13、锅炉高效低污染燃烧技术

1、PAGE PAGE 21西安交通通大学科科技项目目选编目目录TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc212277673 1、锅炉炉高效低低污染燃燃烧技术术 PAGEREF _Toc212277673 h 2 HYPERLINK l _Toc212277674 2、拟先先进燃烧烧理论研研究 PAGEREF _Toc212277674 h 8 HYPERLINK l _Toc212277675 3、液幕幕床湿法法烟气脱脱硫技术术 PAGEREF _Toc212277675 h 10 HYPERLINK l _Toc212277676 4、锅炉炉水动力力学及传传热特性性研究

2、PAGEREF _Toc212277676 h 111 HYPERLINK l _Toc212277677 5、锅炉炉材料及及长期服服役安全全性能保保障关键键技术 PAGEREF _Toc212277677 h 112 HYPERLINK l _Toc212277678 6、饱和和蒸汽汽汽轮机设设计的关关键技术术 PAGEREF _Toc212277678 h 15 HYPERLINK l _Toc212277679 7、蒸汽汽发生器器水力特特性及其其传热强强化 PAGEREF _Toc212277679 h 166联 系 人：林林 艺、殷秋萍萍联系电话话：05512-5822861109、5

3、822861105电子邮箱箱：、1、锅炉炉高效低低污染燃燃烧技术术成果简介介：1、一次次风折边边型夹心心风燃烧烧器设计计技术西安交大大负责承担担的国家家科技攻攻关项目目“夹心风风燃烧器器的研制制”，实现现了以下创创新：（11）充分分发挥向向火侧一一次风的的着火优优势，形形成稳定定着火源源的煤粉粉着火稳稳定性；（2）提提出强湍湍动、迎迎向炉内内上游高高温气流流的折边边型一次次风喷口口新结构构及空气气动力参参数；（33）发明明了着火火稳定性性好、适适应于不不同煤种种的、型一次次风折边边型夹心心风燃烧烧器。该该成果在在江西、广西、河南、四川、陕西等等电厂550MWW-1000MWW机组的的锅炉上上得

4、到了了成功的的应用，在在燃烧劣劣质烟煤煤、贫煤煤和无烟烟煤时锅锅炉燃烧烧稳定，炉炉膛温度度显著提提高，锅锅炉燃烧烧效率约约提高33%44%，锅锅炉负荷荷率、可可调率明明显提高高，取得得了显著著经济效效益和社社会效益益。该研究成成果获国国家“六六五”科科技攻关关成果奖奖，19987年年获国家家发明三三等奖， 19888年被被国家教教委列为为“六五”以以来经济济效益超超过10000万万元的九九个项目目之一，并并获国家家发明专专利。2、可调调水平浓浓、淡燃燃烧技术术为解决我我国低质质煤稳定定着火、燃烧和和低负荷荷调峰能能力及降降低烟气气中NOOx ，119877年西安安交大提提出变异异煤粉浓浓度燃烧

5、烧器的构构思并开开始研究究。该技技术主要要是针对对四角布布置直流流式燃烧烧器，提提出了一一种新型型燃烧器器结构，使使得一次次风气流流在水平平方向上上向火侧侧和背火火侧分别别为浓、淡燃烧烧；研发发出一种种简单低低阻的煤煤粉浓缩缩器，实实现了向向火侧高高煤粉浓浓度、高高温和高高湍动度度的稳定定着火，解解决了低低质煤稳稳定燃烧烧的问题题，并具具有较好好的低负负荷稳定定燃烧性性能和降降低NOOx 的的作用。在背火火侧实现现低煤粉粉浓度、低温燃燃烧，这这可防止止煤粉气气流刷墙墙结焦的的问题。在此基基础上，又又进一步步开发了了可调水水平浓淡淡煤粉浓浓度的调调峰型燃燃烧器，实实现机组组负荷变变化情况况下，向

6、向火侧和和背火侧侧煤粉浓浓度比例例的灵活活调节，使使锅炉保保持在最最佳煤粉粉浓度比比例的状状态下运运行，从从而提高高锅炉运运行的经经济性和和安全性性。3、WRR宽调节节比燃烧烧器设计计技术WR宽调调节比燃燃烧器是是用于大大容量电电站锅炉炉实现浓浓淡燃烧烧、调节节锅炉负负荷、降降低烟气气中NOOx的一一种新型型煤粉燃燃烧器，适适用于四四角布置置直流式式煤粉燃燃烧器组组织上下下浓淡燃燃烧。西西安交大大和上海海锅炉厂厂有限公公司已经经在该领领域展开开合作，针针对引进进型宽调调节比燃燃烧器的的结构，对对关键技技术进行行消化、吸收和和提高，使使该燃烧烧器达到到国内自自主设计计和生产产的能力力。经大大量的

7、热热态试验验研究，已已在3000MWW机组锅锅炉的设设计、生生产、运运行中得得到了应应用，并并取得以以下成果果：（1）得得到宽调调节比燃燃烧器燃燃烧晋东东南无烟烟煤和陕陕西贫煤煤时一次次风平均均煤粉浓浓度和浓浓、淡侧侧煤粉浓浓度比例例的最佳佳值，提提出了组组织煤粉粉燃烧时时存在最最佳煤粉粉浓度的的理论，开开发了该该燃烧器器组织浓浓淡燃烧烧的技术术关键；（2）得得到该燃燃烧器组组织炉内内燃烧时时沿炉膛膛高度和和宽度的的温度分分布和热热负荷分分布的规规律，为为工程技技术提供供科学依依据；（3）得得出了该该燃烧器器组织炉炉内燃烧烧时碳粒粒沿炉高高的燃烧烧过程和和变化规规律，为为锅炉整整体布置置设计提

8、提供了依依据。4、轴向向叶片旋旋流式煤煤粉燃烧烧器多年来，我我国电站站锅炉的的燃烧设设备主要要以直流流式四角角切圆燃燃烧器为为主，作作为锅炉炉的另一一种燃烧烧设备旋流流燃烧器器在我国国发展相相对较慢慢。六、七十年年代我国国投运的的2000MW以以上机组组的旋流流燃烧器器煤粉炉炉大多数数是从原原苏联引引进的。这些引引进机组组中锅炉炉的燃烧烧器结构构主要为为双蜗壳壳旋流燃燃烧器和和切向叶叶片旋流流燃烧器器，它们们的主要要特点是是结构简简单，制制造、运运行方便便，炉膛膛出口气气流偏差差小，在在煤质稳稳定、锅锅炉负荷荷不变的的情况下下基本能能维持运运行，但但这种燃燃烧器存存在以下下几个缺缺点：（1）旋

