13、锅炉高效低污染燃烧技术

1、PAGE PAGE 31西安交通大学科技项目选编目录TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc212277673 1、锅炉高效低污染燃烧技术 PAGEREF _Toc212277673 h 2 HYPERLINK l _Toc212277674 2、拟先进进燃烧理理论研究究 PAGEREF _Toc212277674 h 8 HYPERLINK l _Toc212277675 3、液幕床床湿法烟烟气脱硫硫技术 PAGEREF _Toc212277675 h 110 HYPERLINK l _Toc212277676 4、锅炉水水动力学学及传热热特性研研究 PAGEREF

2、_Toc212277676 h 111 HYPERLINK l _Toc212277677 5、锅炉材材料及长长期服役役安全性性能保障障关键技技术 PAGEREF _Toc212277677 h 122 HYPERLINK l _Toc212277678 6、饱和蒸蒸汽汽轮轮机设计计的关键键技术 PAGEREF _Toc212277678 h 115 HYPERLINK l _Toc212277679 7、蒸汽发发生器水水力特性性及其传传热强化化 PAGEREF _Toc212277679 h 16联 系 人人：林 艺、殷殷秋萍联系电话：05112-55828861009、5582886100

3、5电子邮箱：linnyizjgg.stti.jjs.ccn、yyqpzjgg.stti.jjs.ccn1、锅炉高高效低污污染燃烧烧技术成果简介：1、一次风风折边型型夹心风风燃烧器器设计技技术西安交大负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、型型一次风风折边型型夹心风风燃烧器器。该成成果在江江西、广广西、

4、河河南、四四川、陕陕西等电电厂500MW-1000MW机机组的锅锅炉上得得到了成成功的应应用，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。该研究成果果获国家家“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、可调水水平浓、淡淡燃烧技技术为解决我国国低质煤煤稳定着着火、燃燃烧和低低负荷调调峰能力力及降低

5、低烟气中中NOxx ，119877年西安安交大提提出变异异煤粉浓浓度燃烧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、淡淡燃烧；研发出出一种简简单低阻阻的煤粉粉浓缩器器，实现现了向火火侧高煤煤粉浓度度、高温温和高湍湍动度的的稳定着着火，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。在在背火侧侧实现低低煤粉浓浓度、低低温燃烧烧，这可可防止煤煤粉气流流刷墙结结焦的问问题。在在此基础础上，又又进一步步开发了了可

6、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、WR宽宽调节比比燃烧器器设计技技术WR宽调节节比燃烧烧器是用用于大容容量电站站锅炉实实现浓淡淡燃烧、调调节锅炉炉负荷、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

7、吸收和提提高，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）得到到宽调节节比燃烧烧器燃烧烧晋东南南无烟煤煤和陕西西贫煤时时一次风风平均煤煤粉浓度度和浓、淡淡侧煤粉粉浓度比比例的最最佳值，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）得到到该燃烧烧器组织织炉内燃燃烧时沿沿炉膛高高度和宽宽度的温温度分布布和热负负荷分布布的规律律，为工工程技术术提供科科学依据据；（3）得出出了该燃燃烧器组组织炉内内

8、燃烧时时碳粒沿沿炉高的的燃烧过过程和变变化规律律，为锅锅炉整体体布置设设计提供供了依据据。4、轴向叶叶片旋流流式煤粉粉燃烧器器多年来，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、七七十年代代我国投投运的2200MMW以上上机组的的旋流燃燃烧器煤煤粉炉大大多数是是从原苏苏联引进进的。这这些引进进机组中中锅炉的的燃烧器器结构主主要为双双蜗壳旋旋流燃烧烧器和切切向叶片片旋流燃燃烧器，它它们的主主要特点点是结构构简单，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

9、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）旋流流强度不不能调节节或调节节范围很很小，对对锅炉负负荷变化化适应性性差；（2）燃烧烧器出口口煤粉分分配极不不均匀（一一般煤粉粉浓度分分布的不不均匀性性系数达达0.44500.499），引引起锅炉炉燃烧不不稳定；（3）煤种种适应性性差，阻阻力大。所所以在煤煤种和锅锅炉负荷荷稍有变变化时就就要投油油助燃，运运行经济济性很差差，更不不能满足足用电峰峰谷差变变化时的的低负荷荷运行。（4）该燃燃烧器的的二次风风采用径径向进风风的大风风箱，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

