燃用天然气锅炉NO_x的排放特征与管理控制

以64台燃用天然气锅炉(≤30 MW)NO_x排放实测数据为基础,通过统计分析方法,研究了NO_x的排放特征.通过对比分析,探讨了中国燃用天然气锅炉NO_x排放控制与管理现状,讨论了进一步加强中国燃用天然气锅炉NO_x排放管理控制的可能性与可行性,并提出了相应的管理控制建议.结果表明,NO_x平均排放质量浓度为243 mg/m~3,基于燃料消耗量的平均排放因子为27.83 kg/万m~3,基于燃料发热量的平均排放因子为76.89 ng/J.建议采取分阶段控制的方式,逐步提高NO_x排放限制,从而实现控源减排目标.     

乌鲁木齐市固定燃烧点源大气污染物排放清单

通过现场调研结合物料衡算法、排放因子法,建立了2015年乌鲁木齐市固定燃烧点源大气污染物CO、NO_x、SO_2和PM_(2.5)排放清单。结果表明,2015年乌鲁木齐市CO、NO_x、SO_2、PM_(2.5)的排放量分别为4.41×10~4、6.20×10~4、4.61×10~4、1.57×10~4t;从排放污染物的行业来看,采矿与制造业对4种污染物排放的贡献最大,其对CO、NO_x、SO_2、PM_(2.5)排放的贡献率分别为49.02%、42.17%、48.40%、78.55%。从地区分布来看,米东区污染物排放量最大,其对CO、NO_x、SO_2、PM_(2.5)排放的贡献率分别为46.99%、45.90%、51.69%、29.68%。从排放时间来看,供暖季污染物的排放量明显高于非供暖季,白天的污染物排放量高于夜晚。采用蒙特卡罗统计法分析预测的污染物排放量与排放清单计算结果较为接近。     

燃尽风位置高度对NO_x生成的影响

针对山东某电厂200 MW四角切圆燃烧锅炉NO_x排放量过高的问题,采用多空气分级低氮燃烧技术对其进行改造,基于FLUENT软件平台,对改造前后炉内燃烧过程进行模拟计算,与工业性实验结果进行对比分析;并在额定工况下,对5种不同燃尽风位置高度的改造方案进行模拟计算,综合分析炉内燃烧及氮氧化物生成排放的情况,确定燃尽风位置的最佳高度。计算结果表明:改造后,炉内NO_x排放量较改造前降幅40%左右,同时,合理地增加燃尽风位置高度,可进一步降低NO_x的排放量,综合炉内各参数变化的比较得出:燃料从主燃区至燃尽区的最佳运行时间约为0.66 s。     

燃煤机组烟气污染物排放特性研究

在分析超净排放技术和脱硫、脱硝及除尘中各污染物的作用机制基础上,研究了不同工况条件下SO_2、NO_x、烟尘的排放特性。结果表明:(1)脱硝工艺烟气温度控制在377~407℃,总风量控制在1 100~1 500t/h,出口NO_x质量浓度能够达到《火电厂大气污染物排放标准》(GB 13223—2011)超净排放(50mg/m~3)的脱硝标准,比改造前NO_x平均脱除效率提升6百分点。(2)改造后,出口烟气SO_2质量浓度为28.7 mg/m~3,低于35 mg/m~3;出口烟尘质量浓度为3.4 mg/m~3,低于5 mg/m~3,均达到了GB13223—2011超净排放的标准。(3)电厂完成改造后每年可减少SO_2及NO_x排放量分别为2.7万、1.3万t,年缴纳的SO_2和NO_x排污费用可减少2 526.3万元,具有显著的节能及经济效益。     

