基于智能算法的燃煤锅炉低NO_x燃烧优化

基于MATLAB智能工具箱对某300 MW电站锅炉进行了燃烧优化建模,首先利用BP(back propagation)神经网络建立了锅炉热效率和NO_x排放模型,用以预测锅炉热效率和NO_x排放特性,锅炉热效率预测的平均相对误差为0.14%,NO_x排放量的平均相对误差为1.79%,表明模型具有良好的准确性和泛化能力。基于该燃烧特性预测模型,借助于改进的遗传算法(genetic algorithm,GA)优化模型,在锅炉热效率可接受的某一范围内寻求NO_x排放的最优解,实现锅炉低NO_x排放燃烧优化,对实际的电站锅炉燃烧具有一定的指导意义。     

不同稀释剂对燃气锅炉NOx排放及燃烧稳定性的影响

结合试验与数值模拟,对比分析了过量空气、烟气、水蒸气3种稀释剂对天然气锅炉扩散燃烧过程中的NO_x排放及燃烧稳定性影响。结果表明:随着稀释剂吸热功率的增加,NO_x生成量减少。添加等同吸热功率的过量空气、烟气、水蒸气时,NO_x生成量依次减少,在3种稀释剂吸热功率达到250 k W时,NO_x生成水平分别为78,30,20 mg/m3;继续增加稀释剂添加量,燃烧稳定性变差。采用烟气再循环技术,在燃烧稳定极限点的NO_x排放浓度随过量空气系数增大先下降后保持不变;而采用加湿燃烧技术,在稳定极限点的NO_x排放度随过量空气系数升高而升高。     

煤粉工业锅炉兰炭与烟煤燃烧性能比较

为合理利用兰炭并节约煤粉工业锅炉运行成本,采用70 MW双燃料煤粉工业锅炉进行试验,在不同伴燃条件下将兰炭和煤粉作为单一燃料进行燃烧。结果表明:作为单一燃料,兰炭燃烧过程稳定,满足替代燃料的基本条件;对比点火后10 min内的点火特性,兰炭和煤粉燃烧过程中炉膛温度变化量分别是388.659℃和585.072℃,氧含量变化量分别为11.736%和8.089%;伴燃可优化燃烧进程,降低兰炭着火难度并改善炉膛内的温度分布情况,更有利于后续的烟气净化;当锅炉负荷70 MW时,采用燃油+长明火伴燃和无燃油伴燃时,炉膛上部温度分别为1 017.382℃、989.126℃,燃烧强度与伴燃强度为正相关关系;在相同负荷下,兰炭的初始NO_x及SO_2排放量均低于煤粉。     

燃料特性对铁矿石烧结及烟气排放的影响

采用烧结杯试验,从固体燃烧角度出发,探究燃料结构和粒度对燃烧前锋温度及烧结气氛变化的影响。结果表明:随着燃料中煤粉比例逐渐提高(0~100%),烧结速度提高至4.32 mm/min,利用系数提高至0.13 t/(m2·h);转鼓强度先上升后下降,当煤粉比例为25%时,转鼓指数达到最高(58.4%);烟气中NO_x浓度与CO成分分别提高28.34 mg/m3和0.72%,CO能促进NO的还原反应,抑制NO_x生成。全煤条件下,随着煤粉粒径<1 mm的质量分数由50%降低到10%,烟气中NO_x降低了51.33 mg/m3,提高燃料粒度可降低烟气NO_x排放浓度;而延长烧结时间,NO_x总排放量上升。研究结果可为烧结燃料选择及烟气减排提供参考。     

生物干化污泥混煤燃烧特性及污染物排放规律研究

从生物干化污泥处理厂和掺煤焚烧发电厂采集样品,对样品的热重特性、燃烧特征参数进行了分析测定,同时对干化污泥和煤不同质量比例的混合试样(煤样质量分数为0%、20%、30%和40%)进行燃烧特性试验,利用烟气分析仪检测了NO_x和SO_2排放规律。热重实验表明,生物干化污泥的着火温度为257~264℃,600℃时基本完全燃烧,综合燃烧特性指数与煤样相当,与煤样混烧可降低其着火点,改善综合燃烧性能。燃烧试验表明,生物干化污泥单独燃烧时NO_x和SO_2排放浓度较高,混烧可减少二次污染物排放。燃烧过程中氮氧化物主要为NO,生物干化污泥与煤混合样品呈现单峰排放的特征,在800~900℃燃烧时生物干化污泥挥发分的析出燃烧促进了煤样中焦炭氮的提前释放与燃烧;燃烧过程中SO_2呈现双峰排放特征。发电厂实际混烧利用时,可以通过提高燃烧温度、缩短焚烧停留时间,从而减少燃烧过程中二次污染物的总排放量。     

