[00025753]高温贫氧燃烧技术集成及其成套设备产业化

一、概况 　　本技术依托于东北大学热能与环境工程研究所，东北大学于1952年创立了我国第一个冶金炉专业，在工业炉窑热工领域的研究历史最早，从事的研究人员最多，研究成果也最为显著。80年代初组建热能工程系，90年代初，成立了东北大学热能与环境工程研究所和东北大学能源环保技术工程中心，2002年，国家环保总局批准成立国家环境保护生态工业重点实验室。 　　该研究所在中国工程院院士陆钟武教授、博士生导师蔡九菊教授的带领下，充分发挥40年来在炉窑热工和系统节能方面的研究优势，把工业炉热工理论、固体燃料（包括城市垃圾）气化工艺和高温贫氧燃烧技术巧妙地结合起来，开发研究了固体燃料气化新工艺和新技术。该项技术，用高温气化方法处理固体燃料并将高温贫氧燃烧技术首次用于燃煤工业炉窑，具有前瞻性和创新性。 　　近年来与该技术相关的主要研究成果： 　　1．完成蓄热室燃烧技术理论和高效蓄热式火焰炉的相关研究，提出水当量比的概念，并详细分析了不同热值气体燃料特性和水当量比对热工指标的影响； 　　2．研制了一种蓄热式工业炉用换向装置，并已获得国家专利。专利号：ZL99223922.2； 　　3．开发完成的高效节能低污染蓄热式燃烧技术已投入实际应用，取得了节能40%的效果； 　　4．完成了城市固体废弃物热解特性研究，开发了固体废弃物热解新工艺和系列化装备，近期投入市场。 　　近年来完成的相关科研项目： 　　1．高效节能的关键科学问题，“973”项目，2000 　　2．高效节能低污染蓄热式火焰炉技术的应用研究。辽宁省国际合作项目，1998。 　　3．节能环保型高温低氧燃烧技术的应用基础研究，辽宁省科技厅项目，2001。 　　4．山西省海鑫钢铁公司蓄热式棒材加热炉工程，1999。 　　5．填充球蓄热室传热特性研究。博士点基金，2000。 　　6．煤的高温高效气化和高温贫氧燃烧一体化方法和机理研究。国家自然科学基金重大研究计划，2003。 　　二、管理组织与团队 　　东北大学国家环境保护生态工业重点实验室是开放式实验室，隶属国家环保总局挂靠东北大学。从工业生产、环境保护、能源节约等领域的重大需求出发，开展了煤的高温气化、高温贫氧燃烧、煤气化过程中的固硫方法和机理研究等研究工作，部分成果已通过鉴定。拥有煤分析实验室和三百平方米的实验车间，有一批长期从事煤燃烧和气化研究的老教授和专家，为工业化实验和生产提供了丰富的实践经验。研究队伍中现有院士1人，博士生导师5人，教授10人，副教授20人，博士、硕士研究生50余人，科研队伍结构合理、稳定，科研经验丰富，具备较雄厚的理论研究基础和研究开发实力。 　　三、研究、开发、产业化及程度 　　1．完成了煤的高温高效气化方法和机理研究，获得了气化炉的气化反应速度以及各种因素对气化指标的影响规律； 　　2．完成了煤气的高温贫氧燃烧机理的研究，掌握了燃气炉的操作、结构参数与热工指标间的相互关系； 　　3．完成了气化炉与燃烧炉之间的热衔接和一体化组合设计，明确了影响系统运行的各类参数以及这些参数与热工、气化、环境指标之间的关系； 　　4．依据典型热工设备的需要，设计确定了一体化装置的合理结构和操作参数。 　　预计年底完成首批产品的工业试验或示范工程。技术指标：系统热效率＞70％；煤炭转换效率＞85%；气化效率＞85%；SO2排放浓度低于150mg/m3；粉尘排放浓度低于100mg/m3。 　　四、产品与服务 　　根据用户需求，提供成套设备或对原有设备进行技术改造，负责技术培训和操作指导。 　　五、行业领域发展趋势与国内外市场分析 　　煤的气化早在50年代就有人提出并进行过研究，因为无法获得经济的高温气源，研究工作就此搁置，但到目前为止，国内外广泛应用的煤气化装置仍然是普通煤气发生炉，普遍存在气化效率和煤气质量较低的问题。高温贫氧燃烧技术(HTAC)因为燃烧效率高、烟气余热回收能力强以及污染物排放量低，近年来在工业炉窑上得到了广泛应用，但它只能用于燃用气体和液体等清洁燃料的工业炉窑上，目前还不能直接用于燃煤系统。 　　本项目通过技术集成将两种先进技术高效结合，取得了相得益彰的效果。即一方面，将高温气化炉产生热值高于常规技术的清洁煤气，送入燃气炉中实现高温贫氧燃烧；另一方面，用燃气炉产生的高温废气预热空气(可达到1000℃)：其中一部分空气掺入再循环废气，作为贫氧助燃风供给燃气炉，另一部分通过输配控制系统，掺混一定量的水蒸气，作为气化介质供给煤气化炉。两套系统通过技术集成使系统内部的热量充分循环利用，大幅度提高合成装置的转换效率和燃烧效率，系统运行热效率可达到70～80%，超过传统工业炉窑一倍以上。 　　该系统打破了传统的煤炭气化和燃烧工艺，具有污染小、成本低、耗能少的突出特点，适合我国国情，具有重要的现实意义及广阔的产业化应用前景。 　　六、资金需求、市场预测及效益分析 　　资金需求总计200万元。其中，需融资100万，自筹100万。 　　该项技术和装备为国内外首创。它的研制成功，从根本上改变了我国工业炉窑普遍采用的直燃煤工艺，解决了燃煤效率低和污染严重等问题，可大幅度节约能源，减少大气污染物排放，有效改善空气质量，提高城市居民生活质量，具有良好的经济效益和社会效益。 　　煤的高温高效气化炉及其蓄热燃烧系统为专有技术的成套产品，每套设备的总售价为20～30万元/套，利润为20%，即4～6万元/套。预计每年生产、销售100套，年经济效益为400～600万元。 　　七、风险与对策 　　煤的气化及高温贫氧燃烧均为成熟技术，其热衔接已在实验室实现，基本不存在技术和应用风险。