燃煤锅炉低氮氧化物燃烧特性的神经网络预报

大型燃煤电站锅炉的低NO_x燃烧技术日益受到关注,但NO_x的排放特性复杂,受煤种、锅炉设计结构和操作参数等多种因素影响.在对某台600MW四角切圆燃煤电站锅炉的NO_x排放特性和飞灰含碳量特性进行多工况热态测试的基础上,应用人工神经网络的非线性动力学特性及自学习特性,建立了大型四角切圆燃烧锅炉NO_x排放特性和燃烧经济性的神经网络模型,并对此模型进行了校验.结果表明,该模型能根据燃煤特性及各种操作参数准确预报锅炉在不同工况下的NO_x排放和飞灰含碳量特性,可为大型电站锅炉通过燃烧调整降低NO_x排放和提高锅炉燃烧效率提供有效手段.     

基于远程在线监控车载终端的柴油车NOx排放等级诊断研究

远程在线监控车载终端集成了远程通讯模块、卫星定位模块、发动机OBD信息解析模块,能够实时读取车辆排放相关运行信息,但无法直接判断车辆NO_x排放情况.为了快速、准确地评估车辆排放情况,诊断和监测NO_x高排放车,同时为了克服有些重型柴油车监测数据中缺失进气流量、燃油流量、车速等重要的实时信息,无法计算出车辆NO_x排放因子的问题.本文提出了由NO_x浓度分布特征驱动的高排放重型柴油车识别算法,通过远程在线监控车载终端设备获取车辆的发动机信息和SCR系统运行信息,运用NO_x浓度分布计算车辆每天NO_x排放浓度占比,通过系统聚类法对车辆NO_x排放浓度占比进行聚类,结果聚为优、良、中、差4类.利用车辆NO_x排放浓度区间分布及其聚类结果分别作为训练集的输入和输出,选择BP神经网络作为训练算法,训练获得的模型分类准确率为90%,利用训练好的模型判断在用柴油车NO_x排放等级,从而识别及监测NO_x高排放车辆.研究结果可为柴油车NO_x高排放诊断及监测提供依据,有助于监管部门能够快速识别NO_x高排放车辆.     

神经网络与模拟退火算法结合的锅炉低NOx燃烧优化

对某600MW燃煤电站锅炉进行了多工况热态NOx排放特性测量,在利用多层前向神经网络对该锅炉的NOx排放特性进行建模的基础上,将神经网络模型与模拟退火全局优化算法相结合,实现了锅炉的低NOx燃烧的优化,计算得到可获得低NOx排放浓度的具体燃烧配风方案.文中对2种不同退火参数的模拟退火算法进行了比较,结果说明采用T0=50K,α=0.6的参数可以获得较好的寻优效果.本文研究结果为实现大型电站锅炉低NOx燃烧控制的在线优化技术打下了基础.     

超细煤粉在氧化条件下NOx的释放特性实验研究

采用DTG(热重/差热分析仪)和GC-MS(气相色谱质谱联用仪)对鹤岗煤超细化煤粉进行燃烧试验,分析了粒径、氧气浓度、升温速率对NO_x释放的影响.结果表明,不同粒径的鹤岗煤在氧气浓度为20％的燃烧条件下,NO_x的析出均为单峰曲线;粒径对煤粉燃烧NO_x释放有重要影响,超细化煤粉可以减少NO_x的排放;在5、10、20 ℃/min升温条件下,随升温速率的增大NO和NO₂的析出量也增加,并且NO的最大析出速率对应的温度随着升温速率的提高也提高;随着燃烧气氛氧气浓度的增高,NO_x的析出量相应增加,并且NO_x的最大析出速率对应温度相应降低.     

高低压废气再循环系统(EGR)对进气道喷醇式柴油甲醇双燃料发动机的影响

以一台加装了进气道喷醇系统（MIIA）、高低压废气再循环系统（EGR）的2.8 L增压中冷高压共轨直喷柴油机为平台,在不同负荷下开展不同外部EGR循环方式对进气道喷醇式柴油甲醇双燃料发动机性能影响的试验研究.结果表明,柴油甲醇组合燃烧（DMCC）技术对EGR技术具有良好兼容性.在采用国VI排放法规标准规定的稳态试验循环（WHSC）测试条件下,借助EGR技术的DMCC发动机氮氧化物（NO_x）排放会显著降低且颗粒物（PM）保持在较低水平,打破了NO_x-PM的trade-off关系.此外,不同EGR方式对排放特性、进排气参数、燃烧特性和经济性能的影响存在显著差异,耦合排气背压阀（BPV）后的低压EGR策略可实现更高的EGR率,将NO_x排放降至国VI限值附近.但同等EGR率下发动机采用高压EGR更具优势,利于均质混合气的形成,增加预混燃烧占比,获得更高的燃烧效率和热效率.然而受限于高EGR率需求,采用单一型式EGR策略实现DMCC发动机满足国VI限值仍存在困难.     

