【項目精選】361期：節(jié)能與新能源技術(shù)項目推薦（四）
項目一：醇基燃料高性能引射式自適應(yīng)配風(fēng)燃燒技術(shù)
項目簡介：
本成果屬于能源與動力工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及節(jié)能、燃燒、傳熱學(xué)、熱力學(xué)、環(huán)境保護等等多個相關(guān)學(xué)科。
成果針對醇基燃料工業(yè)燃燒過程中存在積碳堵塞氣化管道、燃燒效率低、燃燒穩(wěn)定性差、醇基燃料工業(yè)燃燒技術(shù)及裝置不成熟等問題，創(chuàng)新研發(fā)了60-350kW額定功率下負(fù)荷大范圍變動（25%-120%）醇基燃料引射式自適應(yīng)配風(fēng)燃燒技術(shù)：
①首次開發(fā)了醇基燃料引射式自適應(yīng)配風(fēng)技術(shù)，獲得了負(fù)荷大范圍變動下引射式自適應(yīng)配風(fēng)技術(shù)、關(guān)鍵工藝參數(shù)，燃燒中能根據(jù)熱負(fù)荷大小自動調(diào)節(jié)燃燒所需的配風(fēng)量，實現(xiàn)燃料完全燃燒；
②成功首創(chuàng)了低于醇基燃料析碳溫度條件下促使其氣化的恒溫實時預(yù)氣化技術(shù)，能夠在燃燒器的功率調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，實現(xiàn)醇基燃料完全氣化，且未見過熱積碳；
③基于自主研發(fā)的醇基燃料引射式自適應(yīng)配風(fēng)技術(shù)、液體燃料無析碳恒溫氣化技術(shù)，首創(chuàng)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的醇基燃料高性能引射式自適應(yīng)配風(fēng)燃燒技術(shù)，解決了負(fù)荷大范圍變化（25%-120%）時的自適應(yīng)配風(fēng)、無析碳實時氣化、氣化管道堵塞、燃燒效率低、燃燒穩(wěn)定性差、污染物排放較高等難題，燃燒效率達99.9%以上，且完全燃燒后，無粉塵排放，主要污染物排放（CxHy＜1ppm，CO＜1ppm，NOx＜10ppm）遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn)；
④應(yīng)用本研究成果提出了適合于中小型燃煤、燃油工業(yè)爐的燃燒系統(tǒng)與裝置，并進行了工業(yè)應(yīng)用，可將現(xiàn)有燃煤熔煉爐等中小型工業(yè)爐的熱效率由25%-30%提高至80%以上。
項目二、劣質(zhì)固體燃料清潔高效燃燒與能源轉(zhuǎn)換利用技術(shù)
項目簡介：
針對劣質(zhì)固體燃料難利用、難著火和難燃盡等問題，對劣質(zhì)燃料燃燒技術(shù)和能源轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵問題進行了系列創(chuàng)新研究和工業(yè)應(yīng)用。構(gòu)建了一整套低品位劣質(zhì)固體燃料清潔燃燒與高效利用的技術(shù)體系，實現(xiàn)了劣質(zhì)煤、煤矸石、污泥、市政固體廢棄物等劣質(zhì)燃料的高效能源轉(zhuǎn)換，技術(shù)達到了國際先進水平，顯著提高了能源利用效率，取得了很好的經(jīng)濟效益和社會效益。創(chuàng)新點主要有：
1）提出了劣質(zhì)固體燃料清潔高郊燃燒及能源化利用方法;
2）系統(tǒng)地研究了劣質(zhì)固體燃料熱解及燃燒特性;
3）提出了適合于劣質(zhì)固體燃料CFB爐膛結(jié)構(gòu)及密相區(qū)返料方法;
4）提出了適合于中小鍋爐劣質(zhì)固體燃料清潔燃燒能源化轉(zhuǎn)換利用的系統(tǒng)技術(shù)集成并進行工業(yè)應(yīng)用。技術(shù)集成主要包括：(1)密相區(qū)結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用，(2)密相區(qū)返料，(3)液排渣技術(shù) ，(4)應(yīng)用于中小鍋爐改造的技術(shù)系統(tǒng)集成。
