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冯伟忠发明的“蒸汽加热启动技术”以及“点火前催化剂热风预烘干技术”,颠覆了传统的锅炉启动方式,不但提高了启动安全性,用油量下降一个数量等级,还彻底杜绝了启动阶段,特别是冷态启动阶段燃油的不完全燃烧,尾部受热面以及SCR催化剂表面凝结硫酸露,烟灰粘结等一系列问题,彻底杜绝了含碳烟灰自燃导致的催化剂烧结问题。此外,“基于超低含碳烟灰的催化剂堵灰后的防烧结技术”以及“降烟速防磨损”等技术的配套应用,使催化剂能长期维持高效率运行,不但大大延长了SCR的使用寿命,且能长期确保低NOx排放。
外三的首套SCR装置投运至今,累计运行小时已近设计寿命的三倍,至今尚未发现效率下降的迹象。得益于前述全天候脱硝技术及本技术的作用,以及自主开发的高效低NOx燃烧技术的应用,2013年,该套SCR的平均NOx排放仅为24.23mg/m3,今年以来的平均NOx排放更低至16.61mg/m3,不但远远低于新版国标,甚至远低于燃气轮机的标准。
此外,安装SCR后,因氨逃逸并与SO3生成的硫酸氰胺,极易导致锅炉空预器堵塞,这也是世界性难题,但冯伟忠提出的广义回热理论并据此研发的系列技术,在提高机组效率的同时,彻底解决了这一难题。
2013年4月,外三另一台锅炉进行加装SCR的改造,没有按常规的将碳钢换热片更换成搪瓷换热片,运行一年后检查,未发现任何结露、腐蚀及堵灰迹象。
脱硫:余热节能
“零能耗脱硫技术”,这是“外三”十项世界首创技术中,能排得比较靠前的技术。
外三的脱硫系统为 “石灰石湿法脱硫”,这种脱硫系统就是典型的“耗能减排”,其耗电量要达到发电量的1%甚至更多。
为了大幅降低脱硫系统的能耗,使脱硫系统兼顾“减排”和“节能”,冯伟忠大胆提出了“零能耗脱硫”理念,并领衔研究出了能显著降低脱硫运行成本、实现脱硫综合能耗平衡的新技术,即所谓“零能耗”脱硫的系列技术。其基本思路是在烟气脱硫之前将其中的热能通过一种特殊装置加以回收,并送回热力系统再发电,以弥补脱硫系统的电耗,再辅以相应的节电技术,最终使脱硫系统的节能量与耗能量达到平衡甚至结余,实现“零能耗”脱硫的目标。
长期以来,锅炉排烟低温热能的回收一直是国际电力学术界研究的难题,我国电力行业在上世纪80年代也兴起了一阵“低温省煤器”热,但不久就趋于沉寂。这里最主要的问题是机组在低负荷工况下,特别是在低温季节,烟气余热回收装置的外表面极易凝结硫酸露,继而迅速出现酸腐蚀及积灰堵塞,在短期内就会导致换热装置的报废并危及机组的运行安全。
上世纪90年代后,德国和日本在这方面的研究取得了一定的进展。德国的烟气余热回收装置采用了耐腐蚀特种塑料及覆塑管,不过,由于塑料的传热效率很低,余热回收装置占地庞大且造价极其昂贵;日本的烟气余热回收装置采用常规钢材,但为避免酸腐蚀,其锅炉只能燃用(进口)低硫煤,且日本的燃煤机组通常都运行在高负荷工况,一般不易出现低温结露及酸腐 蚀;美国在这方面的研究一直没有实质性的进展,烟气余热回收装置至今未能走出实验室。
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