新型复合式除尘除雾装置的研发立项材料

企业研究开发项目设计书项目名称：新型复合式旋流除尘除雾装置的研发项目负责人：电话：项目起止时间：2019年01月至2019年12月填报日期2019年1月05日

一、立项依据1．国内外现状、水平和发展趋势目前大气中约有60%的粉尘污染物是来源于煤炭燃烧，而随着国家针对燃煤电厂粉尘的超低排放不断制定与提出相关政策，排放要求也越来越严格。现有的湿式电除尘器、管束除尘器等技术存在难以去除3.5μm以下粒径的粉尘、运行成本高、运行稳定性差等问题，很难适应现在的超低排放政策及绿色生产的要求。湿式电除尘器技术在美国、欧洲、日本较为成熟，已经有近30年的成功应用历史，目前已有近百套不同类型的WESP在电厂大型机组上成功运行。湿式电除尘器技术在冶金、硫酸行业已有近30多年成功运用，已制定JB/T6409-2008<燃气用湿式电除尘>行业标准，近两年随着环保要求的提高，在火电行业开始大面积运用，具不完全统计已有近百台合同业绩，10余台投运业绩。管束除尘器又称高效除雾器，利用离心力将雾滴和烟尘甩到电极管内表面，管子表面的液膜将这些雾滴捕获，形成的液膜，沿管壁往下流动。流速越高，离心力越大，分离效果越好。该装置根据烟气排放标准及烟气参数可以分为多极管束，内置多级旋流板。通过计算模拟确定最佳的切面流速，以达到除尘除雾的效果。目前国内大机组很多都已经改造成该结构。能耗较低，运用广泛。但是对于电厂锅炉负荷波动影响较大，稳定性有待提高。由于国内能源的持续短缺，煤炭主要依赖进口，用电量每年持续增长，环保设备运行费用大幅度增加等诸多因素，使得很多国内电厂均处于亏损状态。很多环保设备错峰运行，环保设备形同虚设，极大影响环保治理进度。2．项目研发的背景、意义；随着国家对于环保要求的日趋严格，对于常规锅炉的粉尘排放标准为20mg/Nm3，而燃气轮机的粉尘排放标准更为严苛，排放标准低至5mg/Nm3。如此严格的排放要求，因而对于粉尘的处理工艺提出了更为严格的要求。目前用于烟气除尘的技术虽然有很多，但是每一种设备在单独使用是均存在不同的问题，如果将管束除尘器与湿式电除尘器复合在一起使用，既能降低运行成本，又能提高运行稳定性。因为多机组在锅炉负荷低的情况下暂停湿电运行，采用旋流管束也能达到较低的排放标准，大大的节约了电耗，减低了企业运行成本。开发一种集合了管束除尘器以及湿式电除尘器的复合式除尘除雾装置，既能满足更为严格的排放要求，也能面对不同工况、不同负荷条件下的不同要求，提高装置的适用性。3．本项目达到的技术水平及市场前景科学水平：通过本项目的研发，装置能够各种工况条件下满足超净排放要求，在全工况条件下实现出口粉尘浓度＜2.5mg/Nm3，比国家排放标准的5mg/Nm3再提高50%的除尘效率。除尘效率高且能稳定运行，实现各种负荷条件下的全工况运行条件。实现对三氧化硫的高效去除，去除率可以达到50%以上；施工周期短，装置能够耦合在脱硫塔内部，不占据塔外空间。可以实现对PM2.5的去除率高达95%以上。市场前景：我国严控煤电新增规模，优化布局，提高煤电调节能力。目前，我国煤电装机10亿千瓦，占全国总装机的53%。为促进能源结构由化石能源为主向清洁能源为主转变，2025年、2035年我国煤电装机规模预计分别达到13.5亿千瓦、14亿千瓦左右。随着煤电装机规模的扩大，对应的烟气处理市场也在快速扩张中。按照80~120元/kw投资测算，到2025年湿法除尘整体市场空间将达到1200-1500亿元，因而本项目拥有非常广阔的市场前景。随着清洁能源发电比例逐年增加，清洁能源的波动性大、反调峰以及可预测性低等问题都给煤电提出了更高的要求。因此煤电运行波动大，对于烟气处理提出了更高的要求。由于该组合具备纯湿电运行稳定，效果显著的优点，同时具备使用管束除雾器的低能耗，经济且操作简单的特点。使得很多燃煤电厂都更倾向于复合除尘除雾装置的使用，对市场推广具有较大的适用性。同时复合式除尘除雾装置造价低，其造价只有单独安装除雾器和湿电除尘器的造价的一半。