2025年9月25日，由中国节能协会热电产业委员会主办的热电行业绿色低碳转型技术交流会（华东站）在江苏南京圆满落幕。本次会议聚焦热电领域核心发展需求，以“清洁低碳、灵活高效、智慧协同”为三大方向，汇聚科研院所、领军企业的技术专家，通过前沿技术成果分享、落地实践案例解析，搭建起行业高效交流平台，为热电行业绿色高质量发展注入创新动能。
演讲题目：新一代煤电灵活性燃烧解决方案
演讲人：华中科技大学 煤燃烧与低碳利用全国重点实验室 李寒剑
在智能运维与燃烧创新方面，华中科技大学煤燃烧与低碳利用全国重点实验室向军团队的李寒剑老师带来的新一代煤电灵活性燃烧解决方案，构建“检测-控制-执行”一体化技术体系，在新疆等地机组应用中展现快速变负荷响应、深度调峰稳燃性能。
一、汇报内容
1. 实验室简介及技术
2. 双碳背景下灵活发电关键问题
3. 检测单元：智能检测技术
- 激光拉曼法煤质在线检测
- 物联网煤流跟踪与识别
- CO/O₂双参量锅炉检测
- 飞灰含碳量监测
4. 控制单元：AI赋能智能控制技术
5. 执行单元：小粉仓®增强灵活储供系统
6. 工程案例及总结
二、实验室简介及技术
实验室概况
1988年：国家计委和国家教委批准筹建
1991年：通过国家计委组织的验收，正式对外开放
发展历程：燃烧研究室（1978-1988）→ 煤燃烧国家重点实验室（1988-2023）→ 煤燃烧与低碳利用全国重点实验室（2023-至今）
实验基地：实验室本部（华中科技大学，8298m²）、3MW燃烧试验基地（东湖开发区，4328m²）、35MW富氧燃烧示范基地（湖北应城，12500m²）
总体定位和研究方向
以“国际学科前沿、高效/清洁/低碳/灵活煤燃烧与利用、国家重大需求”为导向，聚焦两大研究方向：
1. 燃烧理论：燃料特性与湍流反应流体力学、热能转换与利用先进技术
2. 煤燃烧技术：能源利用中的污染物生成机理与防治、热力设备与系统评价诊断
技术发展脉络
高效：从钝体燃烧器→稳燃腔燃烧器→开缝钝体燃烧器→低氮燃烧器，解决了我国难燃煤种高效、稳定燃烧问题，我国90%以上煤粉锅炉采用钝体类燃烧器。
清洁：聚焦SOₓ、NOₓ、PM、Hg及痕量元素等污染物控制，获国家自然科学二等奖、国家科技进步奖等多项奖励。
低碳：实现富氧燃烧技术从0.3MW-3MW-35MW-350MW技术迭代，发展水平国际领先，入选国家十二五科技创新成就展。
灵活：提出灵活燃料、智能燃烧概念，构建新一代煤电技术体系。
技术突破历程
2015年：技术空白期，面临煤质在线检测技术缺乏、煤流在线监测技术空白、多参量灵活性智能控制技术欠缺、灵活燃料技术空白等问题。
2020年：技术发明期，发明小粉仓®增强灵活储供系统、激光拉曼煤质在线识别与示踪技术、物联网煤流自动识别与示踪技术、煤质CO/O₂多参量智能燃烧控制技术。
2025年：技术应用期，实现小粉仓®增强灵活储供系统3.5%机组变负荷速率、激光拉曼煤质在线检测300MW/600MW工程示范、煤质CO/O₂多参量锅炉智能燃烧系统百万千瓦机组示范、非接触式煤种识别与煤流示踪技术工程示范。
三、双碳背景下灵活发电关键问题
核心挑战
1. “负电价”与新能源消纳压力：新能源大规模并网导致部分时段出现负电价，煤电需深度调峰以消纳新能源，但深度调峰时煤电经济性受损，灵活性改造成为煤电保持市场竞争力的直接手段。
2. 现有智能检测/监测系统时效性不足：传统检测手段存在滞后性，无法满足灵活发电的实时性需求。