9、旋流强度度不能调调节或调调节范围围很小，对对锅炉负负荷变化化适应性性差；（2）燃燃烧器出出口煤粉粉分配极极不均匀匀（一般般煤粉浓浓度分布布的不均均匀性系系数达00.4550.49），引引起锅炉炉燃烧不不稳定；（3）煤煤种适应应性差，阻阻力大。所以在在煤种和和锅炉负负荷稍有有变化时时就要投投油助燃燃，运行行经济性性很差，更更不能满满足用电电峰谷差差变化时时的低负负荷运行行。（4）该该燃烧器器的二次次风采用用径向进进风的大大风箱，在在二次风风箱出口口的二次次风管与与一次风风管的夹夹层通道道内加装装轴向叶叶片，轴轴向叶片片的调节节机构在在二次风风管外，避避免了二二次风叶叶片调节节机构受受热膨胀胀卡死

10、的的问题，从从根本上上解决了了旋流燃燃烧器的的调节问问题。因因此，可可根据燃燃料的特特性在00 900的范范围内灵灵活调节节轴向叶叶片的开开度，使使之产生生不同的的旋流强强度和中中心回流流区，扩扩大煤种种适应性性和提高高锅炉低低负荷运运行的调调节能力力。轴向叶片旋流式煤粉燃烧器结构图和在200MW锅炉炉膛实测流场图经大量的的试验研研究和工工业性试试验得到到了设计计该燃烧烧器完整整的结构构参数和和空气动力参数数，并在在200MMW机组组锅炉上上得到了了推广应应用。该该成果119944年在清清河电厂厂2000MW机机组的锅锅炉上得得到应用用，燃烧烧铁法劣劣质烟煤煤时机组组负荷在在60时不需需投油助

11、助燃，仍仍能稳定定燃烧，年年节约助助燃油1120000多吨吨，年直直接经济济效益110800多万元元，并大大大减少少了机组组事故，提提高了机机组运行行的经济济性和安安全性。19994年该该燃烧器器又先后后成功地地应用在在山西漳漳泽电厂厂四台2200MMW机组组锅炉上上，燃烧烧山西漳漳泽贫煤煤时，锅锅炉在550负负荷下运运行不需需投油助助燃能稳稳定运行行。19996年年获山西西省电力力工业局局科技成成果二等等奖.5、煤粉粉浓淡燃燃烧和低低NOXX旋流燃燃烧技术术在用轴向向叶片旋旋流式煤煤粉燃烧烧器解决决了辽宁宁清河发发电厂和和山西漳漳泽发电电厂引进进前苏联联的2000MWW机组的的燃烧稳稳定性等

12、等问题的的同时，西西安交大大开发的的旋流燃燃烧器技技术进行行了深入入的研究究，得到到了空气气分级周周向煤粉粉浓淡燃燃烧的低低NOXX燃烧器器的空气气动力参参数和结结构参数数等重要要设计数数据，并并在江苏苏利港电电厂、宁宁夏石嘴嘴山电厂厂得到了了应用。通过试试验研究究总结提提出了一一种新型型径向浓浓淡式旋旋流燃烧烧器，并并获得了了发明专专利（ZZL033134431771）。在西安安交大11MW的的热态试试验炉上上组织了了热态试试验研究究，得到到了组织织高效低低NOXX燃烧的的重要科科学数据据和设计计参数。这些新新型旋流流燃烧器器技术的的开发，对对我国大大容量高高参数机机组锅炉炉技术的的进步和和

13、发展将将起到积积极的推推动作用用。6、W形形火焰锅锅炉的设设计技术术研究W形火焰焰锅炉是是国内引引进美国国福斯特特惠勒公公司的技技术，其其特点是是煤粉空空气混合合物经旋旋风分离离式燃烧烧器或惯惯性分离离式燃烧烧器浓缩缩后从拱拱顶喷入入炉内，分分级二次次风从两两侧墙送送入。由由于浓煤煤粉气流流从拱顶顶喷入炉炉内后向向下运动动，所以以其浓度度可以较较常规燃燃烧器高高得多，这这对组织织无烟煤煤的着火火和燃烧烧是很有有利的。但若组组织不好好则易出出现气流流短路，引引起超温温和结焦焦。为了能更更好地掌掌握W形形火焰锅锅炉的设设计、运运行参数数，优化化设计，西西安交大大组织了了炉内冷冷态模化化试验、旋风分

14、分离式煤煤粉燃烧烧器的气气固两相相流试验验，得出出了一套套可供工工业设计计运行的的结构参参数和空空气动力力参数。并率先先提出了了组织形燃烧烧火焰的的构思，经经实验得得到了实实现形形燃烧火火焰工况况的空气气动力参参数和结结构参数数。目前前正在开开发拱上上分级送送风技术术，以求求降低NNOX的的排放。7、大容容量锅炉炉炉膛出出口气流流偏差的的原因分分析及对对策近年来，我我国的电电力工业业以前所所未有的的发展速速度增长长，大量量的大容容量火电电机组投投入运行行。但大大容量机机组投运运以来出出现的突突出问题题是锅炉炉炉膛结结渣，出出口水平平烟道左左右两侧侧烟温差差及流速速偏差大大，过热热器和再再热器局

15、局部超温温爆管等等更为突突出。本研究对对大容量量锅炉炉炉膛出口口气流偏偏差的原原因进行行了详细细的理论论分析和和实验研研究，找找到了炉炉膛出口口残余旋旋转的动动力源，提提出了削削弱该动动力源的的措施，建建立了炉炉膛出口口残余旋旋转强度度的基本本关联式式及消旋旋数值计计算软件件。在研研究基础础上，在在国内首首次提出出用反切切与正切切射流的的旋转动动量流率率矩之比比XJ这这个无量量纲准则则数来作作为炉内内燃烧空空气动力力工况的的基本判判据，即即用反切切动量流流率来消消除炉膛膛出口的的残余旋旋转，减减小炉膛膛出口烟烟温和汽汽温偏差差。该成成果19999年年通过国国家机械械工业局局组织的的技术鉴鉴定：

