山西省2015年度国家科学技术奖励推荐项目公示材料

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1、附件2：山西省2015年度国家科学技术奖励推荐项目公示材料火力发电燃煤的激光在线检测与节能技术及装备报奖类别：国家技术发明奖项目名称：火力发电燃煤的激光在线检测与节能技术及装备推荐单位：山西省科学技术厅项目简介：本项目属于国家重点发展的能源领域，所属学科为光学测试仪器。据国家统计局发布的2013年国民经济和社会发展统计公报，我国6000千瓦及以上火力发电装机容量8.62亿千瓦，年消耗燃煤22亿吨。目前发电煤耗平均为321g/kw·h，如果每降低1g/kw·h，则全国每年将少消耗燃煤780万吨，折合近40亿元，相应减少排放SO2约6.6万吨、NOX约5.8万吨。我国各级政府高度

2、重视燃煤的节能减排，国务院在《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》的能源重点领域中提出要“坚持节能优先，降低能耗。攻克主要耗能领域的节能关键技术，大力提高一次能源利用效率”。在火力发电中，通过对配煤、燃烧和排放环节中的燃煤煤质进行实时在线检测，及时调整工况，对于提高燃煤利用率非常重要。目前国内外煤质在线检测主要采用γ射线、中子等放射性技术，存在放射性污染、成本高、对不同煤种适应性差的问题，难以大规模推广使用。针对这些问题，我们在国家中小企业创新基金和科学仪器专项等项目支持下，经过近十年的研究与攻关，采用激光诱导击穿光谱方法，研制了火力发电燃煤煤质的在线检

3、测技术和装备，可以直接测得发热量、灰分、挥发分等工业指标，具有实时、快速、无损、安全、成本低、对煤种无要求等优势，可以大规模推广使用，填补了国内外空白。该项成果的核心技术及整体结构均获得发明专利，拥有全部自主知识产权。主要研究内容及发明点：1—32—、发明了新的燃煤工业分析方法。利用激光诱导击穿光谱技术，在测量煤中C、H、N、S、Si、Al、Ca、Fe、Mg、K、Na等元素尤其是实现有机氧含量测量的基础上，通过大量有代表性燃煤样品的分析，建立了发热量、灰分及挥发分等指标的工业分析模型，实现了元素分析到工业指标的转化，解决了激光诱导击穿光谱用于煤质在线检测的关键技术问题。2、发

4、明了煤灰中碳元素高精度定量分析方法。我们利用不等频双光子激发技术测量了煤灰中碳元素，对其光谱进行二阶多元非线性回归，发明了对煤灰含碳量的精准测量关键技术，从而实现了对燃煤制粉系统的反馈控制，精准控制了煤粉细度，充分提高了燃煤效率，达到了高效节能减排的目标。3、发明了在恶劣环境下保证激光检测系统稳定工作的相关技术：（1）利用正压保护和高压吹扫技术，解决了光学系统受工业粉尘污染的问题。（2）利用双光学开关和噪声频谱带宽压缩技术，解决了荧光信号受背景光干扰的问题。（3）利用共焦F-P腔干涉技术，解决了光谱分辨率差的问题。（4）利用负反馈功率稳定技术，解决了激光功率慢漂移的关键问题，

5、提高了长期测量稳定性，延长了校正周期。基于以上发明点的核心技术，研制了适用于火力发电的燃煤激光在线检测与节能装备，在国际上首次实现了工业化应用，填补了国内外空白。本项目共获授权国家发明专利12项、实用新型专利2项。经山西省科技厅组织专家鉴定，所研制的用于火力发电的煤质激光在线检测技术与装备在同类检测技术与装备领域达到国际先进水平。推广应用情况：本技术成果已应用于国电电力发展有限公司大同第二发电厂、鲁能河曲发电厂等企业。装备工作稳定，有效提高了燃煤效率，降低了发电煤耗，近三年共计为企业节约标煤近54万吨，节约燃煤成本2.7亿元，相应减少SO2排放约0.46万吨、NOX约0.40

6、万吨，节能效果显著，经济效益和环保效益明显。曾获科技奖励情况：2011年山西省技术发明一等奖（激光煤质在线检测技术及设备）主要知识产权证明目录：知识产权类别知识产权具体名称国家授权号授权日期证书编号权利人发明人发明专利元素光谱分析方法及采用该方法的激光元素勘探设备中国ZL201210038157.42014.4.91377064山西大学张雷，尹王保，贾锁堂发明专利基于小波分析的激光感生光谱数据处理方法中国ZL200910075578.22010.10.27691117太原市海通自动化技术有限公司，山西大学贾锁堂，张生俊，尹王保，王红兵，张雷发明专利基于激光感生光谱和神经网络技

7、术的煤质在线分析设备中国ZL200610121134.42009.8.12536317太原市海通自动化技术有限公司张生俊，王红兵发明专利煤中有机氧含量的测定方法中国ZL200910074439.82010.6.21650812山西大学张雷，贾锁堂，尹王保发明专利测定煤灰含碳量的方法及装置中国ZL201210198332.62014.4.91377230山西大学张雷，尹王保，贾锁堂发明专利波长可调谐的双波长外腔共振激光频率转换装置中国ZL201010241204.62011.9.7834258山西大学马维