流化床中煤与稻秆混烧污染物排放特性

在自主设计的流化床上开展煤与稻秆混烧的实验。通过对燃烧过程中烟气成分及飞灰含碳量的分析,研究了质量掺混比、燃烧温度、流化风速及二次风率对混烧的影响。实验结果表明,掺混稻秆有效改善了煤的燃烧特性,随着质量掺混比的增加,NO_x、SO_2及CO的排放浓度降低,飞灰含碳量降低。当掺混比由0%增加至30%、温度为850℃时,NO_x排放浓度由506.25 mg·m-3降低至404.33 mg·m~(-3),SO_2排放浓度由762.86 mg·m~(-3)降低至522.86 mg·m~(-3)。随着燃烧温度的增加,NO_x与SO_2排放浓度增加,而CO排放浓度和飞灰含碳量降低。随着流化速度的增加,NO_x与SO_2排放浓度增加,CO排放浓度和飞灰含碳量先降低后增加,并分别在流化速度0.234 m·s~(-1)和0.26 m·s~(-1)时达到最低。随着二次风率的增加,SO_2排放浓度与飞灰含碳量降低,NO_x排放浓度与CO排放浓度先减小后增加,均在20%二次风率时达到最低。     

乌昌石区域化石燃料固定燃烧点源大气污染物排放清单及时空分布

建立了2015年乌昌石区域化石燃料固定燃烧点源大气污染物(NO_x、SO_2、PM_(2.5)和PM_(10))的排放清单,并对污染物的时空分布特征进行了分析。结果表明,2015年乌昌石区域化石燃料固定燃烧点源NO_x、SO_2、PM_(2.5)和PM_(10)的年排放量分别为2.10×10~5、1.52×10~5、4.28×10~4、8.35×10~4 t。从行业上来看,电力生产与供应行业对NO_x、SO_2、PM_(2.5)和PM_(10)的贡献率最大,分别为70.78%、66.56%、51.10%、49.98%;从化石燃料上来看,煤炭对NO_x、SO_2、PM_(2.5)和PM_(10)的贡献率最大,分别为95.63%、99.84%、99.70%、99.84%;从锅炉类型上来看,煤粉炉对NO_x、SO_2、PM_(2.5)和PM_(10)的贡献率最大,分别为84.20%、85.09%、83.43%、84.06%。固定燃烧点源污染物排放呈现出明显的时间变化特征,采暖季污染物排放量明显高于非采暖季,一天中白天的污染物排放量高于夜晚。空间分布显示,大气污染物的排放源主要集中在乌鲁木齐市、五家渠市和昌吉市。     

调峰燃煤机组选择性催化还原烟气脱硝的建模预测优化

调峰燃煤机组的运行对选择性催化还原烟气脱硝(SCR-DeNO_x)系统的性能提出了新的挑战。通过比较BP神经网络(BP)算法和遗传算法优化BP(GABP)算法的直接模型和间接模型,得到出口NO_x浓度和氨逃逸浓度预测的最佳模型。结果表明,对出口NO_x浓度和氨逃逸浓度预测的最佳模型均为GABP算法的间接模型。该模型不仅精度高,可以适应不同的负荷,而且可以同时预测出口NO_x浓度和氨逃逸浓度。对出口NO_x浓度预测的相对误差均在±10%以内,均方根误差和平均绝对百分比误差分别仅为2.76mg/m3和4.49%;对氨逃逸浓度预测的相对误差基本都在±50%以内,均方根误差和平均绝对百分比误差分别为0.13mg/m3和24.29%。     

燃煤锅炉NO_x排放建模及优化研究

以超临界燃煤锅炉为研究对象,应用人工神经网络对其建立NO_x排放模型。该模型具有较高的准确性,仿真平均误差为1.37%,真实值与仿真值吻合度高。结合遗传算法对模型进行优化,优化后的人工神经网络性能进一步提高,仿真平均误差为0.18%.较优化前降低1.19百分点。优化前的第9个训练样本出现最大误差4.61%,优化后降低到0.85%。校验数据样本值跨度较大,证明模型的泛化能力较强。     