民用低阶烟煤的半焦化洁净利用

为了降低民用劣质煤散烧造成的大气污染,采用低阶烟煤热解半焦为原料,再黏结制成半焦质民用洁净型煤。型煤性质检测结果显示:型煤收到基热值达到26.8 MJ/kg,干基全硫含量≤0.22%。半焦质民用洁净型煤在普通炉具和节能炉具测试结果显示,SO_2、NO_x和烟尘排放分别达到和接近重点地区的新建燃气锅炉排放标准。与普通烟煤在节能炉具中对比测试结果表明,烟尘浓度降低了88.14%,排放量减少86.21%;SO_2浓度降低了70.91%,排放量减少70.83%;NO_x浓度降低了83.08%,排放量减少86.08%。与其他无烟煤型煤在相同条件下的测试对比结果表明:半焦质民用洁净型煤的烟尘排放浓度与其他无烟煤相当,排放烟气成分中SO_2和NO_x的浓度远低于其他无烟煤型煤的排放浓度。     

煤炭流化床燃烧过程中的SO_2及NO_x排放

本文首先对流化床燃烧的发展状况、原理及分类进行了概述,然后着重阐述了流化床燃烧过程中的SO_2及NO_x的排放,包括SO_2及NO_x的产生机理、减少途径、排放量估算及排放模型简介。其中排放量估算对环境影响评价具有参考价值。     

降低工业锅炉NOx排放量的措施

工业锅炉在我国的应用特点是量大面广,目前运行着的工业锅炉有近40万台,尽管随着国民经济的发展和人民生活水平的提高,燃油及燃气锅炉的数量正在逐渐增加,但由于我国燃料是以煤为主,因而大多数工业锅炉为燃煤锅炉,并且主要是层燃炉,由于设计及运行等方面的原因,我国的工业锅炉的热效率普遍较低,为了提高热效率,通常的做法是设法提高炉内温度水平,促使燃烧稳定,燃烬率高,但这样做的同时,往往造成NO_x排放量的增加,如何降低小型工业锅炉的NO_x排放量显得日益迫切了.二、NO_x的生成类型锅炉燃烧过程中,生成的NO_x主要有3种:1.温度型NO_x:燃烧用空气中氮气,在高温下氧化而生成的氮的氧化物,根据捷里多维奇机理有:     

广东省秸秆燃烧大气污染物及VOCs物种排放清单

基于广东省粮食产量的统计年鉴,建立了广东省2008~2016年秸秆燃烧污染物排放清单和2016年广东省秸秆燃烧VOCs物种清单,并对VOCs臭氧生成潜势进行评估.结果表明,2013~2016年广东省秸秆燃烧各大气污染物排放量较2008~2012年有所降低.这主要是由于禁止秸秆露天燃烧政策的出台及农村生活水平的提高降低了秸秆燃烧比例.2016年各类大气污染物SO_2、NO_x、NH_3、CH_4、EC、OC、NMVOC、CO和PM_(2.5)的排放量依次为2 443.7、16 187.9、6 943.8、29 174.4、3 625.5、14 830.7、65 612.6、591 613.9和49 463.0 t.稻谷秸秆燃烧是最主要的秸秆燃烧污染物来源,占据了污染物总排放量的约68.55%.污染物贡献最大的5个市分别为湛江、茂名、梅州、肇庆和韶关,约占总排放量的58.63%.2016年广东省秸秆燃烧VOCs物种排放清单中,排放量贡献前10的物种分别为:乙烯、乙醛、甲醛、苯、乙炔、丙烯、乙烷、甲苯、正丙烷和丙醛,占总VOCs量的67.91%.在VOCs物种清单的基础上估算了其臭氧生成潜势(OFP),OFP贡献前10 VOCs物种分别为:乙烯、甲醛、乙醛、丙烯、1-丁烯、丙醛、甲苯、丙烯醛、异戊二烯和丁烯醛,占总OFP量的80.83%.     

