尿素?zé)峤庵瓢标P(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化_東南大學(xué)

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1、.2018年國家技術(shù)發(fā)明獎提名項目公示內(nèi)容一、項目名稱：尿素?zé)峤庵瓢标P(guān)鍵技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)化二、提名單位意見：大氣污染物治理一直是環(huán)境保護領(lǐng)域的重點,其中氮氧化物的安全高效脫除是一個難點。該項目通過系統(tǒng)研究,掌握了尿素?zé)峤庵瓢焙诵膮?shù),開發(fā)了獨立的工藝計算軟件包,發(fā)明了尿素?zé)峤庵瓢毖b置,形成了尿素?zé)峤庵瓢标P(guān)鍵技術(shù),實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。該項目打破了國外技術(shù)壟斷,作為自主知識產(chǎn)權(quán)技術(shù),有效降低了國內(nèi)應(yīng)用煙氣脫硝工程的成本,促進了國內(nèi)環(huán)保產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。項目獲得了多項原創(chuàng)性成果,技術(shù)經(jīng)濟指標先進；獲授權(quán)發(fā)明專利10項,實用新型專利8項。項目成果作為一種先進的在線制氨技術(shù),可以在多個領(lǐng)域進行液氨脫硝替代,應(yīng)用前景廣闊

2、。成果已實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化并應(yīng)用于煙氣脫硝、除塵等工程。項目獲得了媒體、同行和用戶的高度評價,取得了較大的經(jīng)濟和社會效益。該項目于2015年獲北京市科學(xué)技術(shù)獎二等獎,對照國家技術(shù)發(fā)明獎授獎條件,提名該項目申報2018年國家技術(shù)發(fā)明獎二等獎。提名單位：北京市科委。三、項目簡介：大氣污染物治理一直是環(huán)境保護領(lǐng)域的重點,其中氮氧化物的安全高效脫除是一個難點。傳統(tǒng)方法采用液氨為原料,產(chǎn)生氨氣作為減排氮氧化物的還原劑。但是液氨屬于危險化學(xué)品,超過10t即為重大危險源,其在運輸、儲存和使用時都有可能發(fā)生危險,國內(nèi)曾經(jīng)發(fā)生過多起液氨事故,造成重大人身傷亡。采用尿素為制氨原料可以達到與液氨相同的脫硝性能,無毒且使用安

3、全。尿素脫硝技術(shù)可作為一項普遍適用的氮氧化物治理技術(shù)應(yīng)用于大氣環(huán)保領(lǐng)域。但長期以來,尿素?zé)峤庵瓢奔夹g(shù)被國外所壟斷。因無有效競爭,致使國內(nèi)采購尿素?zé)峤庵瓢毖b置的費用一直居高不下,還要交納高昂的技術(shù)使用費,其價格很大程度上決定著煙氣脫硝工程造價,制約著國內(nèi)煙氣脫硝工程的實施。在此背景下,中國大唐集團公司統(tǒng)籌規(guī)劃,大唐環(huán)境產(chǎn)業(yè)集團股份有限公司具體牽頭,聯(lián)合東南大學(xué)、大唐XX熱電有限責(zé)任公司組成產(chǎn)學(xué)研合作團隊,對尿素?zé)峤庵瓢标P(guān)鍵技術(shù)進行了自主攻關(guān)。項目從基礎(chǔ)理論、小型試驗、中試試驗、計算機CFD模擬、示范工程和商業(yè)化應(yīng)用六個方面進行研究,掌握了尿素?zé)峤庵瓢焙诵膮?shù),開發(fā)了獨立的工藝計算軟件包,發(fā)明了尿