10、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试试验研究究和工业业性试验验得到了了设计该该燃烧器器完整的的结构参参数和空空气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动力参数，并并在200MWW机组锅锅炉上得得到了推推广应

11、用用。该成成果19994年年在清河河电厂2200MMW机组组的锅炉炉上得到到应用，燃燃烧铁法法劣质烟烟煤时机机组负荷荷在600时不不需投油油助燃，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。119944年该燃燃烧器又又先后成成功地应应用在山山西漳泽泽电厂四四台2000MWW机组锅锅炉上，燃燃烧山西西漳泽贫贫煤时，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、煤粉浓浓淡燃烧烧和低NNOX旋旋流燃烧烧技

12、术在用轴向叶叶片旋流流式煤粉粉燃烧器器解决了了辽宁清清河发电电厂和山山西漳泽泽发电厂厂引进前前苏联的的2000MW机机组的燃燃烧稳定定性等问问题的同同时，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。通通过试验验研究总总结提出出了一种种新型径径向浓淡淡式旋流流燃烧器器，并获获得了发发明专利利（ZLL031134331711）。在在西安交交大1MMW的热热态试验验炉上组组织了热热态试验验研究，得得到了组组织高效

13、效低NOOX燃烧烧的重要要科学数数据和设设计参数数。这些些新型旋旋流燃烧烧器技术术的开发发，对我我国大容容量高参参数机组组锅炉技技术的进进步和发发展将起起到积极极的推动动作用。6、W形火火焰锅炉炉的设计计技术研研究W形火焰锅锅炉是国国内引进进美国福福斯特惠惠勒公司司的技术术，其特特点是煤煤粉空气气混合物物经旋风风分离式式燃烧器器或惯性性分离式式燃烧器器浓缩后后从拱顶顶喷入炉炉内，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。但但若组织织不好则则易出现现气流短短路

14、，引引起超温温和结焦焦。为了能更好好地掌握握W形火火焰锅炉炉的设计计、运行行参数，优优化设计计，西安安交大组组织了炉炉内冷态态模化试试验、旋旋风分离离式煤粉粉燃烧器器的气固固两相流流试验，得得出了一一套可供供工业设设计运行行的结构构参数和和空气动动力参数数。并率率先提出出了组织织形燃燃烧火焰焰的构思思，经实实验得到到了实现现形燃燃烧火焰焰工况的的空气动动力参数数和结构构参数。目目前正在在开发拱拱上分级级送风技技术，以以求降低低NOXX的排放放。7、大容量量锅炉炉炉膛出口口气流偏偏差的原原因分析析及对策策近年来，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

15、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局部超温温爆管等等更为突突出。本研究对大大容量锅锅炉炉膛膛出口气气流偏差差的原因因进行了了详细的的理论分分析和实实验研究究，找到到了炉膛膛出口残残余旋转转的动力力源，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

16、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：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、6000MW褐褐煤锅炉炉炉内空空气动力力工况及及燃烧器器的研究究为了开发国国产大容容量锅炉炉技术，上上世纪880年代代初，国国内引进进了有十十字风和和周界风风燃烧褐褐煤的6600MMW锅炉炉技术，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

17、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、循环流流化床型型高温热热风炉系系统热风炉广泛泛用于农农产品、食食品、医医药药品品、化工工原料、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。现现有燃煤煤热风炉炉大都采采用水平平往复炉炉和链条条炉，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

18、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。而循环流化化床锅炉炉燃料适适应性广广，可以以燃用优优质煤，也也可以燃燃用各种种劣质燃燃料，如如高灰煤煤、高硫硫煤、泥泥煤等；染排放放物低，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

19、，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、设设备运行行稳定和和维护费费用低、效效率高、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。为了弥补现现有水平平往复炉炉、链条条炉等热热风炉燃燃烧效率率低、污污染严重重的缺点点，本发发明采用用循环流流化床技技术对热热风炉进进行设计计。基于于上述原原则本发发明的目目的在于于，提出出一种新新型的循循环流化化床热风风炉系统统，能使使热风炉炉达到热热风洁净净高温、节节能环保保、经济济可靠的的要求。本本发明的的独特之之处还在在于