16、专专家认为为用反正正切动量量流率矩矩之比的的无量纲纲准则数数控制偏偏差，在在国内外外均属首首次，达达到国际际先进水水平。8、6000MWW褐煤锅锅炉炉内内空气动动力工况况及燃烧烧器的研研究为了开发发国产大大容量锅锅炉技术术，上世世纪800年代初初，国内内引进了了有十字字风和周周界风燃燃烧褐煤煤的6000MWW锅炉技技术，并并组织对对引进技技术的消消化、吸吸收和提提高的技技术研究究工作，通通过组织织炉内冷冷态实验验和燃烧烧器模化化实验，掌掌握了该该锅炉和和燃烧器器的关键键技术，为为国产化化设计提提供了可可靠的科科学数据据。该研研究成果果19778年获获全国科科技大会会奖。9、循环环流化床床型高温

17、温热风炉炉系统热风炉广广泛用于于农产品品、食品品、医药药药品、化工原原料、轻轻重工业业产品的的加热除除湿，还还可用于于各种设设施的加加热以及及库房除除湿等。现有燃燃煤热风风炉大都都采用水水平往复复炉和链链条炉，存存在诸如如热效率率低、使使用寿命命短、体体积庞大大等缺点点；产生生的热风风温度一一般在3300左右，燃燃烧效率率不到550；燃用煤煤种单一一，主要要以优质质煤为热热源，煤煤种适应应差；使使用寿命命短，一一般不到到3年；维护和和运行费费用昂贵贵；污染染严重，脱脱硫效率率低，氮氮氧化物物排放高高达6000110000mg/Nm33；运行行不稳定定，负荷荷调节范范围小，负负荷不能能太低等等。

18、而循环流流化床锅锅炉燃料料适应性性广，可可以燃用用优质煤煤，也可可以燃用用各种劣劣质燃料料，如高高灰煤、高硫煤煤、泥煤煤等；染染排放物物低，脱脱硫效率率高达990以以上，氮氮氧化物物排放只只有5001550pppm；炉炉膛单位位截面积积的热负负荷高，可可以到达达并超过过煤粉炉炉，因此此锅炉所所耗金属属少，造造价便宜宜；运行行维修费费用低；负荷调调节范围围大，负负荷调节节快，一一般负荷荷在500情况况下仍然然可以稳稳定运行行；投资资和运行行费用适适中，和和配有脱脱硫设备备的煤粉粉锅炉相相比，可可以降低低15200。因因此采用用循环流流化床设设计一种种热风洁洁净、温温度高、设备运运行稳定定和维护护

19、费用低低、效率率高、使使用寿命命长及无无污染的的热风炉炉，是一一项适应应工业发发展要求求的具有有重要意意义的技技术成果果。为了弥补补现有水水平往复复炉、链链条炉等等热风炉炉燃烧效效率低、污染严严重的缺缺点，本本发明采采用循环环流化床床技术对对热风炉炉进行设设计。基基于上述述原则本本发明的的目的在在于，提提出一种种新型的的循环流流化床热热风炉系系统，能能使热风风炉达到到热风洁洁净高温温、节能能环保、经济可可靠的要要求。本本发明的的独特之之处还在在于：（1）炉炉膛水冷冷壁采用用直流锅锅炉形式式，盘绕绕一次上上升管，在在炉膛内内增加了了受热面面，可以以使整体体结构更更加紧凑凑，同时时可以防防止高温温

20、烟气直直接冲刷刷炉墙，降降低了炉炉墙温度度，从而而可以延延长炉墙墙寿命并并且减少少高温耐耐热钢的的使用；在二次次风附近近引入从从尾部抽抽出的烟烟气，进进行烟气气再循环环，实现现低温燃燃烧，并并达到调调整炉膛膛出口烟烟温、强强化烟气气侧传热热和实现现快速负负荷调节节等要求求，降低低锅炉运运行费用用；（2）在在空气预预热器部部分采用用加入扰扰流子(扭片)的办法法，达到到强化传传热的目目的；（3）采采用间壁壁式加热热装置，可可以保证证热风的的清洁度度；（4）此此外，经经过对系系统各部部分进行行详尽的的计算和和优化布布置，针针对不同同装置温温度的不不同来选选择钢材材，尽可可能减少少昂贵的的耐热钢钢的使

21、用用，可以以在保证证装置强强度的基基础上最最大限度度的减少少成本。因此，该该发明设设计的循循环流化化床热风风炉是一一种热风风清洁、风温高高、投资资小的适适应现代代化发展展要求的的高效节节能型热热风炉。其特点点如下：（1）可可以提供供高达5550的洁净净热风；（2）结结构简单单、有效效，钢材材耗量小小，制造造成本低低；（3）采采用了一一系列强强化换热热措施，排排烟温度度低，热热效率高高；（4）由由于炉内内处于相相对较低低的燃烧烧温度，因因此氮氧氧化物排排放减少少，具有有一定的的环保优优势。10、用用于实现现城市生生活垃圾圾高效洁洁净燃烧烧的新型型复合循循环流化化床系统统目前，我我国的城城市生活活

22、垃圾的的年产量量已经达达到1.5亿吨吨左右，累累积量则则在600亿吨以以上，而而到20010年年时中国国城市垃垃圾将达达3.77亿吨。据专家家统计全全国现有有6688个市，三三分之二二都在垃垃圾环带带的包围围中。目目前，一一方面我我国城市市生活垃垃圾年产产生量在在迅速增增长，另另一方面面我们有有效处理理垃圾的的方法还还不多，垃垃圾处理理技术还还很落后后，真正正符合国国家环境境控制标标准和建建设标准准的垃圾圾无害化化处理率率仅有225%左左右。而而且垃圾圾长期大大量堆积积，给环环境带来来了极大大的危害害。垃圾焚烧烧是通过过高温燃燃烧减少少可燃废废物，将将垃圾变变成惰性性残余物物。垃圾圾焚烧处处置