4、素?zé)峤庵瓢毖b置,形成了尿素?zé)峤庵瓢标P(guān)鍵技術(shù),實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。項目獲授權(quán)發(fā)明專利10項,實用新型專利8項。主要技術(shù)發(fā)明點如下：1提出了一種尿素?zé)峤夥磻?yīng)中引導(dǎo)氣流形成二維流場的方法,發(fā)明了一種尿素?zé)峤夥磻?yīng)器裝置。通過特殊的流場結(jié)構(gòu),可以防止尿素溶液粘避結(jié)晶,霧化分解效率高。2揭示了尿素溶液熱解傳熱傳質(zhì)過程,定性定量得出了能量條件,開發(fā)了物料及能量平衡計算軟件,通過了多套工程的驗證,完全可以指導(dǎo)實際工程應(yīng)用。3發(fā)明了逆流式尿素?zé)峤庵瓢毖b置及方法；發(fā)明了蝸殼進氣旋流式尿素?zé)峤庵瓢毖b置及方法；發(fā)明了切圓進氣式尿素?zé)峤庵瓢毖b置。實現(xiàn)了多種尿素?zé)峤庵瓢奔夹g(shù)方案的聯(lián)合應(yīng)用,提高了適用性。4揭示了尿素溶液液滴在熱

5、解爐內(nèi)部的時程關(guān)系和運動規(guī)律,發(fā)現(xiàn)了熱解爐內(nèi)循環(huán)回流區(qū)的存在,提出了避開內(nèi)循環(huán)回流區(qū)的方法,解決了尿素溶液回流的問題。得出了尿素?zé)峤廪D(zhuǎn)化率數(shù)據(jù)：尿素溶液從噴入熱解爐開始,在1s內(nèi)有90%以上轉(zhuǎn)化為氨氣,在2s內(nèi)有96%以上轉(zhuǎn)化為氨氣,在4s內(nèi)可以達到接近100%的轉(zhuǎn)化率。項目打破了國外技術(shù)壟斷,成果已經(jīng)獲得了9套應(yīng)用,有效降低了國內(nèi)采購成本,取得了較大的經(jīng)濟和社會效益。成果先后獲得科技日報和IEEE SPECTRUM科技縱覽的報道。四、客觀評價：1.成果鑒定：20XX9月2日,中國電機工程學(xué)會在北京組織召開了項目成果鑒定會：項目研究取得諸多創(chuàng)新成果,形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的尿素?zé)峤庵瓢背商准夹g(shù),

6、通過了工程驗證,技術(shù)達到國際先進水平。中電機鑒2014第111號,附件2.8-1、附件2.8-2、附件2.8-32.檢測報告：根據(jù)大唐XX熱電有限責(zé)任公司5號機組煙氣脫硝裝置性能試驗報告,報告顯示：在入口Nox濃度達到設(shè)計值時,出口Nox濃度小于設(shè)計值,并且尿素耗量小于設(shè)計值,符合設(shè)計要求。附件2.9-1、附件2.9-23.同行評價IEEE SPECTRUM科技縱覽雜志于2016年5月刊登了項目成果,并給予了評價：積極實現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)業(yè)化,提升自主知識產(chǎn)權(quán)技術(shù)的市場占有率,提高重大科技成果的轉(zhuǎn)化能力。附件2.10-1、附件2.10-2、附件2.10-34.媒體報道2015年11月12日,科技日報

7、對項目成果進行了報道,指出通過不斷的科技開發(fā)和應(yīng)用,項目研制的尿素?zé)峤庵瓢奔夹g(shù)已經(jīng)轉(zhuǎn)化為成熟可靠的商業(yè)化技術(shù),為我國的脫硝環(huán)保行業(yè)注入自主創(chuàng)新技術(shù),為祖國的節(jié)能減排作出貢獻,形成良好的社會效益。附件2.115.獲獎情況：項目部分成果獲得2015年度北京市科學(xué)技術(shù)獎二等獎；20XX度首屆中國電力創(chuàng)新獎二等獎。附件2.12、附件2.136.典型用戶評價項目示范工程應(yīng)用單位大唐XX熱電有限責(zé)任公司對項目成果應(yīng)用作出完整評價如下：大唐XX熱電有限責(zé)任公司2x320MW5號亞臨界機組,脫硝裝置使用選擇性催化還原法SCR,采用尿素?zé)峤夥ㄖ苽涿撓踹€原劑。在設(shè)計煤種、鍋爐BMCR工況、處理100%煙氣量條件下