3. 燃烧灵活性控制手段欠缺：缺乏精准预测控制与反馈控制相结合的智能燃烧控制技术，煤质等关键参量在线测量必不可少。
4. 灵活性燃料供给滞后：燃料灵活性是机组灵活性的关键制约点，现有燃料系统响应速度慢，无法满足快速变负荷需求。
灵活智能发电解决思路
构建“感知层（传感器）-控制层（控制器）-执行层（执行器）”三层体系：
感知层：智能传感，实时采集风、粉、燃烧状态等信号。
控制层：智能控制，基于实时数据实现精准预测与反馈控制。
执行层：灵活执行，通过高效执行器快速响应控制指令。
四、检测单元：智能检测技术
1. 激光拉曼法煤质在线检测技术
国内首个激光拉曼法煤质在线检测技术，单点检测时间<30s，检测误差≤2%。
技术指标遥遥领先，相比传统工业分析（3-5小时）、激光诱导击穿光谱（1-10分钟），激光拉曼法实现了分钟级检测，满足工业应用需求。
已在国家能源30MW机组实现工程应用。
2. 物联网煤流跟踪与识别技术
技术路线：随物料投物联网标签-关键点检检测标签-煤流识别与可视化。
实现煤流从入厂到入炉的全流程跟踪与识别，为精准配煤与燃烧优化提供数据支撑。
已在华能集团600MW机组实现工程示范。
3. CO/O₂双参量锅炉检测技术
实现锅炉燃烧过程中CO和O₂浓度的实时在线检测，检测精度高，响应速度快。
应用效果：锅炉效率提升0.5%，高温腐蚀速率降低10%。
已在华电集团1000MW机组实现工程应用。
4. 飞灰含碳量监测技术
采用称重-灼烧法，实现飞灰含碳量的实时在线监测，数据直接反馈至燃烧控制系统。
应用效果：飞灰含碳量降低1-2%，锅炉效率显著提升。
五、控制单元：AI赋能智能控制技术
构建“精准预测控制+反馈控制”的智能燃烧控制系统，核心能力包括：
1. 多参量融合感知：融合煤质、煤流、CO/O₂、飞灰含碳量等多源数据，实现燃烧状态的全面感知。
2. AI智能决策：基于深度学习算法，建立燃烧过程的精准模型，实现对燃烧状态的实时预测与优化决策。
3. 闭环自动控制：根据决策结果自动调整风煤比、配风方式等参数，实现燃烧过程的闭环优化控制。
应用效果：机组变负荷速率提升至4.0%Pe/min，低负荷稳燃能力增强至5.0%Pe，顶负荷能力提升5.0%Pe。
六、执行单元：小粉仓®增强灵活储供系统
技术原理
在传统制粉系统基础上增加小粉仓及灵活分级分离装置，实现煤粉的快速储存与精准分配，从根本上解决制粉系统粉量大滞后导致的灵活性难提升问题。
技术目标与优势
1. 快速变负荷能力：变负荷速率从1.5%Pe/min提升至4.0%Pe/min。
2. 深度调峰能力：最低稳燃负荷从30%Pe降至15%Pe。
3. 顶峰能力：顶负荷能力从95%Pe提升至105%Pe。
4. 快速启停能力：启停时间缩短20%以上。
七、工程案例及总结
典型工程案例
1. 新疆首台套小粉仓系统：应用于新疆五彩湾电厂，实现了机组快速变负荷与深度调峰，变负荷速率达到4.0%Pe/min，最低稳燃负荷降至15%Pe。
2. 某电厂智慧燃料-智能燃烧系统：集成激光拉曼煤质在线检测、物联网煤流跟踪、CO/O₂双参量检测、飞灰含碳量监测及AI智能控制技术，实现了燃烧全过程的精准监测与优化控制，锅炉效率提升1.2%，煤耗降低3g/kWh。
新一代火电机组灵活性关键技术体系
检测单元：燃烧前（拉曼煤质在线检测+物联网煤流监测）、燃烧中（CO/O₂双参量+火焰稳定性实时监测）、燃烧后（飞灰含碳量在线监测）
京公网安备 11011502004515号 