23、具有有显著的的特点，即即减容减减量效果果明显，一一般减容容80900；无无能彻底底地消除除细菌、病毒、氨气、有机质质废气，并并能使有有害气体体和烟尘尘通过净净化处理理达到环环保要求求；适应应能力较较强，只只要垃圾圾的热值值达到333444kJ/kg以以上就具具有利用用价值；节约场场地，运运行费用用低。但是，垃垃圾焚烧烧也存在在一些缺缺点，如如：（1）一一次性投投资大，投投资回收收周期长长；传统统的焚烧烧技术难难以保证证焚烧处处理的无无害化程程度，也也难以适适应生活活垃圾因因季节和和气候变变化而导导致生活活垃圾中中热值、水分含含量的变变化；（2）而而且，如如果焚烧烧技术不不先进，配配套设备备不完

24、善善，生活活垃圾的的焚烧容容易产生生严重的的二次污污染，这这种污染染主要体体现在焚焚烧后尾尾气的排排放上，如如排放废废气中的的烟尘、排烟黑黑度、一一氧化碳碳、二氧氧化硫等等污染物物严重超超标，更更令人担担忧的是是焚烧厂厂排放废废气中的的二噁英英类物质质严重超超标。为此，特特别针对对城市生生活垃圾圾焚烧过过程中二二噁英的的产生以以及为达达到高效效燃烧的的目的，对对循环流流化床垃垃圾焚烧烧炉进行行了创新新设计。提出一一种新型型复合循循环流化化床系统统，用于于实现城城市生活活垃圾的的高效、洁净焚焚烧。为为了实现现上述目目的，本本发明从从延长固固体颗粒粒炉内停停留时间间和强化化燃烧两两方面出出发，在在

25、外循环环的基础础上附设设内循环环以形成成物料的的高温复复合循环环。11、 撬装式式燃油超超临界压压力直流流注汽锅锅炉在石油工工业中，把把蒸汽锅锅炉(注注汽锅炉炉)产生生的蒸汽汽注入油油井中以以提高采采油率，是是原油常常用的热热采方法法之一。由于所所需出口口蒸汽压压力变化化范围较较大（从从6MPPa到220MPPa），所所需出口口蒸汽干干度变化化也较大大（从550%到到1000%），且且需要撬撬装和便便于运输输，因而而只有采采用结构构简单的的直流锅锅炉才能能满足这这些要求求。目前前国内外外注汽直直流锅炉炉出口压压力均为为亚临界界压力，最最高达到到20MMPa左左右，尚尚未见生生产出超超临界压压力

26、注汽汽锅炉的的报道。为了进一一步提高高油田采采油率，有有必要研研制开发发超临界界压力注注汽锅炉炉。为此此，在综综合考虑虑火电厂厂超临界界压力直直流锅炉炉所遇到到的问题题的基础础上，于于19998年在在国内首首次开发发成功了了燃油超超临界压压力直流流注汽锅锅炉（226MPPa，3390）。开发出了了可靠运运行的超超临界压压力注汽汽锅炉方方案及系系统，并并着重解解决了受受热管内内的工质质流量脉脉动问题题、工质质传热恶恶化问题题、管内内积盐问问题、水水质和水水处理系系统等问问题。所所设计的的系统紧紧凑，不不仅能满满足采油油工作地地点不断断变换的的需要，而而且方便便运输。在超临界界压力注注汽锅炉炉的受

27、热热面布置置上采用用了辐射射受热面面和对流流受热面面两级布布置，工工质与烟烟气流动动方向总总体是逆逆向流动动。这样样布置有有利于提提高换热热，同时时有效地地减少了了受热面面的分级级，使锅锅炉结构构紧凑、实用，而而且工质质侧流动动阻力较较低，降降低了克克服阻力力的能耗耗，提高高了系统统的经济济性。其其中，辐辐射受热热面总体体呈圆筒筒形，与与长方形形炉膛相相比，其其对称性性提高，具具有以下下优点：（1）可可以保证证炉膛水水冷壁受受热均匀匀，防止止热偏差差出现；（2）可可以防止止烟气死死区的出出现，使使得辐射射受热区区内烟气气的流动动更为顺顺畅，减减少烟风风阻力；（3）圆圆筒形炉炉膛的结结构强度度、

28、稳定定性更好好，更适适应于频频繁移动动。对流流受热面面为一梯梯形结构构，沿烟烟气流向向其横截截面不断断缩小，这这样设计计最大程程度地保保证了横横向冲刷刷对流管管束的烟烟气流在在各个截截面上取取得一致致的烟速速，使得得对流受受热管受受热均匀匀。为了减少少炉墙的的散热损损失，提提高锅炉炉的效率率，本发发明采用用了三层层炉墙结结构，不不仅具有有优良的的保温性性能，而而且整个个炉墙轻轻便适用用，方便便运输和和安装，非非常适用用于油田田的热采采驱油，可可进一步步提高采采油率，增增加油田田的经济济效益。 12、工工业锅炉炉型煤技技术我国的能能源储备备特征决决定了短短期内我我国还无无法改变变对煤炭炭资源的的

29、依赖，根根据国家家的中长长期能源源发展规规划，至至20550年，煤煤炭在我我国能源源消费中中的比重重仍高达达50%。但是是，大量量燃煤带带来严重重的环境境污染问问题。为为解决我我国大量量工业锅锅炉的SSO2排排放问题题，国务务院19998年年颁发了了城区禁禁烧散煤煤令，随随后各级级政府相相继出台台了禁烧烧散煤的的具体执执行时间间表。虽虽然一些些发达地地区已经经开始将将天然气气、重油油等作为为工业锅锅炉燃料料，但是是我们必必须看到到，要在在全国范范围内尤尤其是一一些经济济欠发达达地区禁禁烧散煤煤而推行行液化气气、天然然气等清清洁燃料料是有很很大难度度的。而而型煤作作为燃料料比液化化气、油油等燃料

30、料价格低低廉很多多。随着煤矿矿生产机机械化水水平提高高，炭块块率也相相应降低低，煤炭炭市场就就形成了了炭块供供不应求求，粉煤煤堆积如如山的状状况，大大量价格格低廉的的粉煤为为型煤生生产提供供了充足足的原料料。以粉粉煤为原原料生产产型煤，可可以进一一步降低低型煤生生产成本本。因此，型型煤产业业在我国国应该说说有着广广阔的市市场前景景。国家家环保部部门已于于20000年开开始在全全国全面面推广工工业型煤煤以解决决我国严严重的大大气污染染问题，这这为我国国工业型型煤产业业的发展展提供了了一个良良好契机机。从燃燃烧效果果看，型型煤相对对散煤的的优势更更为明显显：（1）虽虽然型煤煤看起来来与空气气接触面

