应用本项目技术的浙江浙能嘉兴发电有限公司。
浙江在线03月24日讯 (浙江日报记者 曾福泉 通讯员 周炜)燃煤发电离不开锅炉。这种巨人般的大型燃烧设备吞下成吨的化石燃料,其燃烧产生的能量为我国提供了近80%的电力。浙江大学副校长、教育部长江学者特聘教授、省特级专家严建华领导的交叉学科团队成功研发出一套为锅炉做“CT”的技术,使人们可以准确观测锅炉内部复杂的燃烧过程,并偶合到燃烧控制系统实现运行优化调整,燃烧由此变得更加安全、清洁、高效。该成果23日获得2015年度省科技进步奖一等奖。
一座发电功率为100万千瓦的发电锅炉,其大小相当于一座25层高、每层面积500平方米的楼房,炉膛里面充满了风煤剧烈混合的高温气固两相流,熊熊燃烧反应的高温两相流温度高达1000多摄氏度。严建华说,过去很长一段时间,锅炉内部的燃烧过程几乎是一个“黑箱”,即便能够在个别位置实现单点温度或浓度测量,其结果也不能代表燃烧过程全貌,不啻是“盲人摸象”。
搞清楚锅炉内部的燃烧状况为什么重要?在这个问题上我们有过血的教训。1993年,北仑电厂一座当时国内最大容量的进口锅炉发生爆炸,造成23人死亡,机组停运130多天,少发电近14亿度。严建华当时是一个博士毕业不久的年轻学者,参与了事故原因调查。专家们发现,这座锅炉炉膛的燃烧状况已经发生了变化,却没能被及时检测到。
生产生活需要源源不断的电力,锅炉不可能频繁停机检修,能不能研发出实时检测燃烧过程的方法?北仑电厂事故成为严建华课题组近20多年来致力于燃烧过程研究的起点。课题组提出的方法是,把特殊的摄像装备装在一个口径很窄的测枪里,伸到锅炉里面,拍下火焰的图像,并在不同炉膛断面布置若干测点。“尽可能多角度地收集火焰图像,再将图像代表的意义还原成参数、函数,最终建立燃烧的三维数学重建模型。”严建华说,这就像给锅炉这个巨人做了“CT”。
这个主意一开始听起来有点儿天方夜谭。最初试验时,图像测枪进入锅炉就被高温烧坏了。严建华带领团队反复尝试不同材料,寻找各种冷却和除尘的方法。“电厂验证试验正值盛夏,站在电厂锅炉外,温度高达40℃以上,连续试验下来汗流浃背。”最终研究团队成功解决了稳定可靠获取火焰图像的问题。
接下来还有设备推广的问题。团队成员一趟一趟地跑到电厂去,“跑细了腿,磨破了嘴”,说服一个个电厂采用这项新技术。
如今,这项技术已经发展得颇为成熟,从内蒙古草原到南海之滨,许多大型燃煤发电企业已采用这一技术,实时掌握了锅炉内三维温度分布、燃烧状况、污染物排放情况,结合先进的燃烧模型预测控制,机组运行更安全了。值得一提的是,因为锅炉燃烧可以持续处在最佳状态,发电煤耗和污染物排放都下降了。
比煤燃烧更复杂的是生活垃圾、污泥和危险废弃物的燃烧。严建华团队的技术还应用在我省多家企业的废弃物焚烧锅炉上,有效提高了环保性能和机组燃烧效率,确保了系统运行在最佳工作状态,为破解垃圾围城之困和水环境治理中的污泥处理难题做出重要贡献。
据了解,该项目在多年的研究历程中培养了近10位博士研究生和20位硕士研究生,先后发表论文75篇。近三年为企业新增直接销售收入30.68亿元,新增利润4.02亿元。