基于SCR反应器NO_x均匀度测试的脱硝系统超低排放改造

以东北地区某350 MW火电机组为研究对象,对其超低排放改造后的脱硝系统择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)反应器进行性能测试,利用所获数据绘制等高线图和折线图,研究并分析了SCR反应器出、入口烟气流场和NO_x浓度场的分布特性。结果显示,脱硝系统平均效率为97.37%,SCR反应器出口NO_x平均浓度为13.31 mg·m~(-3),均达设计要求(脱硝效率≥91.1%,出口浓度≤40mg·m~(-3)),总体脱硝性能表现良好。结果表明:入口NO_x均匀度较好;甲、乙侧反应器出口烟道NO_x浓度的离散度分别为31.49%、56.90%,高于设计值(≤15%),出口NO_x分布不均匀。技术改造使得该机组SCR反应器出口NO_x浓度满足了超低排放限值的要求(≤50 mg·m~(-3)),却在喷氨优化调整、喷氨格栅清理以及催化剂压差控制等方面存在不足。在增加新催化剂层的基础上,对于催化剂层结构疏通、喷氨自动控制、烟气流场的校核与改造等方面仍有提升的空间。     

生物质锅炉排放细颗粒物质谱特征研究

使用单颗粒气溶胶质谱仪,研究了5种生物质成型燃料(咖啡渣、秸秆-花生壳、稻壳、混合型、木屑-刨花)锅炉烟气中细颗粒物的排放特征。木屑-刨花生物质锅炉排放细颗粒物的粒径介于0.20~2.00μm,呈双峰分布。其余的生物质锅炉排放细颗粒物的粒径介于0.20~1.20μm,呈单峰分布。受燃料类型、锅炉负荷、炉膛温度等因素影响,木屑-刨花生物质锅炉排放细颗粒物化学成分以含碳组分(17.4%(数浓度占比,下同)~29.7%)、含钾组分(26.2%)为主。其余生物质锅炉排放细颗粒物化学成分以无机矿物质与金属的混合物(3.0%~92.7%)、含钾组分(9.7%~53.4%)为主,明显不同于传统的生物质燃烧源。     

城市生活垃圾焚烧炉深度空气分级数值模拟

对广州市某台750t/d大型城市生活垃圾焚烧炉进行数值模拟优化研究,有效模拟预测城市生活垃圾焚烧炉内温度场、流场和重要组分浓度场等的分布。对100%负荷运行下的城市生活垃圾焚烧炉进行二次风与燃尽风的分级配风优化研究,模拟结果显示,在二次风与燃尽风风量比为0.65∶0.35(体积比)时,城市生活垃圾焚烧炉内二次燃烧显著,且烟气在850℃以上区域的停留时间达2s以上,满足充分分解二噁英等污染物的条件。尾部烟道出口NO_x质量浓度为250.58mg/m~3,比原始运行工况(259.01mg/m~3)降低了3.3%,是较理想的空气分级方案。     

海南省大气污染源排放清单及环境影响研究

基于海南省2016年工业环境统计数据,通过自下而上的方法建立海南省2016年工业大气污染源排放清单,并利用中国多尺度排放清单模型(MEIC)排放清单进行背景源补充,使用CALPUFF模型进行大气污染模拟。污染物排放清单结果显示,2016年海南省SO_2、NO_x、CO、PM_(2.5)、PM(10)、黑碳(BC)、有机碳(OC)、挥发性有机物(VOCs)和NH3的排放量分别为1.50×10~4、5.10×10~4、4.56×10~5、2.34×10~4、2.10×10~4、3.50×10~3、1.20×10~4、4.96×10~4、6.50×10~4 t,其中SO_2主要排放源为化石燃料固定燃烧源(分担率66.67%),NO_x主要排放源为交通源(分担率51.18%),CO、PM_(10)、PM_(2.5)主要排放源为生活源(分担率分别59.01%、81.28%和87.62%),VOCs主要排放源为工业溶剂使用源(分担率75.91%),NH_3主要排放源为农业源(分担率93.54%)。排放量较大的区域集中在儋州市、澄迈县一带。SO_2、NO_x年均最大浓度均出现在海口市,PM_(10)、PM_(2.5)年均最大浓度均出现在定安县。交通源对全省污染物浓度贡献突出,工业源虽然对颗粒物浓度贡献率较低,但仍需加强PM_(2.5)治理。     