20、：（1）炉膛膛水冷壁壁采用直直流锅炉炉形式，盘盘绕一次次上升管管，在炉炉膛内增增加了受受热面，可可以使整整体结构构更加紧紧凑，同同时可以以防止高高温烟气气直接冲冲刷炉墙墙，降低低了炉墙墙温度，从从而可以以延长炉炉墙寿命命并且减减少高温温耐热钢钢的使用用；在二二次风附附近引入入从尾部部抽出的的烟气，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）在空空气预热热器部分分采用加加入扰流流子(扭扭片)的的办法，达达到强化化传热的的目的；（3）采用用间壁式式加热装装置，可可以保证证热风的的清洁度度

21、；（4）此外外，经过过对系统统各部分分进行详详尽的计计算和优优化布置置，针对对不同装装置温度度的不同同来选择择钢材，尽尽可能减减少昂贵贵的耐热热钢的使使用，可可以在保保证装置置强度的的基础上上最大限限度的减减少成本本。因此，该发发明设计计的循环环流化床床热风炉炉是一种种热风清清洁、风风温高、投投资小的的适应现现代化发发展要求求的高效效节能型型热风炉炉。其特特点如下下：（1）可以以提供高高达5550的的洁净热热风；（2）结构构简单、有有效，钢钢材耗量量小，制制造成本本低；（3）采用用了一系系列强化化换热措措施，排排烟温度度低，热热效率高高；（4）由于于炉内处处于相对对较低的的燃烧温温度，因因此氮

22、氧氧化物排排放减少少，具有有一定的的环保优优势。10、用于于实现城城市生活活垃圾高高效洁净净燃烧的的新型复复合循环环流化床床系统目前，我国国的城市市生活垃垃圾的年年产量已已经达到到1.55亿吨左左右，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。据据专家统统计全国国现有6668个个市，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

23、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。垃圾焚烧是是通过高高温燃烧烧减少可可燃废物物，将垃垃圾变成成惰性残残余物。垃垃圾焚烧烧处置具具有显著著的特点点，即减减容减量量效果明明显，一一般减容容80900；无无能彻底底地消除除细菌、病病毒、氨氨气、有有机质废废气，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，垃圾圾焚烧也也存在一一些缺点点，如：（1）一次次性投资资大，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

24、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、水水分含量量的变化化；（2）而且且，如果果焚烧技技术不先先进，配配套设备备不完善善，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、排排烟黑度度、一氧氧化碳、二二氧化硫硫等污染染物严重重超标，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，特别别针对城城市生活活垃圾焚焚烧过程程中二噁噁英的产产生以及及为达到到高效燃燃烧的目目的，对对循环流流化床垃垃圾焚烧烧炉进行行了创新新设计。提提出一种种新型复复合循环

25、环流化床床系统，用用于实现现城市生生活垃圾圾的高效效、洁净净焚烧。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、 撬撬装式燃燃油超临临界压力力直流注注汽锅炉炉在石油工业业中，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。由由于所需需出口蒸蒸汽压力力变化范范围较大大（从66MPaa到200MPaa），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

26、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注汽汽锅炉的的报道。为了进一步步提高油油田采油油率，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）。开发出了可可靠运行行的超临临界压力力注汽锅锅炉方案案及系统统，并着着重解决决了受热热管内的的工质流流量脉动动问题、工工质传热热恶化问问题、管管

27、内积盐盐问题、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。在超临界压压力注汽汽锅炉的的受热面面布置上上采用了了辐射受受热面和和对流受受热面两两级布置置，工质质与烟气气流动方方向总体体是逆向向流动。这这样布置置有利于于提高换换热，同同时有效效地减少少了受热热面的分分级，使使锅炉结结构紧凑凑、实用用，而且且工质侧侧流动阻阻力较低低，降低低了克服服阻力的的能耗，提提高了系系统的经经济性。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）可以以保证炉炉膛水冷冷壁受热热