8、,性能試驗期間,在入口Nox含量在500mg/Nm3時,脫硝總效率大于86%性能試驗考核時。催化劑層數(shù)按2+1層方案進行設(shè)計,脫硝工程由大唐環(huán)境產(chǎn)業(yè)集團股份有限公司承建,尿素?zé)峤庵瓢毖b置由大唐環(huán)境產(chǎn)業(yè)集團股份有限公司自主研發(fā)、設(shè)計、供貨、安裝和調(diào)試。5號機組脫硝工程于20XX6月7日順利通過168試運行,在試運行期間,尿素?zé)峤庵瓢毖b置能滿足機組脫硝對氨氣的需求,系統(tǒng)響應(yīng)速率完全滿足機組變工況的要求,并且尿素分解率和尿素耗量都達到了設(shè)計要求。尿素?zé)峤庵瓢毖b置自投運以后,一直運行穩(wěn)定,熱解爐內(nèi)未出現(xiàn)結(jié)晶的情況,各項運行指標都達到了設(shè)計要求。經(jīng)過長時間連續(xù)運行表明,大唐環(huán)境產(chǎn)業(yè)集團股份有限公司自主研

9、發(fā)的尿素?zé)峤庵瓢毖b置性能優(yōu)良,不容易出現(xiàn)結(jié)晶的情況,完全能滿足火電廠脫硝工程對氨氣的需求。附件2.14五、推廣應(yīng)用情況：大唐環(huán)境產(chǎn)業(yè)集團股份有限公司牽頭研發(fā)的尿素?zé)峤庵瓢奔夹g(shù),通過了理論研究、實驗室研究和工程示范驗證,已經(jīng)實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化,共有9套裝置投運,現(xiàn)場運行穩(wěn)定,負荷跟蹤性好,完全可以滿足脫硝需求。作為一種廣泛適用的在線制氨技術(shù),該技術(shù)亦可由電力行業(yè)推廣至其他行業(yè),在保障清潔電力生產(chǎn)、石化、冶金、建材環(huán)保綜合治理等多個方面發(fā)揮重要作用。.主要應(yīng)用單位情況不超過15個序號應(yīng)用單位名稱應(yīng)用技術(shù)應(yīng)用起止時間應(yīng)用單位聯(lián)系人及電話經(jīng)濟/社會效益1大唐XX熱電有限責(zé)任公司尿素?zé)峤庵瓢标P(guān)鍵技術(shù)至今高峰良

10、好2大唐XX第二熱電有限責(zé)任公司尿素?zé)峤庵瓢标P(guān)鍵技術(shù)2014.5.5至今良好3XX雙源熱電有限責(zé)任公司尿素?zé)峤庵瓢标P(guān)鍵技術(shù)至今李偉超/13525490669良好4大唐XX發(fā)電有限責(zé)任公司尿素?zé)峤庵瓢标P(guān)鍵技術(shù)至今劉黎南良好56.六、主要知識產(chǎn)權(quán)證明目錄：不超過10項,前3項為核心知識產(chǎn)權(quán)序號知識產(chǎn)權(quán)類別知識產(chǎn)權(quán)具體名稱國家授權(quán)號授權(quán)日期證書編號權(quán)利人發(fā)明人專利有效狀態(tài)1發(fā)明專利一種尿素?zé)峤夥磻?yīng)中引導(dǎo)氣流的方法中國ZL201310046726.4201553785中國大唐集團環(huán)境技術(shù)有限公司,中國大唐集團科技工程有限公司彭代軍有效2發(fā)明專利一種尿素?zé)峤夥磻?yīng)器中國ZL201310047260.X15