31、面积比散散煤小，但但实际上上它的孔孔隙率比比散煤均均匀的多多，一般般为200%330%，无无论是园园柱状的的或是球球状的型型煤，其其表面都都比较规规整、光光滑，燃燃烧时火火苗从园园柱体或或球体孔孔隙中窜窜出，火火焰比燃燃烧散煤煤均匀稳稳定；（2）可可使空气气过量系系数明显显降低，炉炉渣含炭炭量也可可减少，从从而减少少了排烟烟和机械械不完全全燃烧损损失，因因此可以以提高锅锅炉效率率5%13%左右；（3）减减少了漏漏煤量，相相对燃烧烧散煤可可有100%220%左左右节煤煤率；（4）反反应活性性比散煤煤高；（5）使使燃料燃燃烧更充充分，苯苯并芘（致致癌物）排排放量大大大减少少；（6）烟烟尘排放放量大

32、幅幅减少；（7）固固硫剂使使SO22排放浓浓度显著著降低。综合以上上型煤诸诸多优点点可以看看出，以以型煤代代替散煤煤供工业业锅炉燃燃用，不不仅是解解决煤烟烟型大气气污染的的有效措措施，也也是改善善燃烧、提高锅锅炉效率率、节约约能源的的有效措措施。而而且，不不再需要要另设除除尘、脱脱硫装置置，大大大减少了了锅炉的的制造成成本和报报价，具具有良好好的经济济效益。目前，国国内已有有8t/h以下下的型煤煤锅炉生生产厂家家，但是是对量大大面广的的10tt/h以以上的大大型型煤煤锅炉目目前国内内还是空空白，而而其市场场前景巨巨大，相相对工业业散煤锅锅炉和燃燃油燃气气炉在经经济性和和环保性性能上更更具优势势

33、，更易易为用户户和国家家职能部部门接受受（成本本低，节节能，环环保），也也能获得得国家相相关政策策的支持持。目前，西西安交大大已经开开发出了了4个系系列的型型煤和生生物质型型煤配方方（已申申请国家家发明专专利），并并开发出出了100t/hh以下的的系列型型煤锅炉炉。作为为面向更更大市场场的大型型型煤锅锅炉，希希望能与与国内相相关企业业进行联联合开发发，将其其尽快推推向市场场。合作作方式：联系人：余海荭荭电话：133338669644392、拟先先进燃烧烧理论研研究成果简介介：1、先进进燃烧理理论之煤的的超临界界水热燃燃烧长期以来来，燃煤煤是主要要的能源源消费方方式，但但是传统统的火焰焰燃烧存存

34、在着以以下不足足：燃烧烧过程存存在不可可逆的化化学火用用损失，造造成能量量品位损损失增大大，最终终导致能能量转化化率降低低；伴随随燃煤过过程排放放的SOOx 、NOxx和烟尘尘等是我我国大气气污染的的主要来来源，这这与能源源环境相相容协调调发展的的指导思思想相悖悖离。针针对这种种现状，国国内外学学者提出出了多种种洁净煤煤发电技技术，但但它们都都是以火火焰燃烧烧方法为为基础的的，不能能从根本本上杜绝绝污染物物的排放放。超临界水水热燃烧烧技术是是解决这这诸多问问题的有有效手段段，煤的的超临界界水热燃燃烧技术术是利用用水在超超临界状状态下所所具有的的特殊性性质，以以超临界界水为介介质进行行煤粉燃燃烧

35、。水水热燃烧烧和火焰焰燃烧的的根本区区别在于于两种情情况下氧氧气存在在的介质质不同：（1）普普通燃烧烧条件下下，氧气气（或空空气）与与反应物物为气固固异相反反应，两两者间存存在相界界面，燃燃烧速度度和燃尽尽程度受受到传质质阻力的的约束；（2）在在水热燃燃烧条件件下，超超临界水水能使空空气或氧氧气与有有机物以以任意比比例混溶溶，反应应速度不不再受氧氧的传质质控制。在燃烧烧过程中中，煤中中的灰渣渣等将在在水中沉沉积，不不会随“烟烟气”进进入到大大气中；（3）水水热燃烧烧的最终终气相产产物为CCO2和N2（用空空气作氧氧化剂），通通过分离离后可以以收集CCO2，不仅仅有效控控制了CCO2的排放放，还

36、可可以通过过出售CCO2副副产品取取得一定定的经济济效益；反应产产生的大大量热能能可用于于发电。其优越越性归纳纳如下：水热燃燃烧可有有效地利利用燃料料的化学学火用，能能量转化化效率高高；燃烧过过程为无无焰燃烧烧，没有有可见光光的光能能损失；环境友友好，不不需要昂昂贵的脱脱硫脱硝硝设备；二氧化化碳可以以较容易易地分离离处置或或利用。西安交大大在超临临界水热热燃烧技技术研究究方向已已取得如如下进展展：(1) 在自建建的连续续式反应应系统上上开展了了煤炭超超临界水水热燃烧烧的实验验研究，研研究表明明：在反反应时间间为1220s左左右时，煤煤炭固体体的减失失率达到到90%以上，煤煤炭中的的大部分分有机

37、物物被氧化化分解。气相产产物为二二氧化碳碳和氮气气，没有有H2S、SSOx、NOxx等有害害气体。在归纳纳反应数数据的基基础上得得到了煤煤炭消失失动力学学，并深深入到煤煤的微观观结构探探讨其反反应机理理和反应应路径；(2) 研究了了煤炭中中污染源源元素硫硫、氮在在燃烧过过程中的的迁移规规律：赋赋存于煤煤炭固体体中的有有机硫在在反应中中逐步向向液相迁迁移，转转化途径径为：SS2-SS2O32-SSO32-SSO42-，不不同价态态的硫元元素最终终溶于反反应液中中形成酸酸根离子子；煤炭炭中氮元元素的燃燃烧产物物以液相相产物氮氮(酸根根离子)、气相相产物氮氮(氮气气)两种种形态存存在，未未完全燃燃烧