28、均匀，防防止热偏偏差出现现；（2）可以以防止烟烟气死区区的出现现，使得得辐射受受热区内内烟气的的流动更更为顺畅畅，减少少烟风阻阻力；（3）圆筒筒形炉膛膛的结构构强度、稳稳定性更更好，更更适应于于频繁移移动。对对流受热热面为一一梯形结结构，沿沿烟气流流向其横横截面不不断缩小小，这样样设计最最大程度度地保证证了横向向冲刷对对流管束束的烟气气流在各各个截面面上取得得一致的的烟速，使使得对流流受热管管受热均均匀。为了减少炉炉墙的散散热损失失，提高高锅炉的的效率，本本发明采采用了三三层炉墙墙结构，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

29、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、工业业锅炉型型煤技术术我国的能源源储备特特征决定定了短期期内我国国还无法法改变对对煤炭资资源的依依赖，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，

30、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、油油等燃料料价格低低廉很多多。随着煤矿生生产机械械化水平平提高，炭炭块率也也相应降降低，煤煤炭市场场就形成成了炭块块供不应应求，粉粉煤堆积积如山的的状况，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，型煤煤产业在在我国应应该说有有着广阔阔的市场场前景。国国家环保保部门已已于20000年年开始在在全国全全面推广广工业型型煤以解解决我国国严重的的大气污污染问题

31、题，这为为我国工工业型煤煤产业的的发展提提供了一一个良好好契机。从从燃烧效效果看，型型煤相对对散煤的的优势更更为明显显：（1）虽然然型煤看看起来与与空气接接触面积积比散煤煤小，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）可使使空气过过量系数数明显降降低，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）减少少了漏煤煤量，相相对燃烧烧散煤可

32、可有100%220%左左右节煤煤率；（4）反应应活性比比散煤高高；（5）使燃燃料燃烧烧更充分分，苯并并芘（致致癌物）排排放量大大大减少少；（6）烟尘尘排放量量大幅减减少；（7）固硫硫剂使SSO2排排放浓度度显著降降低。综合以上型型煤诸多多优点可可以看出出，以型型煤代替替散煤供供工业锅锅炉燃用用，不仅仅是解决决煤烟型型大气污污染的有有效措施施，也是是改善燃燃烧、提提高锅炉炉效率、节节约能源源的有效效措施。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，国内内已有88t/hh以下的的型煤锅锅炉生产产厂家，但但是对量量大面广广的

33、100t/hh以上的的大型型型煤锅炉炉目前国国内还是是空白，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，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，西安安交大已已经开发发出了44个系列列的型煤煤和生物物质型煤煤配方（已已申请国国家发明明专利），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：余余海荭电话：133338669644392

34、、拟先进进燃烧理理论研究究成果简介：1、先进燃燃烧理论论之煤的超超临界水水热燃烧烧长期以来，燃燃煤是主主要的能能源消费费方式，但但是传统统的火焰焰燃烧存存在着以以下不足足：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 、NNOx和和烟尘等等是我国国大气污污染的主主要来源源，这与与能源环环境相容容协调发发展的指指导思想想相悖离离。针对对这种现现状，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。超临界水热热燃烧技技术是

35、解解决这诸诸多问题题的有效效手段，煤煤的超临临界水热热燃烧技技术是利利用水在在超临界界状态下下所具有有的特殊殊性质，以以超临界界水为介介质进行行煤粉燃燃烧。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）普通通燃烧条条件下，氧氧气（或或空气）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）在水水热燃烧烧条件下下，超临临界水能能使空气气或氧气气与有机机物以任任意比例例混溶，反反应速度度不再受受氧的传传质控制制。在燃燃烧过程程中，煤煤中的灰灰渣等将将在水中中沉积，不不会随“烟烟气”进进入到大大气

36、中；（3）水热热燃烧的的最终气气相产物物为COO2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。其其优越性性归纳如如下：水热燃烧烧可有效效地利用用燃料的的化学火火用，能能量转化化效率高高；燃烧过程程为无焰焰燃烧，没没有可见见光的光光能损失失；环境友好好，不需需要昂贵贵的脱硫硫脱硝设设备；二氧化碳碳可以较较容易地地分离处处置或利利用。西安交大在在超临界界水热燃燃烧技术术研究方方向已取取得如下下进展：(1) 在在自建的的连续式式反应系系统上开开展了