CO2含量对污泥燃烧Fuel-N析出特性的影响

在模拟水泥分解炉气氛条件下,考察了CO_2浓度对污泥燃料N(Fuel-N)析出特性的影响,结果表明污泥Fuel-N的析出形式主要为NH_3、HCN及NO_x.在研究的CO_2浓度范围(体积分数0～35%)内,CO_2浓度的升高将消耗更多的含氮位点和H自由基,导致NH_3的析出受到抑制;而CO_2能直接氧化HCN或—CN官能团,导致HCN的析出随着CO_2浓度的升高逐渐降低.NO_x的析出量随CO_2含量的升高先减小后升高,在25%时达到最小值.NO_x的生成和还原反应是同步发生的,在燃烧温度和O_2含量一定的情况下,NO_x的析出主要受NO_x还原反应的影响,研究表明燃烧过程中同时存在NO_x的气相均相还原反应和气固异相还原反应.当CO_2浓度从0上升至25%时,CO_2分子与污泥焦反应生成的CO相对增加,在污泥焦表面的催化作用下,NO_x被CO还原的量增多,此时污泥焦对NO_x的气固异相还原占据主导地位;继续增加CO_2浓度至35%时,还原性气体HCN生成幅度下降较大,此时HCN、NH_3对NO_x的气气均相还原占据主导地位,导致NO_x的析出逐渐升高.     

高浓度有机废液的焚烧特性实验研究

针对现今高浓度有机废液处理困难的状况,开展了利用管式炉焚烧处理高浓度有机废液实验。研究了工业废液及苯酚溶液在不同气氛、温度下的燃烧效率、COD去除率、NO_x及SO_2等排放特性。研究表明:焚烧法对高浓度有机废液中有机物的去除效果明显,温度越高,燃烧效率和COD去除率越高;在实验温度范围内生成的NOx主要是快速型NO_x。     

调理剂对污泥微观结构及脱水性能的影响研究

基于高炉燃烧场内的固、气两相流运动特点,建立了煤粉燃烧物理模型。根据工厂中现有的高炉相关数据,采用FLUENT软件模拟燃烧过程,分析了煤粉燃尽率与煤粉粒径、煤粉挥发分含量、鼓风含氧量、喷煤量以及鼓风温度等参数之间的关系。通过仿真实验研究了高炉内气固流动和煤粉燃烧的基本行为和特点,模拟结果表明,煤粉燃烧的最佳工况为:煤粉粒径减少至40~50μm,煤粉挥发分含量增加至30%~35%,鼓风温度保持在1 800 K,煤粉喷吹量在300~400 kg/h范围内。     

煤粉细度对一次颗粒物特性的影响研究

以3种不同细度的煤粉在沉降炉中做燃烧实验,利用8级Andersen粒子撞击器分级并捕集燃烧后的一次颗粒物.研究煤粉细度对煤粉燃烧后一次颗粒物特性的影响.结果表明,煤粉越细,燃烧后生成的颗粒物也越细, PM_i的排放量均随着煤粉细度的减小而增大,PM₁₀的量由粗煤粉和中煤粉的13 mg/g左右增大到了细煤粉的21 mg/g;PM_2.5的量由粗煤粉的2 mg/g增大到了细煤粉的8 mg/g.煤粉细度对煤粉燃烧后生成的总灰成分及含量影响不大,但对分级颗粒物的外观形貌影响较大.煤粉细度减小,痕量元素的R_EE增大.R_EE值大小的排列顺序依次为Pb>Cr>Zn>Cu>Ni.细煤粉生成的颗粒物中有毒痕量金属元素的含量更高.元素的挥发能力不受煤粉细度影响,但其挥发程度受煤粉细度影响却不同.细煤粉燃烧比粗煤粉燃烧具有更大的环境危害性.     

基于FLUENT的高炉内煤粉燃烧效率模拟与优化研究

基于高炉燃烧场内的固、气两相流运动特点,建立了煤粉燃烧物理模型。根据工厂中现有的高炉相关数据,采用FLUENT软件模拟燃烧过程,分析了煤粉燃尽率与煤粉粒径、煤粉挥发分含量、鼓风含氧量、喷煤量以及鼓风温度等参数之间的关系。通过仿真实验研究了高炉内气固流动和煤粉燃烧的基本行为和特点,模拟结果表明,煤粉燃烧的最佳工况为:煤粉粒径减少至40~50μm,煤粉挥发分含量增加至30%~35%,鼓风温度保持在1 800 K,煤粉喷吹量在300~400 kg/h范围内。     

煤粉粒度对煤粉燃烧NOx排放的影响

通过数值模拟和试验研究，探讨了煤粉在一维热态试验炉内燃烧时，煤粉粒度对NOx排放特性的影响规律．研究结果表明：NOx的排放浓度与煤粉粒度的关系中，存在一个煤粉粒度临界值．当煤粉粒度小于临界值时，随煤粉粒度的减小，NOx的排放浓度减小；当煤粉粒度大于临界值时，随煤粉粒度的减小，NOx的排放浓度增大；无论在氧化性气氛中，还是在还原性气氛中，煤粉超细化后NOx的释放浓度均减小；煤粉高度细化后，褐煤NOx的排放浓度明显减少，无烟煤则变化不大模拟计算与试验结果较为吻合．     

