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關于2020年度安徽省科學技術獎提名項目的公示(熱工)

發布時間:2020-05-26 15:11 作者:段圓圓  來源:合肥水泥研究設計院有限公司  閱讀人次: 文字大?。?a href="javascript:void(0);" class="j-fontBig">[ 大 ] [ 中 ] [ 小 ]

根據安徽省科技廳皖科基獎秘〔2020119號《關于開展2020年度安徽省科學技術獎提名工作的通知》精神,我院擇優提名“水泥窯爐低氮燃燒技術與裝備的研究開發”項目申報2020年度安徽省科學技術獎,同時按照通知要求,對擬提名項目進行公示,公示期為7天,主要公示內容見附件。

對公示內容有異議者,請于2020526日至63日期間向院科技發展部提出,過期則視為無異議。聯系人:段圓圓,聯系電話:6131。   

 

                                         合肥水泥研究設計院有限公司

                                    2020526

 

 

一、項目名稱:

水泥窯爐低氮燃燒技術與裝備的研究開發

二、提名者及提名意見

提名者:合肥水泥研究設計院有限公司

提名意見:水泥窯爐低氮燃燒技術與裝備的研究開發是合肥水泥研究設計院有限公司立項的中國建筑材料聯合會部署的“兩個二代”研究項目。

經審查,本推薦書中所列內容真實可靠,各欄目均要求填寫,符合申報要求。鑒于該項目技術有創新性,應用范圍較廣,經濟效益顯著,提名2020年度安徽省科學技術獎(技術進步類)。

三、項目簡介

本項目屬于水泥行業燃料燃燒與氮氧化物削減控制技術領域。

圍繞水泥行業NOx減排技術需求,針對現有NOx減排技術存在技術單一、波動大、影響系統工況等問題,重點研究NOx過程減排中窯爐低氮燃燒技術,開發高效低氮燃燒器及其他過程減排技術裝備,并實現在水泥窯爐上的工程示范應用,減緩水泥行業NOx污染物末端治理壓力。

本次研究針對水泥行業窯頭與窯尾燒成工序中氮氧化物的產生機理和在過程中氮氧化物的削減控制的原理研究,研制出窯頭節能低氮多通道燃燒器和窯尾貧氧型煤粉燃燒器設備,通過應用窯頭窯尾低氮燃燒器設備和低氮燃燒技術,達到降低窯尾煙氣中氮氧化物的含量的目的。

通過對回轉窯內燃燒、NOx形成與削減等的CFD數值模擬,研究了燃燒器喂煤量、助燃風量、風溫等燃燒器運行參數對回轉窯內溫度場和NOx濃度場的影響規律,建立燃燒器運行參數與回轉窯溫度分布、氣體組分濃度分布的關聯模型,優化回轉窯內火焰形狀和溫度場分布。研究并設計了具有在線調節功能的多通道燃燒器設備,獨特而有效的端部風道排布,創新優化燃燒器參數,設計新的風、煤出口方式或排布方式,合理優化風煤配比,調整風速,降低了火焰中心高溫區氮、氧含量,減少氮、氧在高溫區停留時間。窯頭節能低氮燃燒器的研制使用,達到了降低NOX的生成反應速率,減少氮氧化物的生成的目標。

應用了CFD數值模擬和實驗研究手段,研究在不同區域分解爐燃燒器凈風與煤風布置形式、風量、風速、旋流角度等參數對爐內不同分層內煤粉燃燒速度、溫度場分布、煤粉內含氮有機物的NOx釋放、還原區NOx削減的影響規律,設計針對還原區、燃燼區等區域不同功能的窯尾燃燒器。采集相關的生產運行數據,包括煙室氣體濃度、煙室溫度、喂煤量、分煤量、喂料量、分解爐出口溫度、分解率等,基于數據分析,應用神經網絡等方法建立經驗模型模型,構建基于氣體特點組分濃度、溫度等參數來調節分煤量的混合非線性模型,研發分級燃燒控制系統,實現了分解爐低氮燃燒技術與設備的應用。

四、客觀評價

本項目關鍵技術創新點如下:

