粉流动偏差，系统可对风粉偏差进行自动智能精细调节，实现各运行工况下燃烧器风粉分布均衡和输出功率的平衡。
04.节能与温室气体减排效果
锅炉风粉准确监控和燃烧精细优化后，可提高锅炉热效率约0.5%～1.0%，降低煤耗至少1.5gce/kW·h以上，NOx排放量减少10%，节省脱硝催化剂成本。从社会效益来看，按2018年全年火电发电量49249亿kW·h，每发一度电节约1.5g标准煤计算，可节约737万t煤，减少CO2排放1918万t，氮氧化物减排10%左右。对于煤炭资源的高效清洁利用、减少温室气体、减少环保成本方面具有重要的社会价值。
05.技术示范情况
目前已经在全国约50台机组上得到应用，其中包含600MW机组25台，1000MW机组10台。
该技术于2015年在国家电投平顶山发电分公司1号1000MW机组上成功应用，也是国内首台百万机组(对冲燃烧)上煤粉在线监测调平和优化的完整应用案例。该项目取得了良好的节能减排效果，风粉均衡性、燃烧恶化和CO排放等得到显著改善，锅炉效率提高0.9%，降低煤耗2.81gce/kW·h。
2017年在国家能源集团谏壁电厂13#机组(四角切圆燃烧)上得到成功应用，实施取得了显著节能减排效果，热负荷更加均匀，局部壁温超温有效改善，炉效提高0.37%，NOx降低10%以上。
2022年在国家能源集团神华九江电厂深度调峰下锅炉燃烧器燃烧状态精细控制项目中应用。首次在1000MW超超临界对冲燃烧锅炉30%深调工况下实现了燃烧器燃烧状态精细控制技术的工程应用并获得了实践，验证了该套技术在锅炉长期低负荷运行工况下，提高稳燃性能，解决受热面壁温超温、壁温偏差大、减温水用量大、两侧减温水偏差大、NOx排放增加等问题。
06.投资估算
锅炉燃烧智能监测与控制技术，包含煤粉流速浓度在线监测技术、风粉均衡调整装置、自动均衡控制系统。以600MW燃煤机组为例，煤粉流速浓度监测系统硬件投入280万元(含实施)，风粉均衡调整装置硬件投入230万元(含实施)，均衡控制系统(燃烧优化软件)投入120万元(含实施)，系统一次性投入约630万元；按年4000利用小时，年发电量24亿度分析，折算成本每千瓦投入10.5元。
系统投入后日常几乎不需人工维护，只需少量备品备件投入，几千到几万元不等，设备使用寿命在10年左右。
07.投资回收期
以600MW燃煤机组为例，按年利用4000h，年发电量24亿度分析，通过智能燃烧监测及控制技术，实现掺烧后的最优燃烧运行控制，比原有粗放的方式节省发电煤耗1.5gce/度电，年节煤3600t；减少NOx排放，年减少环保成本约128万元；降低厂用电率约10%，年节约80万元；综合降低运行成本424万元/年，投资收回期在2年以内。
08. 技术成果转化推广前景
该技术采用阵列式静电感应煤粉流速浓度技术、新型煤粉均衡调平装置和先进的精细优化控制技术，可提供全方位的煤粉智能燃烧监测、均衡控制及燃烧精细化控制解决方案，在国内外同行业处于领先地位。煤炭的高效清洁利用已经成为国家重要战略之一，我国煤电装机300MW以上机组约2000台，已实施精细化智能燃烧监测、控制及优化技术的机组占比不超3%，所以该技术在国内具有很大的市场容量和应用前景。
原标题：国家绿色低碳先进技术成果 |(八十)锅炉燃烧智能监测与控制技术