11、98594中國大唐集團環(huán)境技術(shù)有限公司,中國大唐集團科技工程有限公司彭代軍有效3發(fā)明專利一種應(yīng)用于SCR脫硝的尿素?zé)峤夥磻?yīng)器中國ZL201210359319.41780560中國大唐集團環(huán)境技術(shù)有限公司彭代軍有效4發(fā)明專利一種尿素?zé)峤庵瓢毖b置及方法中國ZL201510338332.52286258大唐環(huán)境產(chǎn)業(yè)集團股份有限公司彭代軍有效5發(fā)明專利一種蝸殼進氣旋流式尿素?zé)峤庵瓢毖b置及方法中國ZL201310139362.41804086中國大唐集團環(huán)境技術(shù)有限公司,中國大唐集團科技工程有限公司宋紅兵有效6發(fā)明專利一種SCR尿素脫硝設(shè)備的熱解室清理結(jié)晶裝置中國ZL201310399767.11586

12、185中國大唐集團環(huán)境技術(shù)有限公司陸生寬有效7發(fā)明專利一種煙氣SCR尿素脫硝設(shè)備的清灰渣裝置中國ZL201310398125.X1659067中國大唐集團環(huán)境技術(shù)有限公司陸生寬有效8發(fā)明專利一種逆流式尿素?zé)峤庵瓢毖b置及方法中國ZL201310139418.62006989大唐環(huán)境產(chǎn)業(yè)集團股份有限公司,中國大唐集團科技工程有限公司宋紅兵有效9發(fā)明專利一種尿素?zé)峤庵瓢毖b置中國ZL201310047259.71951231大唐環(huán)境產(chǎn)業(yè)集團股份有限公司,中國大唐集團科技工程有限公司周燁有效10發(fā)明專利一種煙氣脫硝的尿素?zé)峤鉅t中國ZL201410177816.12245975大唐環(huán)境產(chǎn)業(yè)集團股份有限公司

13、陸生寬有效.七、主要完成人情況不超過6人：排序姓名主要貢獻工作單位完成單位職稱職務(wù)1彭代軍第1完成人。項目負責(zé)人。制定了項目研究的技術(shù)路線和整體計劃,主持了項目的總體實施和全部研究工作。是第1、2、3、4項發(fā)明專利的第一發(fā)明人,是第5、6、7、8、9、10項發(fā)明專利的發(fā)明人；對發(fā)明點1-4都作出了貢獻。作為第一作者發(fā)表論文碳酸氫銨和尿素制氨技術(shù)經(jīng)濟分析、鍋爐煙氣脫硝尿素?zé)峤馀c水解制氨技術(shù)對比、尿素?zé)峤庵瓢标P(guān)鍵技術(shù)開發(fā)及其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。大唐環(huán)境產(chǎn)業(yè)集團股份有限公司大唐環(huán)境產(chǎn)業(yè)集團股份有限公司研究員無2仲兆平作為實驗室研究委托負責(zé)人,牽頭實施實驗室研究。完成了尿素?zé)峤饫碚摗⑿⌒驮囼?、計算機CFD模擬

14、、中試試驗等研究內(nèi)容,是第5、8項發(fā)明專利的發(fā)明人,對發(fā)明點1-4作出了貢獻。作為通訊作者發(fā)表論文尿素溶液熱解制取氨氣特性研究。東南大學(xué)東南大學(xué)教授系主任3宋紅兵制定了項目前期調(diào)研、立項的技術(shù)路線,參與了項目的核心參數(shù)和關(guān)鍵技術(shù)的研究,是第5、8項發(fā)明專利的第一發(fā)明人,第1、2、3、4項發(fā)明專利的發(fā)明人,對發(fā)明點1、3作出了貢獻。大唐環(huán)境產(chǎn)業(yè)集團股份有限公司大唐環(huán)境產(chǎn)業(yè)集團股份有限公司高級工程師分公司副總經(jīng)理4陸生寬參與示范工程階段的研究,在工藝研究、系統(tǒng)擬定、設(shè)備選型、總體設(shè)計以及現(xiàn)場問題處理等方面作出了貢獻,作為主要人員參與了示范工程設(shè)計,是第6、7、10項發(fā)明專利的第一發(fā)明人。對發(fā)明點4