37、煤煤炭超临临界水热热燃烧的的实验研研究，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物物被氧化化分解。气气相产物物为二氧氧化碳和和氮气，没没有H22S、SSOx、NNOx等等有害气气体。在在归纳反反应数据据的基础础上得到到了煤炭炭消失动动力学，并并深入到到煤的微微观结构构探讨其其反应机机理和反反应路径径；(2) 研研究了煤煤炭中污污染源元元素硫、氮氮在燃烧烧过程中中的迁移移规律：赋存于于煤炭固固体中的的有机硫硫在反应应中逐步步向液相相迁移，转转化途径径为：SS2-SS2O32-SSO32-SSO42-，不不同价态态的硫元元素

38、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) 利利用正、反反平衡方方法进行行了反应应系统的的热分析析，在本本实验条条件下(30MMPa、600、75s)，系统热效率可达80%以上，经系统优化后热效率将会进一步提高。前景展望：煤的SSCWOO作为一一种替代代燃烧技技术，将将能量的的高效转转化利用用与除尘尘、

39、脱硫硫脱硝、二二氧化碳碳的分离离控制集集成一体体，具有有常规火火焰燃烧烧技术无无法比拟拟的环境境效益和和经济效效益。但但是，从从实验室室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、先进燃燃烧理论论之工业废废气的化化学链燃燃烧技术术（CLLC）研研究化学链燃烧烧（CLLC）在在20世世纪800年代就就被提出出来作为为常规

40、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 Carrrieer，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：化学链燃烧烧方式与与传统的的火焰燃燃烧方式式相比具具有以下下优点：（1）火力力发电技技术，能能源利用用效率还还可提高高355%；（2）为无无焰燃烧烧技术，燃燃烧过程程中无可可见光损损失；（3）燃烧烧过程中中和空气气不直接接接触，从从根本上上杜绝了了燃料

41、型型、热力力型NOOx的产产生；（4）燃烧烧产物为为CO22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。国内外对化化学链燃燃烧技术术的研究究最先采采用的是是气体燃燃料，包包括甲烷烷、一氧氧化碳、氢氢气、合合成气和和煤气化化产物等等。而目目前美国国一些研研究机构构已经证证明了煤煤、萘等等固体燃燃料进行行化学链链燃烧的

42、的可行性性，扩大大了此技技术的应应用范围围。针对对目前大大量存在在的工业业废气如如焦炉煤煤气、高高炉煤气气、通风风瓦斯等等，西安安交大已已经开始始进行了了面向商商业化应应用的化化学链燃燃烧技术术的研究究，基本本掌握了了其技术术路线，开开发设计计了相应应的实验验系统，并并已开始始进行试试验系统统的搭建建工作。我国焦炉煤煤气、高高炉煤气气、通风风瓦斯等等低品位位能源排排放量大大（仅山山西省每每年排放放的焦炉炉煤气即即达2000亿mm3以上）、回回收利用用少、大大量排空空，不仅仅造成了了稀缺资资源的极极大浪费费，同时时对环境境也造成成极大的的污染（甲甲烷的温温室效应应是二氧氧化碳的的20多多倍！）。

43、以以化学链链燃烧技技术为核核心的能能量转化化利用系系统一旦旦实现工工业化应应用，不不仅可以以高效、清清洁地利利用常规规气体燃燃料发电电，而且且可以在在有效地地利用工工业废气气的反应应热，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：余余海荭电话：133338669644393、液幕床床湿法烟烟气脱硫硫技术成果简介：该项目目主要的的目的是是研发我我国自主主知识产产权的湿湿法烟气气脱硫技技术，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

44、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(HSOO3)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）SOO2 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）酸性性溶液中中石灰石石消溶特特性研究究；（3）液幕幕式湿法法脱硫中中竖直射射流回落落液量分分布规律律；（4）吸收收塔内的的流动阻阻力、传传热传质质规律；（5）湿法法烟气脱脱硫浆液液池中气气液两相相传热与与传质规规律；（6）