煤粉燃烧器氮氧化污染物减排方法研究

煤粉燃烧会产生大量的氮氧化污染物,对环境造成巨大污染,煤粉燃烧分解中,采用煤焦脱硝的机理能有效降低氮氧化物的排放量,结合煤焦表面化学吸附方法,提高煤粉的燃烧值,采用催化还原法进行煤粉燃烧的还原脱销,在脱硝过程中不用加入催化剂,采取多点BET法降低O2对碳的消耗,结合烟道的火焰控制方法精确控制煤粉燃烧器的进气浓度,降低C-NO起始反应温度,抑制氮氧化污染物的产生,促进烟煤焦脱硝过程中C对NO的化合反应,通过恒温稳态反应方法,进行NO出口浓度控制,从而有效实现污染物的减排处理。     

河北省工业源大气污染物排放清单及减排潜力

为研究河北省典型工业源大气污染物排放特征,通过收集整理河北省及各地市工业源活动水平数据,文章采用"自下而上"的方法建立了2016年河北省工业源大气污染物排放清单。结果显示,2016年河北省工业源SO_2、NO_x、CO、VOCs、PM_(10)、PM_(2.5)排放总量分别为60.1、64.1、1 076.1、69.6、51.4、32.7万t。钢铁是各项工业大气污染物的首要来源,贡献率为30.2%～90.2%,电力是NO_x、SO_2的第二大来源,焦化是颗粒物的第二大来源。唐山、邯郸、石家庄是省内排放量最高的3个城市。对于钢铁行业,各市烧结机SO_2排放浓度均能达到地标的要求,但全省平均浓度是超低限值的1.76倍;对于电力行业,燃煤机组达到SO_2、NO_x超低排放限值的比例分别为83.19%、100%,全省SO_2、NO_x平均排放浓度是深度治理要求的1.02倍、1.53倍。减排潜力测算结果显示,在实施了新的减排政策后,工业源各项污染物排放量预计比2016年下降9.0%～30.5%。     

民航飞机起飞过程气态污染物排放特征分析

民航飞机在起飞过程中发动机推力高、耗油量大,并且飞行高度低,由其排放的污染物对局地空气质量和人体健康存在较大影响.选择B737-800作为典型机型,通过对飞机性能参数的模拟,精确计算了其在全推力和减推力等多种方式下起飞离场爬升至1 000 m高度过程中NO_x、CO、HC和SO_2的排放量,并与ICAO基准模型估算结果进行对比.结果表明,NO_x是排放量最大的污染物.其中,全推力起飞过程4种污染物的排放量分别为4.849、0.062、0.031和0.229 kg.减推力起飞方式下,选择更高的灵活温度后,NO_x和CO排放量分别降低和升高,HC和SO2排放量变化不大.经过对比发现,ICAO的基准排放模型,对4种污染物的估算结果存在较大偏差.与机动车相比,单次全推力起飞过程与一辆小客车行驶9 508 km的NO_x排放量相当.精确计算方法为准确估算机场区域飞机污染排放清单提供基础.     

DMDF模式下冷却水温度对发动机燃烧与排放特性的试验研究

在一台增压中冷的电控单体泵柴油机上采用柴油/甲醇二元燃料燃烧(Diesel/Methanol Duel Fuel, DMDF)模式,在重型柴油机常用的A50工况下,通过改变冷却水温度,对各替代率工况下的燃烧特性、排放特性及经济性进行了初步实验探索.实验结果表明,在各替代率工况下,提高冷却水温度,可导致滞燃期缩短,燃烧始点前移,预混燃烧与扩散燃烧占比出现转变,总放热量变化不大.上止点附近缸压有所降低,最高燃烧压力出现小幅度增大.燃烧持续期在替代率为40%左右时变化趋势不同,CA50在替代率为30%、冷却水温度为90℃时最接近上止点.双燃料模式下,随冷却水温度升高,NO_x与CO排放变化并不明显,甲醛与甲醇排放不断降低,且降低幅度不断增大,当量比油耗有所降低.     

环境中的有害化学物质

氧化氮和光化学氧化剂自然界中的天然氮氧化物(NO和N_2O)约为990×10~6吨/年,主要来自火山爆发和细菌的活动。人为排放的氮氧化物主要来自矿物燃料的燃烧,排放量约为48×10~6吨/年。 NO_x和其他污染物反应后生成二次污染物,即光化学氧化剂,其主要组分是NO_x、臭氧和过氧乙酰硝酸酯。这些组分与其他许多有机污染物一起形成光化学烟雾。NO_x和光化学氧化剂与SO_2一样,