一、项目介绍常规燃烧的火焰温度高（通常大于1800℃），会生成NOx。氮氧化物的温室气体效应为二氧化碳的270倍，也是生成PM2.5的重要前驱体，减排氮氧化物受到政府部门的高度重视。为降低燃烧过程中的氮氧化物排放而出现了低氮燃烧技术。现有主要的低氮燃烧技术有分级燃烧、烟气循环、预混燃烧等，但普遍存在如下问题： 1. 低氮燃烧器及管线布置等系统较复杂，相应地增加了成本。 2. 由燃烧方式决定了，火焰温度需高于熄火极限，不可能无限制降低，任何低氮燃烧技术都会产生NOx。 3. 难以均衡地解决降低NOx、CO与提高热效率问题。 4. 操作弹性差。在低于额定负荷下操作，NOx排放会增加较多。现有的低氮燃烧技术可将NOx的排放控制在30mg/m3，进一步降低NOx排放水平在技术和经济上都存在一定困难。催化燃烧可以较容易地将NOx控制在5 mg/m3以下，实现近零排放。催化燃烧是在催化剂参与下的预混无焰燃烧，燃烧的温度低，理论上不产生NOx，燃烧后的热量以红外形式辐射，更容易被物体吸收，故其加热效率高。 图1 催化燃烧（右）与传统燃烧对比（左）催化燃烧的特点如下： 1. 系统简单、体积小。催化燃烧不需要燃烧室（辐射段）。预混燃烧使管路简单，使加热设备的体积大大减小。2. 系统成本低。由于燃烧的温度低，大大减小隔热材料使用量，同时，炉管表面温度大大下降，降低了炉管的材料等级，节省大量制造成本。3. 系统的重量降低。用于采用红外辐射与对流传热相结合的强化传热技术，使总传热系数大大提高，换热面积减少，从而大幅度减少金属材料消耗量。 4. 操作弹性大、燃烧稳定，无熄火、回火问题。气体燃料（以甲烷为例）可以在浓度为2%-100%范围稳定燃烧。 5. 兼顾近零排放和热效率。较好地解决了降低NOx、CO，同时，提高热效率问题。6. 操作弹性大。可在10%-100%负荷下操作，稳定降低NOx排放。二、技术优势技术团队掌握从催化燃烧用的催化剂开发、制备，到加热装置的燃烧、传热分析与设计全部技术环节。有大型催化燃烧装置开发、设计、运行的实际经验，所开发的催化剂和催化燃烧装置经受了工程实际运行的检验。在技术开发和设计过程中，大量采用计算流体力学技术，借助大规模服务器集群完成加热设备内在的流动、燃烧和传热过程分析，在此基础上，实现催化燃烧设备的放大设计和优化。既缩短了开发和设计周期，又提高了燃烧和加热效率、降低成本。2016年12月，催化氧化技术经国家科技部组织的专家评审，列入科技部、工信部、环保部联合发布的节能减排与低碳技术成果转化推广清单（第二批），是成熟的技术。技术团队具备完成大型燃气锅炉（~110吨蒸汽锅炉）、加热炉设计（热负荷~50MW）的能力。三、市场情况本技术适用于各种燃烧天然气、LPG、炼厂气等气体燃料的锅炉和加热炉，涉及石油、化工、热能、涂料、食品等多个行业。国内燃气锅炉使用量大，但制造厂的技术更新较慢、需要大量采购国外低氮燃烧技术（燃烧器），造成企业利润低。催化燃烧锅炉，可以帮助企业把成本降低50%以上、大幅度提高利润率，并作为颠覆性技术彻底改造国内锅炉行业，改变锅炉的设计、制造、检验等环节，成为新的工业标准。在国内油田装备了几十万台水套炉，其热效率在82%左右，操作费用高，NOx排放浓度为400ppm。如果采用催化燃烧技术，可节省10%的燃气，同时，把NOx排放浓度为5ppm以下。国内石化行业在用的导热油炉等有几万台，都可以采用催化燃烧技术替代现有的常规燃烧器，取得节能减排效果。用本技术替代石化行业现有的大型加热炉，取得的节能减排效果将尤其显著。四、竞争分析国内一些小型民用产品，如家用热水器，采用催化燃烧技术，燃烧设备的功率小于30KW，尚不具备应用到大型锅炉和工业加炉上的水平。本技术处于领先水平，具备开发大型催化燃烧加热装置的能力。有明显的技术优势。五、项目目标拟引入资金，完成如下工作² 采用催化燃烧技术，设计、制造~10吨热水锅炉，开展新型锅炉的测试工作，完成催化燃烧技术先进性验证工作。² 利用催化燃烧技术，开发、设计各种热负荷的热水、蒸汽锅炉，扩大该技术的市场占有率。² 完成~1MW催化燃烧加热炉样机，开展替代现有的热媒炉和加热炉的工作。