15、作出了貢獻。大唐環(huán)境產(chǎn)業(yè)集團股份有限公司大唐環(huán)境產(chǎn)業(yè)集團股份有限公司高級工程師無5高峰作為示范工程建設(shè)現(xiàn)場負責(zé)人,參與了示范工程階段的研究,協(xié)助示范工程測試,進行數(shù)據(jù)采集和分析等工作,同時負責(zé)工程總體進度、設(shè)備安裝、現(xiàn)場調(diào)試等技術(shù)管理工作。對發(fā)明點4作出了貢獻。大唐XX熱電有限責(zé)任公司大唐XX熱電有限責(zé)任公司工程師設(shè)備部副主任6張波參與了計算機CFD模擬研究和中試試驗研究,發(fā)現(xiàn)熱解爐內(nèi)循環(huán)回流區(qū)的存在,并對其形成原理作出闡述。對發(fā)明點2、4作出了貢獻。東南大學(xué)東南大學(xué)講師無.八、完成人合作關(guān)系說明：本項目的六位完成人之間存在非常密切的合作關(guān)系。項目為產(chǎn)學(xué)研合作項目,完成單位包括科技產(chǎn)業(yè)單位、高

16、校和生產(chǎn)單位,為了共同完成項目任務(wù),完成人之間通力協(xié)作,在不同階段以多種方式進行了多項合作,取得了較好效果。彭代軍研究員為項目負責(zé)人,制定了項目研究的技術(shù)路線和整體計劃,主持了項目的總體實施和全部研究工作。彭代軍、宋紅兵、陸生寬三人來自項目第一完成單位,在項目立項、執(zhí)行、評審、鑒定、驗收等多個環(huán)節(jié)都有合作,共同授權(quán)了多項發(fā)明專利。仲兆平和張波來自東南大學(xué),仲兆平教授是實驗室階段委托研究負責(zé)人,牽頭實施實驗室研究,張波作為實驗室研究期間的博士生,參與項目研究,師從仲兆平教授。高飛來自大唐XX熱電有限責(zé)任公司,參與了示范工程階段的研究,為項目成果轉(zhuǎn)化落地應(yīng)用作出了貢獻。項目完成人以發(fā)明專利的共同發(fā)

17、明人、共同論文作者、共同參加驗收鑒定、共同獲得獎勵等形式進行了合作。完成人合作關(guān)系情況匯總表序號合作方式合作者項目排名合作時間合作成果證明材料備注1共同知識產(chǎn)權(quán)彭代軍、宋紅兵20XX、20XX、20XX一種尿素?zé)峤夥磻?yīng)中引導(dǎo)氣流的方法；一種尿素?zé)峤夥磻?yīng)器；一種應(yīng)用于SCR脫硝的尿素?zé)峤夥磻?yīng)器發(fā)明專利2共同知識產(chǎn)權(quán)宋紅兵、彭代軍、仲兆平20XX、20XX、20XX一種蝸殼進氣旋流式尿素?zé)峤庵瓢毖b置及方法；一種逆流式尿素?zé)峤庵瓢毖b置及方法發(fā)明專利3共同知識產(chǎn)權(quán)陸生寬、彭代軍20XX、20XX、2015年一種SCR尿素脫硝設(shè)備的熱解室清理結(jié)晶裝置；一種煙氣SCR尿素脫硝設(shè)備的清灰渣裝置；一種煙氣脫硝的尿素?zé)峤鉅t發(fā)明專利4共同論文仲兆平、張波、彭代軍、宋紅兵20XX尿素溶液熱解制取氨氣特性研究論文5共同獲獎彭代軍、仲兆平、宋紅兵、陸生寬2015年、2016年北京市科學(xué)技術(shù)獎二等獎獲獎證書6共同立項彭代軍、仲兆平、宋紅兵、陸生寬20XX大型燃煤電廠SCR脫硝尿素?zé)峤庵瓢标P(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用鑒定證書.