通过本项目的研发，我公司将大举占领湿法除尘市场，一举奠定在湿法除尘这一细分领域市场的领军地位，进而反哺促进公司大环保业务的发展。二、研发内容和目标1．项目主要内容、目标及关键技术；（1）主要研究内容研发新型复合式旋流除尘除雾装置，确定复合式除尘除雾装置的结构及工艺流程、选型设计方法等。①对于装置结构进行设计，利用流体模拟仿真软件对装置进行模拟计算，实现装置内部流场分布的均匀性；②研究不同负荷条件下复合式除尘除雾装置的技术操作参数及运行特性；③研究复合式除尘除雾装置不同部分对于粉尘、雾滴、液滴等的去除效率，合理化布局装置的不同组成部分；④研究冲洗特性，改进设计冲洗装置，降低清洗耗水量。（2）项目目标①研发出一套新型复合式除尘除雾装置，并形成完整的设备制造图纸资料及选型设计计算方法，最终成功推广到市场上实现工程化应用；②确定复合式除尘除雾装置在不同工况、不同负荷条件下的运行特性、运行参数及技术条件；③通过本项目的研发，保证最终吸收塔出口的烟气排放的烟尘含量小于2.5mg/Nm3,压差小于400Pa。=4\*GB3④通过本项目的研发，构建起以新型复合除尘除雾装置为核心的专利群，形成一篇发明专利，4~6篇实用新型专利。（3）关键技术本项目将通过研究蜂窝式电极旋流式除尘技术和冷凝离心除水除雾技术，将管束除尘器与电极式除尘器优点相结合，重点研究蜂窝式结构和水循环系统，预计添加预处理结构，以降低能耗,减少用水量，提高除尘效率,可以满足火电厂烟气的超净排放要求。2．技术创新之处创新性的将管束除尘器与电极式除尘器结合在一起，充分发挥两种技术的优势。满负荷时，无需运行湿式电除尘器就可满足超净排放要求；低负荷时，开启实施电除尘器就可满足排放指标。通过电极管内下部的风扇叶片引导高速烟气切向旋流，电极管的顶部安装的阻液环被用来阻挡被烟气分离出来的沿管壁上升的细小液滴，这些液滴被阻挡后凝聚形成大液滴通过重力往下掉落。通过预处理可以初步除去净烟气中的细小液滴及粉尘。在锅炉高负荷时烟气量大仅采用预处理结构就可以满足除尘、除雾要求。此时高频电源装置可以不投入使用，耗电量仅为热风吹扫系统电耗（≤40kW）。如果在此时开启高频电源装置，可以达到更好的除尘效果。蜂窝式电极旋流式除尘技术的引入，极大的提高烟气中粉尘以及液滴的碰撞机会。提升了除尘除雾的效果。通过引入冷凝水冷凝离心技术，通过降低烟气温度的方式将烟气中的水分进行冷凝，既达到了有效收集烟气中水分的目的，又能够达到除尘除雾的目的。3、主要技术指标新型复合式除尘除雾装置，能够完全满足超低排放要求，在全工况条件下均能达到≤2.5mg/Nm3的高效除尘除雾效果。同时能够高效协同脱除SO3、NH3气溶胶、Hg+等有害物质。其中SO3的去除率可以达到50%以上；同时还能对PM2.5的去除率高达95%以上。三、现有研发条件和工作基础[承担单位开展本项目的优势（人才、设施等条件）1、承担单位开展本项目的优势（人才、设施条件）公司是中国环境保护产业协会常务理事单位，江苏省环境保护产业协会副会长单位，公司目前拥有工程管理、技术和产品研发、设计、制造人员逾1000人，具有中级职称以上人员约800人。公司拥有环境工程（大气污染防治）设计甲级资质、此处与后面重复。需修改一下环境工程（水污染防治、废固治理和环境污染修复）设计乙级资质；环保工程专业承包壹级和机电安装工程施工总承包贰级及市政工程总承包贰级、房屋建筑工程总承包贰级、钢结构工程专业承包贰级等十多项资质；具备制造各种脱硫、脱硝、除尘、除渣、空冷、风电设备，具备设计制造电力钢管塔、压力容器、电缆桥架、污水处理设备、电气盘柜及非标制作等电力环保设备的能力。此处与后面重复。需修改一下公司是从事脱硫脱硝行业较早的公司之一，拥有研发人员100余人，其中博士2人均为省级双创人才，建有省级企业院士工作站，省级企业技术中心，省级企业研究生工作站等，与浙江大学、东南大学、华北电力大学、韩国NANO株式会社等建立了长期合作关系，研发楼约4000平方，研发及检试验设备约1500万元。具备脱硫、脱硝设备的检测能力。