38、氮滞滞留在固固态残渣渣中。其其中，有有机氮以以超临界界水为介介质燃烧烧时，其其中间产产物为氨氨(NHH3)，氨氨的进一一步氧化化比较困困难，是是氧化反反应的速速度控制制步骤；(3) 利用正正、反平平衡方法法进行了了反应系系统的热热分析，在在本实验验条件下下(300MPaa、6000、75ss)，系系统热效效率可达达80%以上，经经系统优优化后热热效率将将会进一一步提高高。前景展望望：煤的的SCWWO作为为一种替替代燃烧烧技术，将将能量的的高效转转化利用用与除尘尘、脱硫硫脱硝、二氧化化碳的分分离控制制集成一一体，具具有常规规火焰燃燃烧技术术无法比比拟的环环境效益益和经济济效益。但是，从从实验室室

39、研究到到中试装装置再放放大到大大容量的的发电系系统还存存在一系系列的问问题需要要进一步步解决：如在超超临界水水中，如如何选择择反应管管材料来来防止腐腐蚀？如如何带走走产生的的灰渣？如何在在超临界界区设计计高效换换热器？如何匹匹配不同同的热力力设备，进进行能量量利用系系统的优优化等等等，都需需要进一一步更细细致的研研究。2、先进进燃烧理理论之工业业废气的的化学链链燃烧技技术（CCLC）研研究化学链燃燃烧（CCLC）在在20世世纪800年代就就被提出出来作为为常规燃燃烧的替替代技术术。其基基本原理理是将传传统的燃燃料与空空气直接接接触的的燃烧反反应借助助于载氧氧剂（OOxyggen Carrrie

40、er，OOC）的的作用分分解为两两个气固固反应，一一方面利利用载氧氧剂分离离空气中中的氧，另另一方面面载氧剂剂将分离离的空气气中的氧氧传递给给燃料，进进行燃料料的无火火焰燃烧烧。其技技术原理理示意图图如图所所示：化学链燃燃烧方式式与传统统的火焰焰燃烧方方式相比比具有以以下优点点：（1）火火力发电电技术，能能源利用用效率还还可提高高355%；（2）为为无焰燃燃烧技术术，燃烧烧过程中中无可见见光损失失；（3）燃燃烧过程程中和空空气不直直接接触触，从根根本上杜杜绝了燃燃料型、热力型型NOxx的产生生；（4）燃燃烧产物物为COO2和水蒸蒸气，CCO2没有被被N2稀释，可可以通过过冷凝水水蒸气的的方法回

41、回收利用用，不需需要额外外能量和和常规的的分离装装置。相相比带有有CO22分离装装置的112000级燃燃气蒸蒸汽联合合循环IGCCC热力力系统，效效率又可可因此提提高高55100%。因因此，化化学链燃燃烧技术术是解决决能源与与环境问问题的创创新性突突破口。国内外对对化学链链燃烧技技术的研研究最先先采用的的是气体体燃料，包包括甲烷烷、一氧氧化碳、氢气、合成气气和煤气气化产物物等。而而目前美美国一些些研究机机构已经经证明了了煤、萘萘等固体体燃料进进行化学学链燃烧烧的可行行性，扩扩大了此此技术的的应用范范围。针针对目前前大量存存在的工工业废气气如焦炉炉煤气、高炉煤煤气、通通风瓦斯斯等，西西安交大大已

42、经开开始进行行了面向向商业化化应用的的化学链链燃烧技技术的研研究，基基本掌握握了其技技术路线线，开发发设计了了相应的的实验系系统，并并已开始始进行试试验系统统的搭建建工作。我国焦炉炉煤气、高炉煤煤气、通通风瓦斯斯等低品品位能源源排放量量大（仅仅山西省省每年排排放的焦焦炉煤气气即达2200亿亿m3以上）、回收利利用少、大量排排空，不不仅造成成了稀缺缺资源的的极大浪浪费，同同时对环环境也造造成极大大的污染染（甲烷烷的温室室效应是是二氧化化碳的220多倍倍！）。以化学学链燃烧烧技术为为核心的的能量转转化利用用系统一一旦实现现工业化化应用，不不仅可以以高效、清洁地地利用常常规气体体燃料发发电，而而且可

43、以以在有效效地利用用工业废废气的反反应热，实实现废气气的资源源化利用用，实现现环保效效益和经经济效益益双丰收收。联系人：余海荭荭电话：133338669644393、液幕幕床湿法法烟气脱脱硫技术术成果简介介：该项项目主要要的目的的是研发发我国自自主知识识产权的的湿法烟烟气脱硫硫技术，由由西安交交大首次次提出了了“液幕幕式石灰灰石石膏膏法烟气气脱硫技技术”，其其主要思思路是将将含有SSO2的烟气气通过顺顺流或逆逆流的方方法穿过过用一定定压力喷喷起的石石灰石浆浆液液幕幕，在此此过程中中SO22被溶解解于石灰灰石浆液液中经化化学反应应生成CCa(HHSO33)2及CaaSO33，含有有Ca(HSOO

44、3)2及CaaSO33的石灰灰浆液返返回到浆浆液池与与送入池池中的OO2进行化化学反应应生成CCaSOO4。两年年多来，西西安交大大展开了了以下研研究：（1）SSO2 溶解解的多相相相平衡衡问题及及湿法脱脱硫基础础化学分分析方法法；（2）酸酸性溶液液中石灰灰石消溶溶特性研研究；（3）液液幕式湿湿法脱硫硫中竖直直射流回回落液量量分布规规律；（4）吸吸收塔内内的流动动阻力、传热传传质规律律；（5）湿湿法烟气气脱硫浆浆液池中中气液两两相传热热与传质质规律；（6）湿湿法脱硫硫系统中中波形板板除雾器器除雾性性能试验验等有关关湿法烟烟气脱硫硫中的流流动、化化学反应应动力学学的基础础研究工工作。并并取得以以