45、湿法法脱硫系系统中波波形板除除雾器除除雾性能能试验等等有关湿湿法烟气气脱硫中中的流动动、化学学反应动动力学的的基础研研究工作作。并取取得以下下初步成成果：（1）得到到和提出出了石灰灰石活性性试验方方法及判判断准则则关系式式；（2）首次次开发出出气-液液-固三三相相平平衡的计计算方法法和软件件；（3）得到到了单喷喷嘴、组组合喷嘴嘴液幕分分布的基基本规律律和阻力力特性；（4）掌握握了塔内内气液两两相流动动、传热热规律；（5）初步步提出了了浆池中中气液固固传热传传质的基基本关系系式；（6）得到到波形板板除雾器器分离特特性的重重要科学学数据。 这些应用用性基础础理论研研究成果果对建立立完善湿湿法烟气气

46、脱硫的的基础理理论体系系，开发发自主知知识产权权湿法烟烟气脱硫硫装备有有重要的的理论和和实用价价值。该该研究成成果在重重庆远达达环保公公司的电电站脱硫硫项目的的设计中中得到了了应用，并并取得了了很好的的经济和和社会效效益。220044年经陕陕西省科科技厅主主持鉴定定认为：“研究究成果总总体达到到了国内内领先水水平。石石灰石活活性判断断、相平平衡计算算方法和和液幕床床设计达达国际先先进水平平。”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：余余海荭电话：133338669644394、锅炉水水动力学学及传热热特性研研究成果简介：1、10000MWW级超超超临界锅锅炉水动动力与

47、传传热性试试验研究究对垂直内螺螺纹管和和倾斜上上升光管管内水在在亚临界界，近邻邻界、超超临界、超超超临界界区的流流动传热热规律进进行试验验研究，得得到了不不同工况况下的流流动传热热规律、以以及发生生传热恶恶化时的的壁温飞飞升峰值值。在锅锅炉工作作的压力力、热负负荷、质质量流速速及进口口过冷度度范围内内，进行行螺旋管管圈的流流动不稳稳定性实实验研究究，得到到密度波波型脉动动与压力力降型脉脉动发生生的边界界条件和和各种热热工参数数对脉动动发生的的影响规规律。开开发了110000MW超超超临界界垂直管管圈锅炉炉水动力力特性计计算程序序。2、10000MWW级超超超临界锅锅炉启动动和旁路路系统研研究在

48、对国内外外已经投投运和在在建的大大型亚临临界与超超（超（临临）界机机组锅炉炉启动系系统和汽汽轮机旁旁路系统统的设计计和运行行情况进进行广泛泛调研和和资料收收集分析析的基础础上，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、优优缺点、运运行控制制性能、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。并并结合我我国当前前经济社社会发展展现状、发发电设备备设计、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、

49、选选型原则则和技术术经济分分析方法法。3、10000MWW级超超超临界锅锅炉启动动特性计计算研究究在建立启动动过程工工质侧与与烟气侧侧热力参参数变化化数学模模型并进进行正确确求解的的基础上上，根据据超超临临界锅炉炉配备的的启动系系统的结结构特点点及汽机机旁路系系统的运运行特性性，以上上海锅炉炉厂10000MMW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、10000MWW级超超超临界锅锅炉动态态特性研研究对10000MW级级超超临临界锅炉炉在变负负荷运行行和动态态变化过过

50、程中蒸蒸汽温度度的变化化特性以以及汽温温调节特特性进行行研究，为为研究超超超临界界机组的的动态特特性以及及开发超超超临界界锅炉控控制系统统提供依依据。5、对流传传热强化化和冷凝凝传热强强化研究究油和天然气气是含氢氢的清洁洁燃料，燃燃烧后的的烟气中中会生成成体积份份额约11220左右的的水蒸气气。采用用高效率率的冷凝凝换热器器可以有有效降低低燃气锅锅炉排烟烟温度，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。我国锅炉热热工性能能试验和和计算模模型普遍遍采用基基于燃料料低位发发热值的的热效率率分析方方法。但但当烟气气中水蒸蒸气冷凝凝后，基基于低位

51、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

52、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）整体体式内翅翅设计完完全避免免了内翅翅与母管管之间产产生接触触热阻；（2）其内内翅管的的翅化比比为3.38，极极大的增增加了换换热面积积；（3）内翅翅对管内内流体具具有极强强的扰动动作用，同同时管内内流体被被分割成成温度相相对均匀匀的流动动空间，极极大地增增强了显显热对流流换热系系数；（4）采用用高翅的的结构，在在具有凝凝结相变变换热的的场合，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