(1)水泥窯爐低氮燃燒技術與裝備的研究開發實現了窯頭降低氮氧化物生成和窯尾還原已生成的氮氧化物兩種手段的結合,達到了聯合控制并降低窯尾煙氣中氮氧化物含量的目的。

(2)研發了一次風量<7%、高強熱煙氣回流的窯頭HP型節能低氮燃燒器,這種燃燒器的使用稀釋了揮發份燃燒區的氧氣濃度,降低了回轉窯內氮氧化物的生成量。

(3)在窯尾分解爐低氮燃燒不同區域使用不同功能型式的分解爐燃燒器,使得分級燃燒效果充分發揮,既滿足了生料換熱、分解的工藝需求,又最大限度地降低了NOx濃度。

(4)研發了撒料板角度可調式撒料箱,可根據爐底溫度調整撒料板角度,將生料撒至理想區域,使得分解爐內溫度正常,壓力穩定,消除了結皮、塌料和結球等不利影響。

五、推廣應用情況、經濟效益和社會效益

項目成功實施以來,取得的研究成果已在山東山鋁水泥有限公司、金剛(集團)白山水泥有限公司等地得到推廣應用。所有用戶使用效果良好,達到或超過設計能力。部分項目應用單位如下:

序號

應用公司名稱

1

山東山鋁水泥有限公司

2

金剛(集團)白山水泥有限公司

3

蕪湖南方水泥有限公司

4

凌源北方水泥有限公司

5

安吉南方水泥有限公司

其中,山東山鋁水泥有限公司應用窯尾低氮燃燒技術及設備后,在控制NOx排放濃度更低的情況下,氨水消耗量較單采用SNCR脫硝措施時降低了55.5%。金剛(集團)白山水泥有限公司應用窯爐低氮燃燒技術改造后,在NOx排放濃度相當的情況下,氨水消耗量較單采用SNCR脫硝措施時降低了55.7%,低氮燃燒技術降低NOx的效率達到了30.7%;公司改造前后噸熟料運行氨水成本由4.24元降至1.88元,即氨水節省成本2.36/噸熟料。公司年生產熟料85萬噸,每年氨水節省成本200.6萬元。

水泥窯爐低氮燃燒技術既能讓企業從節能降耗中獲得收益,也是一項清潔技術,沒有任何固體或液體的污染物或副產物生成,無二次污染,且前期投入少,符合國家產業政策,社會效益顯著。

六、發表文章和主要知識產權等目錄

1、文章

1

建材產業節能減排的可持續發展研究

2019 19

《建材發展導向》

ISSN1672-1675

2、專利

成果類別

成果內容

完成情況

取得的新型實用專利

1

一種多通道煤粉燃燒器,ZL201320780846.2

已授權

2

角度可調式撒料裝置,ZL201720442739.7

已授權

七、主要完成人情況

序號

姓名

性別

學歷

專 業

技術職稱

所 在 單 位

項目分工

1

劉銀杰

本科

無機非金屬材料

中級

合肥水泥研究設計院有限公司

項目負責人,負責方案制定、組織和協調;承擔調研和樣機的審核、現場調試、編寫評價資料等

2

杜佳佳

碩士

機械工程

中級

合肥水泥研究設計院有限公司

項目負責人,負責組織和協調;承擔調研和樣機的研發、仿真模擬、數據分析、現場調試等

3

???/span>

機械工程

正高級

合肥水泥研究設計院有限公司

參與制定方案,承擔樣機機械設計、編寫評價資料等

4

徐松柏

本科

機械工程

正高級

合肥水泥研究設計院有限公司

參與制定方案,承擔樣機機械設計、編寫評價資料等

5

唐憲國

本科

礦山工程

正高級

合肥水泥研究設計院有限公司

樣機監制、加工協調和現場調試

6

張先成

???/span>

水泥工藝

技術員

合肥水泥研究設計院有限公司

負責樣機安裝、現場調試

八、主要完成單位及創新推廣貢獻

完成單位:合肥水泥研究設計院有限公司,承擔實驗研究、工藝研究及開發和關鍵設備及技術研究開發、關鍵設備加工制造、工程技術服務和科技成果推廣等工作。

九、完成人合作關系說明

項目主要完成人劉銀杰、杜佳佳、李松、徐松柏、唐憲國為合肥水泥研究設計院有限公司的技術研發人員,項目完成人張先成為合肥水泥研究設計院有限公司的調試技術員。作為項目負責人,劉銀杰、杜佳佳與部門其他同志共同完成了“水泥窯爐低氮燃燒技術與裝備的研究開發”等多個項目的合作研究,創新和改進了水泥行業燃料燃燒與氮氧化物削減關系控制多項關鍵技術與裝備。

 

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