2010~2015年我国水泥工业NOx排放清单及排放特征

基于我国2011~2015年水泥企业逐条生产线基础信息、活动水平及控制技术等数据,建立了水泥工业NO_x排放量计算方法和动态排放数据库.利用该方法,计算了2011~2015年逐条水泥生产线NO_x排放量,分析了2010~2015年我国水泥工业NO_x排放特征.结果表明,我国水泥工业NO_x排放量变化范围为168~199万t,自2010年的169万t增加到2012年的199万t,达到排放峰值,随后逐年下降,到2015年与2010年基本持平.水泥工业NO_x排放的地区分布不均衡,2015年安徽、四川、河南、湖南、云南、山东是排放量最大的省份,占全国排放总量的40%,上海、内蒙、山西、新疆、湖南、云南、四川是单位熟料NO_x排放强度最大的省份.从生产线规模来看,规模≥ 4000 t·d^-1的熟料生产线产量占比和NO_x排放量占比均最大,分别为68.5%和66.5%,单位熟料NO_x平均排放强度最低.水泥生产工艺结构的转变及水泥工业降氮脱硝工作的开展是影响水泥工业大气NO_x排放特征的主要因素.     

NOx和VOC自然源排放及其对中国地区对流层光化学特性影响的数值模拟研究

利用Williams等和Guenther等的模型估计中国地区NO_x和VOC的自然源排放.所得清单显示土壤NO_x排放总量（以N计）为225.75 Gg;植被VOC年排放总量（以C计）为13.23 Tg,其中异戊二烯、单萜烯、其它VOC分别为7.77、1.86、3.60 Tg;排放有明显季节变化和空间变化.运用中尺度气象模式MM5以及光化学模式Calgrid研究这些排放在不同季节对对流层化学的影响.结果表明,O₃、NO_x、HNO₃和PAN的全国平均浓度在土壤NO_x排放影响下分别增加15.3%、15.7%、25.5%和6.5%;在植被VOC排放影响下改变5.6%、-4.9%、-19.3％和142.3％;在两者综合影响下增加26.1%、8.8%、4.3%和177.9%;浓度变化在夏季明显强于其它季节.自然源对中国地区光化学污染物空间分布有不同程度的影响,这种影响同区域气象条件、源排放和NMHC/NO_x比值等因素有关.NO_x和VOC的自然源排放对光化学特性影响显著,在光化学模拟过程中不容忽视.     

基于CMAQ模式的自适应“nudging”源反演方法的中国主要污染区排放特征分析

中国中东部地区的空气污染主要集中在京津冀、长三角、珠三角、东北地区及汾渭平原等区域，各区域的污染排放特征各异.本文应用基于CMAQ（The Community Multiscale Air Quality）模式的自适应"nudging"源反演方法，反演中国中东部地区2016年12月—2017年1月逐日NO_x污染源，分析上述主要污染区的污染物排放强度空间分布特征，并与2016年MEIC（The Multi-resolution emission inventory for China）排放源进行比较，检验反演源的可靠性.结果表明，2016年冬季各个区域反演源NO_x排放强度空间分布特征与2016年MEIC排放源基本一致.京津冀地区高强度排放区域形成沿山前区域东北-西南走向的NO_x高强度排放带；长三角地区NO_x高强度排放区域位于常州、苏州、上海和湖州等城市构成的城市群；珠三角地区NO_x高强度排放区域位于以广州为中心的大范围城市群且排放强度呈现向四周逐渐降低的放射状分布；东北地区NO_x高强度排放区域空间分布特征呈现以城市为中心且稀疏分布；汾渭平原排放区域呈现以城市为中心且向峡谷中间集中分布，排放区域轮廓与汾渭平原狭长的新月状相符.     

基于观测数据的石家庄交通干线附近臭氧光化学敏感性分析

为确定石家庄东部郊区交通干线附近O₃生成光化学敏感性,利用2019年1月1日—2020年10月31日在线观测的NO_x、NO_y和O₃等数据计算并分析了O₃生成效率(OPE)及O₃光化学敏感性的NO_x临界浓度.结果表明:1交通干线附近O₃光化学敏感性存在季节差异,春季主要受VOCs控制,整体OPE为2.6±0.3,夏、秋季节主要受NO_x与VOCs协同控制,整体OPE分别为5.3±0.4和5.1±0.8;2NO_x体积分数>11×10^-9时,O₃生成主要为VOCs控制;NO_x体积分数介于6×10^-9~11×10^-9时,O₃生成主要受VOCs与NO_x协同控制;NO_x体积分数<6×10^-9时,O₃生成主要为NO_x控制;3O₃生成敏感性存在日变化特征,10:00之前O₃生成主要受VOCs控制,10:00—11:00是O₃生成由VOCs控制转变为VOCs和NO_x协同控制的过渡时段,12:00之后O₃生成主要由VOCs和NO_x协同控制,且午后14:00—16:00之间NO_x对O₃控制比例凸显.因此,石家庄O₃治理不但要重视NO_x与VOCs排放源的协同管控,尤其午后还需要对NO_x排放源进行分时段精细化管控.     