53、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）主流流中凝结结相只要要穿过较较薄的不不凝性气气体边界界层即可可在翅顶顶壁面上上发生凝凝结换热热，极大大增大了了潜热对对流换热热系数。圆形内翅管管横剖面面温度场场分布 圆形内内翅管纵纵剖面温温度场分分布圆管内翅片片的体网网格划分分 内翅翅管横剖剖面温度度场分布布 内内翅片凸凸模结构构特征联系人：余余海荭电话：133338669644395、锅炉材材料及长长期服役役安全性性能保障障关键技技术成果简介：1、锅炉耐耐热材料料基础研研究从19944年开始始，西安安交大就就开始承承担由原原机械工工业部组组织协调调的电站站锅炉耐耐热钢的的基础性性研究

54、工工作，从从而把电电站锅炉炉使用的的HCMM2S、TT91/P911，HCCM122A，SSUPEER3004H等等新型耐耐热钢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

55、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月在在北京通通过专家家验收。220033年220055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、TT91/P911，T992/PP92，HHCM112A，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

56、向向取得了了以下研研究成果果：（1）对110Crr9Moo1VNNbN (T991/PP91)耐热钢钢的强化化机理进进行了定定性研究究；（2）对110Crr9Moo1VNNbN (T991/PP91)耐热钢钢的失效效机理进进行了定定性研究究；（3）发现现Al,Ti，SS等微量量元素对对国产110Crr9Moo1VNNbN耐耐热钢的的强度及及塑性退退化具有有极其关关键的影影响，该该成果已已被冶金金部钢厂厂直接用用于冶炼炼电站锅锅炉耐热热材料；（4）发现现和证实实碳化物物分布不不均匀，粗粗化、连连接和开开裂能成成为蠕变变空洞形形核和微微裂纹扩扩展的核核心，造造成100Cr99Mo11VNbbN出现

57、现早期的的蠕变脆脆性。T91/PP91钢钢碳化物物钉扎位位错强化化 HCCM2SS(T223/PP23)钢试样样蠕变断断口 Suuperr 3004H钢钢中的CCu-rrichh相T91/PP91钢钢蠕变空空洞损伤伤机理 TT92/P922钢的显显微组织织结构 Supper3304HH蠕变770000小时显显微组织织2、锅炉设设备失效效分析及及安全技技术研究究动力机械与与工程研研究的目目的是经经过创新新探索理理论和方方法避免免机械设设备的过过早失效效。任何何机械设设备都通通过界面面承受内内部或外外部的环环境作用用。锅炉炉受压部部件的工工作条件件尤其如如此。锅锅炉水冷冷壁管、过过热器、再再热器内

58、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。锅锅炉受压压部件均均在高温温、高压压、腐蚀蚀的极端端服役条条件下工工作，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）锅炉炉受压部部件材料料构成了了内、外外环境的的附着表表面，并并和环境境一起构构成工作作系统；（2）锅炉炉受压元元件材料料的失效效是材料料在内、外外环境协协同作用用下引起起的，材材料是失失效的内内因，环环境是失失效的外外因，环环境通过过材料起起作用；（3）炉膛膛截面热热负荷区区qF和和锅炉容容量D的的立方根根成正比比；（4）在四四角切圆圆燃烧锅锅炉中，锅

59、锅炉容量量D增大大引起烟烟气旋转转动量流流率矩MM增加。从而未来超超临界、超超超临界界火力发发电机组组向着大大容量、超超高参数数发展。随随着锅炉炉容量的的增大，锅锅炉炉膛膛截面热热负荷增增加，加加剧了结结渣和高高温腐蚀蚀的倾向向；随着着锅炉容容量的增增大，炉炉膛烟气气旋转动动量流率率矩增加加，加剧剧冲蚀结结渣的倾倾向；锅锅炉受压压部件失失效事故故几率增增加，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

60、管管件按热热量交换换性质分分热交换换管和非非热交换换管，锅锅炉热交交换管(Boiilerr Heeat excchanngerr 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、管管道、弯弯头而言言，主要要发生和和时间相相关的蠕蠕变损伤伤，疲劳劳损伤和和蠕变疲劳交交互作用用损伤等等失效方方式，失失效模式式简单；而锅炉炉管的失失效机理理十分复