45、下初步步成果：（1）得得到和提提出了石石灰石活活性试验验方法及及判断准准则关系系式；（2）首首次开发发出气-液-固固三相相相平衡的的计算方方法和软软件；（3）得得到了单单喷嘴、组合喷喷嘴液幕幕分布的的基本规规律和阻阻力特性性；（4）掌掌握了塔塔内气液液两相流流动、传传热规律律；（5）初初步提出出了浆池池中气液液固传热热传质的的基本关关系式；（6）得得到波形形板除雾雾器分离离特性的的重要科科学数据据。 这些应应用性基基础理论论研究成成果对建建立完善善湿法烟烟气脱硫硫的基础础理论体体系，开开发自主主知识产产权湿法法烟气脱脱硫装备备有重要要的理论论和实用用价值。该研究究成果在在重庆远远达环保保公司的

46、的电站脱脱硫项目目的设计计中得到到了应用用，并取取得了很很好的经经济和社社会效益益。20004年年经陕西西省科技技厅主持持鉴定认认为：“研研究成果果总体达达到了国国内领先先水平。石灰石石活性判判断、相相平衡计计算方法法和液幕幕床设计计达国际际先进水水平。”220055年获教教育部提提名国家家科技进进步奖二二等奖。联系人：余海荭荭电话：133338669644394、锅炉炉水动力力学及传传热特性性研究成果简介介：1、10000MMW级超超超临界界锅炉水水动力与与传热性性试验研究究对垂直内内螺纹管管和倾斜斜上升光光管内水水在亚临临界，近近邻界、超临界界、超超超临界区区的流动动传热规规律进行行试验研

47、研究，得得到了不不同工况况下的流流动传热热规律、以及发发生传热热恶化时时的壁温温飞升峰峰值。在在锅炉工工作的压压力、热热负荷、质量流流速及进进口过冷冷度范围围内，进进行螺旋旋管圈的的流动不不稳定性性实验研研究，得得到密度度波型脉脉动与压压力降型型脉动发发生的边边界条件件和各种种热工参参数对脉脉动发生生的影响响规律。开发了了10000MWW超超临临界垂直直管圈锅锅炉水动动力特性性计算程程序。2、10000MMW级超超超临界界锅炉启启动和旁旁路系统统研究在对国内内外已经经投运和和在建的的大型亚亚临界与与超（超超（临）界界机组锅锅炉启动动系统和和汽轮机机旁路系系统的设设计和运运行情况况进行广广泛调研

48、研和资料料收集分分析的基基础上，根根据超超超临界锅锅炉和汽汽轮机启启动运行行特性及及事故处处理方案案，对不不同型式式的锅炉炉启动系系统及汽汽轮机旁旁路系统统的系统统配置、优缺点点、运行行控制性性能、维维护保养养费用进进行了深深入的系系统研究究和分析析比较。并结合合我国当当前经济济社会发发展现状状、发电电设备设设计、制制造和运运行水平平以及电电网结构构与运行行特性，提提出了适适合我国国国情的的超超临临界锅炉炉启动系系统及汽汽轮机旁旁路系统统的系统统配置、选型原原则和技技术经济济分析方方法。3、10000MMW级超超超临界界锅炉启启动特性性计算研研究在建立启启动过程程工质侧侧与烟气气侧热力力参数变

49、变化数学学模型并并进行正正确求解解的基础础上，根根据超超超临界锅锅炉配备备的启动动系统的的结构特特点及汽汽机旁路路系统的的运行特特性，以以上海锅锅炉厂110000MW型垂直直管圈超超超临界界锅炉启启动过程程为研究究对象，开开发了能能够模拟拟锅炉冷冷态、温温态、热热态启动动过程的的计算机机程序，并并进行了了工程考考核和实实例计算算。4、10000MMW级超超超临界界锅炉动动态特性性研究对10000MWW级超超超临界锅锅炉在变变负荷运运行和动动态变化化过程中中蒸汽温温度的变变化特性性以及汽汽温调节节特性进进行研究究，为研研究超超超临界机机组的动动态特性性以及开开发超超超临界锅锅炉控制制系统提提供依

50、据据。5、对流流传热强强化和冷冷凝传热热强化研研究油和天然然气是含含氢的清清洁燃料料，燃烧烧后的烟烟气中会会生成体体积份额额约122220左左右的水水蒸气。采用高高效率的的冷凝换换热器可可以有效效降低燃燃气锅炉炉排烟温温度，并并使烟气气中的水水蒸气发发生冷凝凝，同时时回收显显热和潜潜热，提提高燃油油燃气锅锅炉的热热效率。我国锅炉炉热工性性能试验验和计算算模型普普遍采用用基于燃燃料低位位发热值值的热效效率分析析方法。但当烟烟气中水水蒸气冷冷凝后，基基于低位位发热值值的计算算没有明明确物理理意义，需需要提出出一种计计量潜热热的热工工性能试试验方法法和计算算模型，建建立通用用烟气中中水蒸气气冷凝传传

51、热传质质的热工工性能试试验和计计算标准准。本研研究基于于数值模模拟和热热态实验验研究研研制成功功强化烟烟气传热热与冷凝凝传质的的垂直内内翅管换换热单元元结构，该该换热单单元具有有较高的的对流和和冷凝换换热系数数，利用用该传热热单元制制造燃油油燃气热热力设备备和换热热器，可可以使设设备结构构紧凑，热热效率提提高122以上上。在理理论模型型和数值值模拟的的基础上上，我们们提出了了一种全全新的轴轴对称均均匀分布布的整体体式不等等高内翅翅片强化化传热结结构，并并以“一一种强化化对流传传热传质质的整体体式内翅翅管结构构”于220066年1月月提交了了国家发发明专利利的申请请，该发发明要点点为：（1）整整

52、体式内内翅设计计完全避避免了内内翅与母母管之间间产生接接触热阻阻；（2）其其内翅管管的翅化化比为33.388，极大大的增加加了换热热面积；（3）内内翅对管管内流体体具有极极强的扰扰动作用用，同时时管内流流体被分分割成温温度相对对均匀的的流动空空间，极极大地增增强了显显热对流流换热系系数；（4）采采用高翅翅的结构构，在具具有凝结结相变换换热的场场合，不不仅增加加凝结换换热的壁壁面，而而且翅片片直接插插入主流流温度区区，完全全破坏了了无翅片片光管的的径向温温度分布布模式，极极大地减减薄了不不凝结气气体边界界层厚度度；（5）主主流中凝凝结相只只要穿过过较薄的的不凝性性气体边边界层即即可在翅翅顶壁面面