我国氮氧化物排放因子的修正和排放量计算:2000年

根据我国城市的发展状况 ,采用城市分类的方法 ,将我国 2 6 1个地级市按照人口数量分为 5个类别。每类城市选取一个典型城市进行实地调查 ,对我国燃烧锅炉和机动车的NOx 的排放因子进行了修正 ,提出了适合我国目前排放水平的各类城市的固定源和移动源的排放因子。并依据 2 0 0 0年中国大陆地区的电站锅炉、工业锅炉和民用炉具的燃料消耗量和机动车保有量 ,以地级市为基本单位 ,估算了 2 0 0 0年我国各地区的NOx 排放量 ,分析了分地区、分行业、分燃料类型的NOx 排放特征。 2 0 0 0年我国NOx 排放总量为 11.12Mt,其中固定源占 6 0 .8% ;移动源占 39.2 %。NOx 排放在地域、行业和燃料类型上分布均不平衡。NOx 的排放主要集中在华东和华北地区 ,其排放量占全国排放量的一半以上。燃煤为最重要的NOx 排放源 ,其排放量占燃料型NOx 排放量的 72 .3%左右。     

基于WASP模型计算尾水回用河道污染负荷

城市景观河道水质恶化,主要是由于河道两岸污染物质排放进入水体,导致水体水质下降。为了计算下游各区段污染物质日负荷排放量,同时甑别重点排污区段,提出采用WASP水质分析模拟软件计算各段氨氮负荷排放量。模拟过程需先定义河道基本参数:河道长宽、水深,入河流量增加量、水体流速、氨氮循环拟合公式中硝化速率、反硝化速率系数等。模拟结果表明,不同氨氮浓度求得的入河负荷值是相对唯一的。1 g/d负荷的增加会导致模拟浓度改变0.01~0.06mg/L。同心河下游生活区(一~三段)的氨氮排放负荷比上游工业区(四~六段)大,生活区氨氮排放负荷达到河道总排放负荷60%~70%。河道氨氮负荷削减模拟的结果表明:上游氨氮污染负荷量越大,下游削减负荷程度越高,从而使得下游氨氮浓度越低。     

北京农村地区燃煤污染物的排放测试

针对农村地区燃煤炉灶设计了污染物排放因子测定系统,通过碳平衡法测定了不同炉灶不同燃料的污染物排放因子,从北京市延庆、怀柔、平谷和房山4个地区农户家中选取12种煤样,选取了北京地区应用广泛的10种土暖气炉和3种蜂窝煤炉分别测定了污染物排放因子数据。测定结果表明:土暖气炉燃烧劣质散煤的PM_(2.5)和SO_2的排放因子最高,分别为3.73 g·kg~(-1)(干燃料)和1.78 g·kg~(-1)(干燃料),燃烧优质散煤和煤球时的PM_(2.5)排放因子依次减小,分别为3.33 g·kg~(-1)(干燃料)和2.20 g·kg~(-1)(干燃料)。优质散煤的SO_2排放因子最低(0.16 g·kg~(-1)(干燃料)),NO_x的排放因子最高(2.99 g·kg~(-1)(干燃料))。当考虑单位有效热量输出时,相对于劣质散煤,燃烧优质散煤和煤球PM_(2.5)、SO_2的排放因子有所下降,PM_(2.5)分别减少了12.9%和8.4%,SO_2分别减少了91.2%和73.8%,但优质散煤NO_x排放因子增加了42.3%。结合调研数据,核算了北京农村地区燃煤污染物排放数据,结果表明,北京农村地区燃煤PM_(2.5)排放总量为1.84万t,占本地污染排放的贡献率为11.2%~16.3%。     

活性粉末脱硝剂制备及其催化还原NO_x性能

采用熔化分散冷凝法微胶囊技术以蜂蜡为壳材包覆高锰酸钾作为活性添加剂,铵盐、干燥剂、活性添加剂和助燃剂以100∶25∶2∶1的比例混合制备粉末脱硝剂,将其喷入模拟烟气中进行催化还原NO_x实验并确定了最佳反应条件:当模拟烟气流量为4.8 m~3·h~(-1),反应温度600~900℃,氨氮物质的量之比1.15∶1,活性添加剂质量分数1.5%,进口烟气NO浓度为500 mg·m~(-3)时,NO_x转化率最高,可达90%以上。活性粉末催化还原NO_x反应温度窗口宽、NO_x转化率高,投资低,有望适应我国中小型燃煤锅炉脱硝需求。     

