哈投集团集中供热热源烟气污染物 超低减排改造工程
哈尔滨汇焓科技有限公司（以下简称“汇焓科技”）成立于2016年12月9日，经营范围包括开发、销售环境保护专用设备，热力系统及烟气净化系统调试、运行、维护服务， 合同能源管理等。哈尔滨工业大学秦裕琨院士领导的科研团队承担公司的核心技术支撑， 团队成员有 1 位工程院院士、6 位教授、2 位副教授，员工全部具有中、高级职称。
汇焓科技依托中国特种设备检验协会科学技术奖一等奖和教育部技术发明二等奖的成果，在氮氧化物超低排放控制技术方面，研发了异相双循环低氮燃烧耦合宽负荷均场SCR工艺，突破了层燃工业锅炉燃烧过程非稳定及复杂多场非均匀性问题的困境，处于国际领先地位。此技术契合“2017—2021 北方清洁取暖规划”的实施，解决了北方地区供热企业燃煤层燃锅炉经济、高效实现 NOx超低排放的技术难题；在硫氧化物控制技术方面， 研发了喷沫耦合及双池双 pH 脱除工艺，突破了硫尘全负荷协同脱除及高效经济性难题； 在烟气节水技术方面，研发的液膜直接接触冷凝式工艺，实现了能量和水的经济高效回收。
案例介绍
一、项目名称
哈投集团集中供热热源烟气污染物超低减排改造工程。
二、项目概况
哈投集团权属供热公司承担哈尔滨市超过 50%以上的供热负荷。2019 年 7 月，哈尔滨工业大学与哈尔滨投资有限公司、黑龙江省建设投资集团有限公司签订《哈投集团集中供热热源环保节能项目科技与投资合作框架协议》，对哈投权属热源子公司实施烟气污染物超低减排改造。
汇焓科技研发团队研发的“异相双循环低氮燃烧耦合宽负荷强旋流均场SCR工艺”，突破了层燃工业锅炉燃烧过程非稳定及复杂多场非均匀性问题的困境，提出了燃煤层燃锅炉经济、高效实现 NOx超低排放的技术路线，至此国内层燃锅炉 NOx超低排放业绩全部采用汇焓科技技术。
三、项目规模
汇焓科技 2020 年与黑龙江省建设投资集团有限公司合作，完成哈投集团权属供热公司14 台套合计 1321 MW 燃煤层燃供热锅炉的超低排放改造项目，合同金额 1.5 亿元。
2020 哈尔滨汇焓科技有限公司近 3 年完成的燃煤供热锅炉超低排放改造项目
项目时间 | 项目名称 | 项目规模 | 改造方式 | 合同金额/万元 |
2020 年 | 金ft堡供热有限公司燃煤锅炉环保改造项目 | 1×84 MW+3×140 MW | 除尘 | 7 346.2 |
3×140 MW | 脱硫 | |||
2×84 MW+4×140 MW | 脱硝 | |||
2020 年 | 信托物业供热有限公司燃煤锅炉环保改造项目 | 2×46 MW+1×77 MW | 除尘+脱硫+ 脱硝 | 3 249.1 |
2020 年 | 太平供热有限公司燃煤锅炉 环保改造项目 | 2×116 MW | 脱硫+脱硝 | 4 398.2 |
3×64 MW | 脱硝 |
四、技术特点
层燃锅炉与煤粉及流化床锅炉存在较大差别，在煤粉锅炉及流化床锅炉上应用较成熟的脱硝技术不适用层燃锅炉，通过调研国内按照电厂SCR方式实施超低改造层燃锅炉的运行状况，发现普遍存在难以稳定达到NOx超低排放指标，且存在氨逃逸超标的问题，另外催化剂入口烟气温度及流动沿锅炉横向偏差超出电厂脱硝技术规范的相关指标。
国内不同锅炉制造企业、不同时期生产的层燃工业锅炉结构变化较大，实际应用过程中的燃料、运行负荷、操作条件等亦变化较大，因此开发适用于层燃工业锅炉的脱硝技术存在极大的难度。哈尔滨工业大学燃烧工程研究所科研团队针对层燃工业锅炉的特点，开发了适用于层燃工业锅炉的“异相双循环低氮燃烧耦合宽负荷强旋流均场SCR工艺”，该技术实现在不影响锅炉燃烧效率的条件下，达到NOx超低排放要求。实现稳定、经济的NOx超低排放效果，同时包括氨逃逸、催化剂入口温度、流动等技术指标稳定，达到电厂脱硝技术规范的要求。
“异相双循环低氮燃烧耦合宽负荷强旋流均场 SCR”工艺：按照源头治理的思路，先采用异相双循环低氮燃烧技术降低锅炉初始NOx生成量，再结合布置宽负荷 SCR 脱硝工艺实现超低排放。两个系统之间通过两相湍动调节器实现连接，同步实现氨制备、均匀流场、温度、浓度等功能。
五、项目优势及工程创新
层燃锅炉负荷随气温变化频繁，每天的负荷也呈周期性变化，供热企业也无法保证燃用煤质稳定。在此情况下，为适应供热负荷变化，锅炉负荷经常在40%～100%De之间调整。脱硝催化剂的高效反应温度在 320～420℃，层燃锅炉负荷宽幅度调整，将导致进入催化剂的烟气温度超出催化剂反应温度区间，降低脱硝效率甚至影响催化剂使用寿命。依据尾部烟温随负荷变动规律，合理设计 SCR 装置烟气截取位置。采用烟气调温策略，保证催化剂入口处的温度窗口稳定性。
另外，大容量层燃锅炉的炉膛较宽，存在配风的横向不均匀。燃用宽筛分原煤，即使不断改进及完善横向布煤装置，依然会存在横向布煤不均匀。以上问题必然导致沿炉排宽度方向的燃烧偏差，致使锅炉宽度方向存在100℃左右的烟温偏差。加之层燃锅炉炉内烟气缺乏横向混合机制，使层燃锅炉尾部烟气温度、流动、组分存在较大的横向偏差，这些问题是制约层燃锅炉NOx超低排放技术的实现的关键。“异相双循环低氮燃烧耦合宽负荷强旋流均场SCR工艺”通过湍动调节器消除了以上制约层燃锅炉NOx超低排放实现的技术关键。
六、效益分析
针对2018 年完成的青岛热电宏宇热源1#、2#两台75 t/h 锅炉进行“异相双循环低氮燃烧耦合宽负荷强旋流均场SCR 工艺”改造后的运行费用进行了核算。核算过程按照青岛市采暖期141 天共3384 h 计，运行电费中考虑了由于脱硝导致锅炉引风机阻力增加的电耗，折合每吨蒸汽2.06 元的脱硝运行费用，这一指标在目前国内层燃锅炉 NOx超低排放技术具备极明显的优势。
另外，“异相双循环低氮燃烧耦合宽负荷强旋流均场SCR工艺”的半焦循环系统分离回送半焦会在炉内进一步反应，在降低锅炉的飞灰份额的同时，可实现强化炉内空间的燃烧反应、强化炉内烟气动力场的扰动，将有效强化炉内的换热过程，以上两项估算提升锅炉效率近 1%。委托ft东省特种设备检验研究院有限公司对宏宇热源进行了锅炉能效测试， 能效测试结果显示锅炉效率为 84.46%。对于宏宇热源的锅炉状况评价，改造后锅炉运行状况良好，按照《工业锅炉能效限定值及能效等级》（GB24500—2009），达到Ⅱ及能效等级。