53、上发生生凝结换换热，极极大增大大了潜热热对流换换热系数数。圆形内翅翅管横剖剖面温度度场分布布 圆形形内翅管管纵剖面面温度场场分布圆管内翅翅片的体体网格划划分 内内翅管横横剖面温温度场分分布 内翅片片凸模结结构特征征联系人：余海荭荭电话：133338669644395、锅炉炉材料及及长期服服役安全全性能保保障关键键技术成果简介介：1、锅炉炉耐热材材料基础础研究从19994年开开始，西西安交大大就开始始承担由由原机械械工业部部组织协协调的电电站锅炉炉耐热钢钢的基础础性研究究工作，从从而把电电站锅炉炉使用的的HCMM2S、T911/P991，HHCM112A，SSUPEER3004H等等新型耐耐热钢

54、种种的微观观深化试试验研究究工作推推动起来来。1999419998年间间参加并并完成“八八五”国国家重点点科技攻攻关项目目课题 “火电电设备用用钢系列列研究”之之“T991钢管管国产化化”专题题的完善善化项目目。1999820001年，主主持完成成国家电电力公司司“锅炉炉部件寿寿命管理理及机组组寿命管管理系统统研究”攻攻关项目目之子课课题“火火电厂高高温部件件温度场场应力场场分析与与计算”的的研究课课题。220011年220033年，参参加并完完成“十十五”国国家高新新技术研研究发展展（8663计划划）课题题“超超超临界发发电机组组技术选选型研究究”的研研究。本本课题于于20002年111月在

55、在北京通通过专家家验收。20003年20005年，主主持完成成“十五五”国家家高技术术研究发发展计划划(8663计划划) 子子课题“超超超临界界锅炉关关键技术术研究” 中“超超超临界界机组耐耐热材料料微观结结构基础础研究”的的研究，220055年111月在北北京通过过专家验验收。经经过十多多年的研研究，对对HCMM2S、T911/P991，TT92/P922，HCCM122A，SSUPEER3004H等等钢耐热热种的强强化和退退化机理理以及耐耐热钢的的蠕变失失效倾向向取得了了以下研研究成果果：（1）对对10CCr9MMo1VVNbNN (TT91/P911)耐热热钢的强强化机理理进行了了定性研

56、研究；（2）对对10CCr9MMo1VVNbNN (TT91/P911)耐热热钢的失失效机理理进行了了定性研研究；（3）发发现All,Tii，S等等微量元元素对国国产100Cr99Mo11VNbbN耐热热钢的强强度及塑塑性退化化具有极极其关键键的影响响，该成成果已被被冶金部部钢厂直直接用于于冶炼电电站锅炉炉耐热材材料；（4）发发现和证证实碳化化物分布布不均匀匀，粗化化、连接接和开裂裂能成为为蠕变空空洞形核核和微裂裂纹扩展展的核心心，造成成10CCr9MMo1VVNbNN出现早早期的蠕蠕变脆性性。T91/P911钢碳化化物钉扎扎位错强强化 HHCM22S(TT23/P233)钢试试样蠕变变断口

57、SSupeer 3304HH钢中的的Cu-ricch相T91/P911钢蠕变变空洞损损伤机理理 T922/P992钢的的显微组组织结构构 Suuperr3044H蠕变变70000小时时显微组组织2、锅炉炉设备失失效分析析及安全全技术研研究动力机械械与工程程研究的的目的是是经过创创新探索索理论和和方法避避免机械械设备的的过早失失效。任任何机械械设备都都通过界界面承受受内部或或外部的的环境作作用。锅锅炉受压压部件的的工作条条件尤其其如此。锅炉水水冷壁管管、过热热器、再再热器内内部承受受气液两两相流动动与传热热环境的的作用，外外部承受受气固两两相流动动与燃烧烧环境的的作用。锅炉受受压部件件均在高高温

58、、高高压、腐腐蚀的极极端服役役条件下下工作，磨磨损、疲疲劳、腐腐蚀、蠕蠕变及其其交互作作用占多多数。研研究发现现：（1）锅锅炉受压压部件材材料构成成了内、外环境境的附着着表面，并并和环境境一起构构成工作作系统；（2）锅锅炉受压压元件材材料的失失效是材材料在内内、外环环境协同同作用下下引起的的，材料料是失效效的内因因，环境境是失效效的外因因，环境境通过材材料起作作用；（3）炉炉膛截面面热负荷荷区qFF和锅炉炉容量DD的立方方根成正正比；（4）在在四角切切圆燃烧烧锅炉中中，锅炉炉容量DD增大引引起烟气气旋转动动量流率率矩M增增加。从而未来来超临界界、超超超临界火火力发电电机组向向着大容容量、超超高

59、参数数发展。随着锅锅炉容量量的增大大，锅炉炉炉膛截截面热负负荷增加加，加剧剧了结渣渣和高温温腐蚀的的倾向；随着锅锅炉容量量的增大大，炉膛膛烟气旋旋转动量量流率矩矩增加，加加剧冲蚀蚀结渣的的倾向；锅炉受受压部件件失效事事故几率率增加，对对安全研研究提出出新的挑挑战。这这需要我我们建立立综合研研究平台台，优化化团队力力量，创创立气固固两相流流动与燃燃烧、气气液两相相流动与与传热和和金属材材料协同同研究的的安全科科技研究究体系才才能解决决安全科科技研究究科学问问题。锅炉受压压管件按按热量交交换性质质分热交交换管和和非热交交换管，锅锅炉热交交换管(Boiilerr Heeat excchanngerr

60、 tuube，简简称锅炉炉管，BBoiller Tubbe)；而锅炉炉非热交交换管(Boiilerr Noon-HHeatt Exxchaangeer TTubee，简称称锅炉管管道或集集箱，BBoiller Pippingg & Heaaderr orr Booileer PPipiing)。对于于集箱、管道、弯头而而言，主主要发生生和时间间相关的的蠕变损损伤，疲疲劳损伤伤和蠕变变疲劳劳交互作作用损伤伤等失效效方式，失失效模式式简单；而锅炉炉管的失失效机理理十分复复杂，锅锅炉管中中的水冷冷壁，过过热器，再再热器和和省煤器器管，管管内存在在汽液两两相流动动和传热热的环境境，管外外存在气气固两相