中国城市NOx排放的时空特征与驱动因素:基于空间分异视角

空气质量的改善是当前中国社会经济转型及实现绿色可持续发展的重要目标之一.基于中国268个城市2007-2016年的氮氧化物（Nitrogen Oxide Emissions，NO_x）排放量数据，首先利用自然正交函数（Empirical Orthogonal Function，EOF）分析了268个城市NO_x排放的时空演变特征，然后采用一种新的空间分异性分析方法"地理探测器"从空间异质性视角探讨了NO_x排放的社会经济驱动因素.结果表明：①EOF第一模态特征向量的高值出现在京津冀地区、山东半岛的淄博、潍坊、济宁和临沂，以及长三角的上海、无锡、南京、苏州和杭州；低值则集中在西南的云贵地区、东南的广东、福建及西北的宁夏.②年尺度上NO_x排放的时间系数变化大致呈现先降后升再降的非线性波动.③因子探测分析结果显示，民用汽车总量对NO_x排放分布的影响最大，其次是城市人口和工业总产值.不同风险因子的交互作用均大于单因子的作用，其中，城市人口与人均GDP因子之间的交互作用强度最大，工业总产值与民用汽车总量的交互作用强度次之，人均GDP与城市建设用地面积的交互作用强度排第3.④风险区探测结果显示，社会经济驱动因子中的城市人口、人均GDP、工业总产值、城市建设用地面积、全社会用电量和民用汽车总量均与NO_x排放呈正相关.京津冀、山东半岛和长三角等发达城市为NO_x排放的高风险区，是社会经济驱动因素的多个风险因子共同作用的结果.     

锅炉超低排放控制方法的研究

为了降低锅炉污染烟气和残渣的排放,实现节能减排,提出一种基于模糊神经网络控制的锅炉超低排放控制方法.构建锅炉超低排放的控制约束参量模型,以锅炉凝渣量、炉膛温度、压力、锅炉热效率等参量为约束指标,构建一个多元控制目标函数.采用模糊神经网络结构模型对输入的控制参量模型进行自适应寻优,结合模糊控制规则实现锅炉排放过程的优化控制,实现超低排放.仿真结果表明,采用该方法锅炉排放过程,能降低锅炉燃烧污染物的排放量,控制过程收敛性和品质较好.     

山西省低热值燃煤电厂煤粉炉SO2和NOx超低排放工艺技术路线探讨

燃煤电厂污染物排放实施超低排放是中国燃煤电站绿色火电的大方向,煤电进入超低排放阶段,实施超低排放标准对电厂的污染物治理提出了更为苛刻的要求。为了在环境影响评价中落实超低排放可行措施,使SO2和NOx 达到超低排放标准,本文根据山西省低热值燃煤电厂实际环境影响评价过程中遇到超低排放工艺技术路线的问题,针对煤粉锅炉燃用高灰分、高硫分、热值低的煤质情况,介绍了大气污染物脱硫和脱硝的超净排放工艺方案,指出采用“石灰石-石膏湿法”脱硫双循环技术;锅炉低氮燃烧技术+SCR脱硝工艺技术(3+1层),可以满足山西省超低排放限值要求。     

简述日本降低燃煤锅炉NOX产生的实用技术

简要介绍了日本降低燃煤锅炉ＮＯＸ产生的实用技术，从ＮＯＸ的产生机制入手，以抑制ＮＯＸ的产生为目的，叙述了改善燃烧方法及改善燃烧器的原理，模式图及实用现状。     

粉煤流化床燃烧中N2O排放与控制

粉煤流化床（PC－FB）是一项燃烧效率高，同时实现炉内脱硫、低NOx和N2O排放的新型高效、清洁煤燃烧技术在一座0．3MW的试验台上，系统而详细地研究了其N2O的排放与控制特性，主要研究内容包括：各层二次风份额（R2i％）及悬浮空间燃烧区（FCZ）的温度分布与炉内N2O浓度分布的关系；床层温度Tb、烟气氧浓度、二次风率（R2％）、FCZ内烟温Tf、钙流比（Ca／S）对其N2O排放的影响．     