項目三、火電廠濕法煙氣脫硫廢水噴霧蒸發(fā)處理方法與技術(shù)
項目簡介：
隨著國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的日益提高和監(jiān)管力度的不斷加大，脫硫廢水的清潔高效處理問題越來越受到重視。隨著國家《節(jié)約能源法》、新版《環(huán)境保護法》、“水污染防治行動計劃”（“水十條”）和相應(yīng)的用水、排水收費政策的頒布，以及《電力工業(yè)“十一五”節(jié)水規(guī)劃》、《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃（2014—2020年）》等規(guī)定的逐步實施，以及《火電廠污染防治技術(shù)政策（征求意見稿）》（2016.09）、《火電廠污染防治最佳可行技術(shù)指南（征求意見稿）（2016.09）的發(fā)布，對火電廠用、排水水量和水質(zhì)指標(biāo)限制越來越嚴(yán)格，節(jié)水減排和“零排放”勢在必行。
本技術(shù)采用煙道噴霧蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)實現(xiàn)脫硫廢水零排放，該技術(shù)利用氣液雙相流噴嘴霧化廢水。通過水泵將廢水噴入到空預(yù)器和除塵器之間的煙道中的霧化噴嘴進行霧化，在高溫?zé)煔獾募訜嶙饔孟?，水分迅速蒸發(fā)成氣相水蒸氣隨除塵后的煙氣進入脫硫塔，在脫硫塔的噴淋冷卻作用下，水分凝結(jié)進入脫硫塔的漿液循環(huán)系統(tǒng)被重復(fù)利用。廢水中的污染物轉(zhuǎn)化為結(jié)晶物或者鹽類等微小的固體顆粒，隨煙氣中的飛灰一起被靜電除塵器捕捉而從煙氣中分離出來，從而除去污染物，實現(xiàn)廢水的零排放。本技術(shù)的系統(tǒng)流程見圖1。
脫硫廢水煙道噴霧蒸發(fā)結(jié)晶零排放技術(shù)具有工藝流程簡單、適用范圍廣泛、安全可靠、工程造價低、運行費用少、占地面積小等優(yōu)點，且能夠?qū)崿F(xiàn)真正意義的廢水零排放。
項目四、微藻培養(yǎng)與能源化利用
項目簡介：
微藻可以通過自身的光合作用高效固定二氧化碳，同時生產(chǎn)生物燃料以及高附加值產(chǎn)品，已成為國內(nèi)外技術(shù)開發(fā)的熱點。在微藻能源利用工藝流程中，用于微藻培養(yǎng)的光生物反應(yīng)器占總設(shè)備投資和運行成本的一半。由于相關(guān)研究工作的缺乏，生物反應(yīng)器受微藻光合效率、傳質(zhì)以及光照的限制，體積大、占地寬、成本高、產(chǎn)率和效率低。為了強化微藻光生物反應(yīng)器中光傳遞，提高光分布的均勻性，構(gòu)建了內(nèi)嵌空心導(dǎo)光管的新型平板式微藻光生物反應(yīng)器，通過空心導(dǎo)光管的引入實現(xiàn)了將光能導(dǎo)入反應(yīng)器中光衰減嚴(yán)重區(qū)域，提高了反應(yīng)器內(nèi)藻細(xì)胞的產(chǎn)量。在此基礎(chǔ)上，為了優(yōu)化反應(yīng)器的光分布，設(shè)計了內(nèi)置導(dǎo)光板的光生物反應(yīng)器，并將其用于工業(yè)化中常用的跑道池反應(yīng)器中（如圖1所示），使微藻產(chǎn)量提到了193.33%，生物質(zhì)產(chǎn)量達到2.31g/L，油脂產(chǎn)量達到1258.65mg/L。導(dǎo)光板目前工藝成熟，成本低廉，對微藻無毒害作用，因此將其用于微藻產(chǎn)業(yè)化培養(yǎng)的跑道池反應(yīng)器中，基本不會增加建造及運營成本。按目前藻粉市場價來算，微藻150元/千克，傳統(tǒng)跑道池反應(yīng)器的收益為0.18元/升，而利用內(nèi)置導(dǎo)光板的跑道池光生物反應(yīng)器可獲得0.35元/升的收益。同時，在工業(yè)化常用的管式反應(yīng)器的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新性的提出了一種新型非連續(xù)光照管式光生物反應(yīng)器，通過間斷遮光方式，形成了反應(yīng)器內(nèi)明區(qū)和暗區(qū)的周期性分布，實現(xiàn)了微藻在反應(yīng)器內(nèi)流動時的規(guī)律性明暗交替，從而觸發(fā)閃光效應(yīng)，使微藻生長速率提高了15%。
