提高解耦燃烧工业锅炉节能环保性能的推广应用研究

    项目简介：

（工业锅炉现状）

     中国科学院过程工程研究所针对各种工业锅炉燃煤设备效率低、污染重的问题，开发了具有自主知识产权的“解耦燃烧技术”。解耦燃烧技术优化燃料的热解、气化和燃烧过程，利用燃料自身产生的热解气、气化气和半焦，通过控制燃烧过程和条件来解除污染物排放之间的耦合关系，实现同时降低NOx、CO和烟尘等污染物的排放，并且显著提高燃烧效率。特别是下点火方式的成功，实现了工业锅炉领域燃烧方式的一次重大变革，为工业锅炉的节能减排开辟了新的道路，也为工业锅炉性能的全面提高带来了新的潜力。锅炉燃用型煤可以降低Q4损失5-8%，同时减少粉尘的排放，还可以通过在型煤中添加固硫剂降低SO2的生成，更重要的是使用型煤可以使解耦燃烧的节能减排性能得到更有效地发挥。此外，燃用生物质可以达到CO2的零排放和低硫、低氮排放。因此，以生物质颗粒和型煤作为解耦燃烧的燃料可望获得优异的节能减排效果。
    技术特点：
     锅炉实际运行效率比设计期望值低10-15%，说明测试与运行状态存在很大的差距。据考察，除了调试运行水平的差距和设备老化失修，最主要的问题是传统的燃烧方式不能通过燃烧过程控制污染物的生成和不重视对燃料的选择。欧洲国家在煤炭使用上一直沿用这样的传统做法：原煤进行选择，颗粒适中的块煤给层燃锅炉用、煤末他用。我国对链条锅炉燃用煤的要求与美国相比也存在很大差别，尤其在灰分、灰熔点和颗粒尺寸方面的差距非常大：灰分6-9%（我国≤25%）；灰熔点≥1482℃（我国≥1250℃）；颗粒尺寸6-20mm、其中＜6mm的不超过8%（我国6-26mm、其中＜6mm不超过25%。所以欧美国家的层燃锅炉运行效率很高、污染物排放也控制的很好。这说明燃料的化学和物理性质越简单、燃烧过程越好控制、节能环保效果越好。比如，炉排炉烧型煤比烧原煤好，颗粒对层燃炉运行的影响很重要。若链条炉排运行时间长、磨损较严重后产生通风截面不均匀时，不仅漏煤严重、而且极易短路蹿火，大量半焦被推出炉外，Q4损失达到15%-20%，这是运行效率低下的主要原因。由于工业锅炉平均容量小、造价低、系统简单，不可能配置造价较高、结构比较复杂的烟气处理设备，所以污染物实际排放量高的情况得不到很好的控制。

（高污染）

    合作情况：
     通过与石家庄市石换换热环保有限公司合作，制造新型解耦燃烧锅炉或对河北省现有运行状况不佳、低效率、高污染的较大型工业锅炉进行改造，进而在全国推广应用。项目主要研究内容包括以下三个方面：（i）前端设置解耦燃烧室的链条炉排锅炉的研究以及传统工业链条炉的解耦燃烧改造优化措施研究； (ii) 应用于解耦燃烧的优质低价型煤的制作和研究；(iii) 适用于解耦燃烧的生物质颗粒的制作与研究。

    投资效益：
     解耦燃烧设备在企业原有产品基础上增加一个种类，不需要额外增加设备投资和场地。如果企业年生产和改造总功率为140.0MW的解耦燃烧锅炉，年销售额约为700-1000万元。按照产品的毛利润为40％（毛利率中纯利润和上缴利税大约各占50%，以下同），那么毛利润约为280-400万元。140.0MW的锅炉年运行大约需要21.6万吨燃煤（煤的热值按20.9MJ/kg、锅炉效率80%、年运行300天）。如果这些锅炉一半燃用型煤、一半燃用生物质，则年需要型煤10.8万吨（热值20.9MJ/kg）、生物质15.4万吨（热值14.65MJ/kg）。型煤价格800元/吨、生物质560元/吨，毛利率按照20%，则型煤和生物质产品年毛利率为1.72亿元。

电动汽车电气驱动技术

    项目简介：
     1、交流异步电机及其驱动系统100/160kW交流异步电机驱动系统，采用先进的全数字矢量控制，用高速DSP实现复杂控制策略，首次应用于纯电动大巴车上，已于2005年6月投入北京121路公交示范线运营。该系统经过空载和满载运行，情况良好。除此之外，较小功率等级的20/60kW、40/80kW电机驱动系统也已在纯电动轿车和中巴车上得到应用。2、永磁同步电机及其驱动系统10/28kW永磁同步电机驱动系统采用全数字矢量控制，在EQ7200HEV混合动力轿车上获得应用。技术上在高转矩密度的永磁磁阻电机、数字化矢量控制技术、CAN总线通讯、系统集成等方面有所突破。系统具有高效电动/发电特性，凸现出混合动力驱动系统的节能优势，整车已经过了约4万公里的道路试验。3、大功率直流－直流变换器电工所承担中科院创新重大项目“大功率质子交换膜燃料电池发动机及氢源技术”的研究工作，目前已研制出45kW、75kW和150kW 不同功率等级的直流－直流变换器，采用数字控制技术，方便灵活，系统转换效率可达到96%～98%，功率密度高，动态响应速度快。

    技术特点：
     本技术采用软化学、气化、玻化方法合成空心玻璃微珠，并已完成了中试放量工作。该工艺具有原料来源广泛、产品粒度均匀可调、产品质量好、成本低、耗能低、环境友好等特点。本技术填补了国内空白，技术水平居于国内领先。

    应用领域：
     电动车生产企业

    合作情况：
     本项目已经与某企业开展合作，项目已经完成中试。目前寻求产业化合作伙伴。