洁净配煤颗粒化对链条炉排锅炉烟气影响的研究

颗粒化洁净配煤的研究,是从煤炭以一定厚度煤层形式进入链条锅炉燃烧的机理出发,结合洁净配煤技术、煤炭分级燃烧技术、固硫和粘结添加剂技术,配制成一种适合链条锅炉燃烧的低污染洁净煤。通过对颗粒化洁净配煤在链条锅炉上的试烧,及其对试烧的热工测试、烟气排放环保监测的观察和分析,结果表明：链条锅炉燃烧颗粒化洁净配煤工况稳定,炉膛温度高,热效率高,炉渣含碳量低,烟尘和SO2排放降低,具有显著的节能减排效果。颗粒化洁净配煤技术是一种加工简便、投资小、收益快的洁净煤技术。     

Cost effective environmental control technology for utilities

On September 24, 1998, new regulations announced by the US EPA require 22 eastern states plus the District of Columbia to develop state implementation plans to reduce ground-level ozone through the reduction of nitrogen oxide (NOx) emissions (Cooper, 1998). This plan calls for a 28% NOx cut in the summer time (1.2 million tons) by 2007. This calls for utilities to develop new, efficient, and robust post-combustion NOx control technologies. A new environmental control technology called low temperature oxidation (LTO) system, which can reduce NOx emissions below measurable levels (i.e. 2 ppm using process analyzers) at low temperature (125-325 °F), was awarded the best available control technology and the lowest available emission reduction technology by the US EPA in April 1998. Ozone is employed to oxidize nitric oxide (NO) to dinitrogen pentoxide (N₂O₅) at a low temperature in an oxidizer, which is then easily absorbed by water in a scrubber. Bench scale and pilot plant tests have shown that the LTO process can almost completely remove the NOx emissions (i.e. NOx emissions are below levels measurable using process analyzers). This proved that the LTO system is an attractive process to meet the stricter NOx regulations. There are multiple benefits of the LTO system besides removal of NOx emissions, includes reduction of SOx and CO emissions, and no secondary air emissions (NH₃, N₂O). In order to obtain minimum NOx emissions, extra ozone needs to be supplied. The cost of the process also increases nonlinearly as emissions decrease. This poses a challenging multiobjective optimization problem where emissions like NOx and SOx need to be minimized, while minimizing the system cost as well as extra ozone. This problem is addressed using a new and efficient multiobjective optimization framework. This framework will provide designs that are cost effective as well as environmentally friendly.     

上海市燃油、燃气锅炉NOx排放现状及控制建议研究

简述了上海市燃油、燃气锅炉的区域分布及额定蒸发量分布,结果表明上海市燃油、燃气锅炉以10 t/h以下的小锅炉为主;分析了上海市燃油、燃气锅炉NOx排放浓度水平、超标情况及提标潜势,研究显示燃油锅炉NOx排放浓度水平高于燃气锅炉、NOx超标均出现在10 t/h以下小锅炉、额定蒸发量较高的锅炉NOx排放水平相对较低,较严标准限值的控制下达标率也相对较高;基于以上研究结果,提出了加强NOx监测及推进锅炉低氮燃烧改造工作等控制建议.     

现代船舶柴油机节能减排技术研究

随着全球环境的日益恶化和人们环保意识的不断增强,船舶柴油机废气排放已经引起人们的重视。通过研究柴油机燃烧特点、电喷柴油机结构,优化其结构达到节能减排目的;研究进气对柴油机燃烧特性的影响,采取优化措施,并通过实验研究柴油机无氮燃烧(O2&CO2)可行性;研究现代先进燃烧技术特点,探讨其船用柴油机上应用前景;最后阐述柴油机NOx后处理技术研究现状。通过机前、机内、机后各项技术的综合运用,是柴油机节能减排的未来研究发展方向。     

Optimization of gasoline hydrocarbon compositions for reducing exhaust emissions

Effects of hydrocarbon compositions on raw exhaust emissions and combustion processes were studied on an engine test bench. The optimization of gasoline hydrocarbon composition was discussed. As olefins content increased from 10.0% to 25.0% in volume, the combustion duration was shortened by about 2 degree crank angle ( CA), and the engine-out THC emission was reduced by about 15%. On the other hand, as aromatics content changed from 35.0% to 45.0%, the engine-out NOx emissions increased by 4%. An increment in olefins content resulted in a slight increase in engine-out CO emission, while the aromatics content had little e ect on engine-out total hydrocarbon (THC) and CO emissions. Over the new European driving cycle (NEDC), the THC, NOx and CO emissions of fuel with 25.0% olefins and 35.0% aromatics were about 45%, 21% and 19% lower than those of fuel with 10.0% olefins and 40.0% aromatics, respectively. The optimized gasoline compositions for new engines and new vehicles have low aromatics and high olefins contents.