百万燃煤机组烟气污染物超低排放改造费效评估

随着我国火电厂大气污染物排放标准的日趋严格,燃煤发电企业陆续开展环保装备升级改造工作,其中部分燃煤电厂已完成大气污染物超低排放改造工作。目前,针对超低排放改造后的成本效益,仍缺乏系统性的分析及评估。基于大量电厂运行DCS及CEMS数据,以某百万燃煤机组烟气污染物超低排放技术改造的情况为实际案例,采用费用-效益分析的方法,对其展开超低排放技术运行经济性评估及研究。同时,结合情景分析,研究负荷、含硫量及年发电时间等关键影响因素变化对污染物脱除成本的影响。结果表明:改造后,污染物(SO_2、NO_x及PM)脱除成本比改造前增加约13~20元·(MWh)-1,约占上网电价的2.8%~4.4%。改造后,该电厂SO_2、NO_x及PM排放绩效分别达到0.048、0.109及0.007 g·(k Wh)-1,每年可产生环境效益约1 344万元。此外,提升机组运行负荷能显著降低污染物脱除装备运行成本从实际运行平均负荷(66%负荷)提高到满负荷运行,FGD、SCR脱硝及ESP+WESP除尘单位发电量运行成本分别可下降约30.5%、32.1%和38.1%。     

缺氧-曝气生物流化床工艺处理合成氨工业氨氮废水中试研究

针对江苏某合成氨工业氨氮废水水质特点,建立5 m~3/d缺氧-曝气生物流化床中试系统。在进水氨氮浓度为13~170 mg/L、温度为8~32℃的条件下,中试系统出水氨氮去除率维持在65%~100%之间,平均氨氮去除率85%,亚硝酸盐积累率维持在40%~82%,系统出水氨氮指标达到《合成氨工业水污染物排放标准》(GB 13458-2013)中的直接排放标准。     

生物处理组合工艺用于制革废水处理

针对制革废水高COD、高总氮的问题,提出了基于上流式厌氧污泥床(UASB)、上流式反硝化污泥床(UDNSB)、生物接触氧化池的生物处理组合工艺,进行了为期321 d的现场中试研究。研究结果表明,对于COD、TN、NH_4~+-N平均浓度分别为2 740、278和193 mg·L~(-1)的制革废水,在硝化液回流比R为300%,UASB反应器、UDNSB反应器、生物接触氧化池的水力停留时间(HRT)分别为11、22和57 h,平均容积负荷分别为5.63 kg COD·(m~3·d)~(-1)、0.30 kg TN·(m~3·d)~(-1)和0.11 kg NH+4-N·(m~3·d)~(-1)的条件下,该组合工艺处理出水COD、TN和NH_4~+-N的平均浓度分别为190、69.8和4.6 mg·L~(-1),其平均去除率分别达到92%、73%和97%以上。     

多级生物膜反应器对煤气化废水的处理

采用4级生物膜反应器串联处理煤气化废水,分析了反应器的启动过程、污染物去除能力及沿程水质特征,考察了水力停留时间(HRT)、进水污染物负荷对处理效果的影响。结果表明:系统在16 d的培养时间内可快速完成微生物的驯化及固定化;在连续进水、持续曝气的运行方式下,各反应器均具备对NH_4~+-N、COD、TN及SS的同步去除能力,在HRT=55.6 h、ρ(NH_4~+-N)=245~363 mg·L~(-1)、ρ(COD)=761~1 764 mg·L~(-1)、ρ(TN)=262~377 mg·L~(-1)、ρ(SS)=121~143 mg·L~(-1)的进水条件下,反应器出水NH_4~+-N、COD、TN及SS的质量浓度分别为0.23~1.37、16.3~26.1、91.6~139和12.3~18.5 mg·L~(-1),平均去除率分别为99.8%、98.1%、65.8%和88.2%,同步硝化反硝化效率为70.1%;在HRT≥39.2 h、进水NH_4~+-N负荷≤0.203 kg·(m~3·d)~(-1)、进水COD负荷≤1.357 kg·(m~3·d)~(-1)的条件下,出水NH_4~+-N、COD浓度均能满足GB 31571-2015排放标准要求。