在微藻生長到穩(wěn)定期后，需對反應(yīng)器中的微藻進行采收。傳統(tǒng)的采收方式包括離心、絮凝、氣浮、膜過濾等，這些方法均耗能較多。為了降低采收成本，提出聚丙烯酸系高吸水性樹脂吸收培養(yǎng)基濃縮微藻，吸收后可通過高溫?zé)煔饷撍厥赵倮谩＠貌墒蘸蟮臐裨暹M行水熱液化的預(yù)處理方式，將藻細(xì)胞破壁，使細(xì)胞內(nèi)的多糖、蛋白質(zhì)、油脂等析出并解聚成小分子的單糖、氨基酸、脂肪酸，之后這些小分子物質(zhì)經(jīng)微生物發(fā)酵，產(chǎn)出甲烷、氫氣等高熱值的生物燃料。此外，微藻破壁后，可直接經(jīng)萃取等過程，得到硫代多糖、二十碳五烯酸（EPA）、二十二碳六烯酸（DHA）、蝦青素等高附加值產(chǎn)品。其中，硫代多糖具有抗氧化、抗腫瘤、抗炎、抗病毒等活性，并且可以作為抗凝血劑和免疫調(diào)節(jié)劑。EPA被稱為“血管清道夫”，能促進循環(huán)系統(tǒng)的健康和防止膽固醇和脂肪在動脈壁上積聚，并對治療由自身免疫缺陷引起的炎癥有效。DHA俗稱“腦黃金”，是神經(jīng)系統(tǒng)細(xì)胞生長及維持的一種主要成分，是大腦和視網(wǎng)膜的重要構(gòu)成成分，在人體大腦皮層中含量高達20%，在眼睛視網(wǎng)膜中所占比例最大約50%。蝦青素是已知氧自由基清除能力最強的天然色素，其抗氧化能力是維生素E的1000倍，雨生紅球藻是最佳的天然蝦青素來源，含量達到3%-5%，是目前唯一被美國FDA審核準(zhǔn)許可用于人類直接使用的蝦青素產(chǎn)品。
針對微藻生物質(zhì)高效能源化利用的問題，提出太陽能加熱實現(xiàn)微藻水熱預(yù)處理，再利用水解液和固態(tài)殘渣厭氧發(fā)酵制取富氫甲烷氣，實現(xiàn)微藻全組分轉(zhuǎn)化利用，并建立了中試系統(tǒng)（如圖2，3）。通過太陽能水熱水解，微藻發(fā)酵產(chǎn)甲烷過程的速率和轉(zhuǎn)化率得到顯著提升。
項目五、一種可有效降阻的在線自激式自穩(wěn)定管式換熱器清垢及強化換熱技術(shù)
項目簡介：
對火電機組汽輪機組凝汽器管式換熱器、管式空預(yù)器易結(jié)垢與積灰、換熱端差大，清洗較困難，且運行成本高等問題，提出并設(shè)計了一種以帶平衡孔的旋流葉片為核心的清垢、清灰及強化換熱裝置，其能依靠循環(huán)水、煙氣的流動實現(xiàn)旋流葉片自激旋轉(zhuǎn)，強化擾流，實現(xiàn)在線自動清垢清灰及強化換熱，且在平衡孔的作用下，能防止旋流片的偏斜而實現(xiàn)自平衡穩(wěn)定。應(yīng)用本方法與裝置應(yīng)用本方法與裝置于火電機組凝汽器，端差可降低為1~3℃，應(yīng)用于火電機組管式煙氣換熱器，可提高熱力發(fā)電廠熱效率1%~2%，該裝置還可廣泛應(yīng)用于電力、化工、制藥、印染等表面式換熱過程，節(jié)能減排效果顯著。
項目六、引射式加熱器替代回?zé)嵯到y(tǒng)低壓加熱器技術(shù)
項目簡介：
目前熱力發(fā)電廠低壓加熱器存在系統(tǒng)復(fù)雜、端差大和熱效率低等問題，機組經(jīng)濟性的提高受到了較大限制。采用引射式加熱器替代回?zé)嵯到y(tǒng)低壓加熱器可使低壓加熱器面臨的諸多問題得到有效改善。引射混合式低壓加熱器是利用壓力較高的水抽吸壓力較低的蒸汽并進行熱量、動量和質(zhì)量交換、摻混的裝置，是射流技術(shù)在傳熱鄰域的新應(yīng)用，它通過汽液兩相流的混合加熱制取過飽和水。加熱熱源可以采用低壓放散蒸汽、凝結(jié)水閃蒸汽或汽輪機的低壓抽氣，起到節(jié)能減排的作用。該加熱器具有熱效率高、熱力系統(tǒng)簡單、價格低、占地少、使用壽命長、無振動、噪音低等優(yōu)勢。利用引射式加熱器替代回?zé)嵯到y(tǒng)低壓加熱器可將機組熱效率提高0.8-1.0%。