公司每年有5个以上的新产品研发，2018年度研发投入1412.99万元，2019年研发投入1488.07万元，2020年研发投入1606.77万元。授权专利70件，其中授权发明专利12件，软件著作权7件，省级新产品7个，独立自主研发的科技成果1项，省级科技进步二等奖1项。项目负责人蒋峰，环境工程专业，高级工程师，长期从事燃煤电厂烟气污染控制技术及工程应用研究工作，曾经主持和参与公司多个项目的研究开发，先后参与循环经济和资源节约重大示范项目及重点工业污染治理工程2013年中央预算内投资计划项目“SCR脱销催化剂再生”项目1项，江苏省科技计划项目“燃煤烟气湿法多污染物高效同时脱除技术的研发”项目1项；，参与研发的“一种热解吸修复污染土壤的装置”荣获民营科技促进会科技成果评价，国际先进，国内领先；参与研发的“复合电极式旋流除尘除雾装置”获得江苏省科技新产品鉴定，国内领先，并荣获科技进步二等奖。因而对于本项目的开展拥有丰富的经验与技术基础。在职期间申报实用新型专利28件，其中授权6件；授理发明专利13件，其中第一发明人4件，其中5件已进入实审；在核心期刊发表论文5篇，其中第一作者2篇。本项目参与人员专业涵盖环保、化工、热动、电气等多个方面，并大多参与过同类技术的研发，具备技术研发和设计的丰富经验；承担单位江苏峰业科技环保集团股份有限公司拥有强大的研发、设计及项目管理团队，该团队在大气污染治理领域的关键技术开发、工程设计、系统集成以及工程实施均具有丰富的经验，这些都为本项目的实施提供了坚实的基础。2、已有的工作基础江苏峰业科技环保集团股份有限公司国内大气治理领域的龙头企业，对于干式、湿式以及复合式烟气除尘技术及相关设备有着丰富的研发、设计、生产以及应用经验。其中尤其擅长于管束除尘器以及湿式电除尘器的设计、生产以及应用。熟悉两种除尘器的结构特点、调试及现场运行。对于新型复合式除尘除雾装置的开发，已经开展了前期的现场、市场及技术调研，对于装置运行的经济性已经初步分析与计算。公司曾经开展的研发课题“复合式电极除尘除雾装置”获得江苏省科技新产品鉴定，技术水平国内领先，并荣获科技进步二等奖。这也为本项目的开展提供了强大的技术职称。四、计划进度（包括总的研究期限、年度计划进度以及已经取得的阶段成果）2019.1-2019.2通过市场调研、文献资料查阅及对外技术交流，编写可行性研究报告、立项、制订完成开发任务的实施计划。2019.3-2019.4根据文献阅读，对复合电极除尘除雾装置中涉及的数学模型以及动力学模型进行整理。2019.5-2019.8对原有湿电以及新型管束除雾器对比整合，包括气流模拟试验，拿出初步方案并设计出图纸，基于此搭建一套复合除尘除雾装置模型。2019.9-2019.11在复合电极除尘除雾装置上开展实验研究，对机理模型的正确性进行验证，并进一步更深入的对初步设计进行改进和完善，试生产出的产品运用到现场试用。2019.12-2019.12根据现场使用情况的反馈进行优化设计，确定最终方案，进行产业化推广应用。编写结题报告。五、经费预算需与财务核对和财务、代理确定，内容与财务相符，并且此前财务已经入账，无法修改。需与财务核对和财务、代理确定，内容与财务相符，并且此前财务已经入账，无法修改。项目预计总经费380万元。科目预算额1、直接从事研发活动的本企业在职人员人工费1952、研发活动直接投入的费用1703、折旧费用与长期待摊费用54、设计费05、装备调试费06、专门用于研发活动的无形资产摊销费07、勘探、开发技术的现场试验费08、研发成果论证、鉴定、评审、验收费0与研发活动直接相关的其他费用10合计380六、研究开发项目组人员名单与中介确认一下参与人员是否需要覆盖专利上出现的人员已确认，参与人员不需要覆盖专利上出现的人员。所有项目的研发人员均重新进行了修订。与中介确认一下参与人员是否需要覆盖专利上出现的人员已确认，参与人员不需要覆盖专利上出现的人员。所有项目的研发人员均重新进行了修订。姓名性别学历专业职务(职称)本项目中承担工作蒋峰男本科环境工程高级工程师项目负责人谢刚男本科机械设计与制造工程师研究人员