大型燃煤机组SCR脱硝系统优化

江西某电厂660 MW燃煤机组SCR系统氨逃逸严重,催化剂层老化迅速,空预器运行短时间内会堵塞.为了改善SCR系统氨逃逸问题和机组运行可靠性,通过数值模拟的方法,结合物理模型速度场冷态实验及现场NOx浓度测试结果,建立脱硝系统三维模型,模拟了不同圆盘导流板安装角度及不同喷氨方案下SCR系统流场分布.对模拟结果进行对比和分析,提出适当调大圆盘导流板倾角和合理差异化调整各喷口喷氨参数的优化方案,使第一层催化剂层入口处NH3浓度、NOx浓度和NH3/NOx分布都能很好地满足设计和运行要求,为大型燃煤机组SCR脱硝系统的优化调整和运行提供参考.     

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。     

SCR系统超洁净排放调整与出口NOx均匀性分析

针对典型SCR系统普遍存在的出口烟道与烟囱处NOx在线监测值不一致的问题与超洁净排放要求,选择2台流场与喷氨格栅结构不同的SCR系统进行性能与优化调整实验。通过对喷氨格栅区域烟气分布与喷氨调整前后出口烟道内NOx分布的测试,分析了导致问题的原因与调整方案的有效性以及不同喷氨格栅结构的优劣性。结果表明：喷氨格栅区域烟气流场分布与区域喷氨量的不一致性是导致不同点位NOx浓度在线监测值不一致的原因;依据调整方案能有效实现SCR出口烟道内NOx浓度均匀分布与超洁净排放的要求;改造后,能针对烟道宽度方向上烟气不均现象进行区域喷氨量调整的喷氨格栅结构Ⅱ与更均匀的烟气分布,促使调整后的2号机组A、B两侧出口NOx浓度分布相对标准偏差明显优于1号机组。     

脱硝系统烟气流场的性能与优化

选择性催化还原(SCR)系统均匀喷氨后,空气预热器易出现堵塞,并且出口在线检测位置不具代表性。为此,根据国内典型SCR系统建立等尺寸的物理结构模型,利用计算流体力学(CFD)技术对烟道与装置内烟气分布、烟气与NH3的混合、压降分布及其原因进行分析,并对导流板的结构进行优化。同时,通过与现场实测入口速度、压降值的对比,论证了数值模型的准确性。结果表明,烟道缩放区域导流板促使烟气均匀分布的同时也使烟气产生倾斜的流动惯性,这使得喷氨格栅(AIG)区域的速度偏差过大,导致了烟气与NH3混和的不均匀,是氨逃逸率高与出口NOx不均匀的首要原因;优化的导流板结构消除了烟气倾斜的流动惯性,进一步促进了AIG区域与催化剂上层烟气的均匀分布以及烟气与NH3的均匀性混合。     

SCR脱硝在燃煤电厂超低排放中的适用性分析

通过流场模拟、化学动力学计算、并结合物理实验,全过程研究SCR反应器内烟气组分的动量/能量/质量传递及脱硝还原反应,计算在不同入口NOx浓度下SCR出口NOx和氨逃逸的排放量及空间分布,确定SCR在NOx超低排放要求下的适用范围。研究结果表明,为实现NOx-3并同时满足NH3-3的要求,2层SCR催化剂可处理的入口烟气NO浓度上限为240 mg·Nm-3,而3层SCR催化剂则可对NO浓度-3的烟气实施超低排放治理,为合理选择SCR超低排放设计方案提供了数据支撑。     

SCR反应器入口参数与反应温度对脱硝性能的交互作用

为系统研究选择性催化还原(SCR)反应器入口参数与反应温度对脱硝性能的交互作用,基于E-R机理,通过建立SCR脱硝反应一维模型,结合燃煤电厂调峰实际运行数据设定入口参数界限,利用MATLAB数值仿真,分别对反应温度同氨氮摩尔比(NSR)、入口NO质量浓度和入口速度对脱硝效率及氨逃逸率的耦合效应进行了重点分析。结果表明：入口参数对最佳反应温度影响较大;偏离最佳反应温度越多,NSR对氨逃逸率影响程度越低,NSR>1时,脱硝性能对NSR敏感性降低;增大入口NO质量浓度可改善整体脱硝性能,当入口质量NO浓度为1 050 mg·Nm⁻³时 ,脱硝效率可达82.42%,氨逃逸率低至0.33%;入口速度与反应温度的交互作用最大,降低入口速度可拓宽催化剂高活性温度窗口,显著提升脱硝性能,将入口速度由7 m·s⁻¹降至1 m·s⁻¹,最佳脱硝效率由69.32%升至89.17%,最低氨逃逸率由8.11%趋近于0;燃煤电厂调峰运行负荷上升会导致脱硝效率下降和氨逃逸加剧。该研究结果可为燃煤电厂SCR脱硝性能的整体优化提供参考。     

负荷随动烟气选择性催化还原脱硝控制策略优化研究及工程应用

为实现对锅炉负荷随动时喷氨量自动控制的优化,减少选择性催化还原(SCR)系统尿素过量使用和避免氨逃逸,以尿素热解喷氨系统为研究对象,采用模糊算法和前馈反馈控制方法,以NO_x浓度、锅炉负荷以及氨逃逸为控制参数,提出尿素热解控制的优化方案,实现对SCR出口NOx浓度的自动控制。在实际工程项目中应用该控制策略对喷氨量进行控制,结果表明,在锅炉负荷变动较大时能够实现出口NO_x稳定达标排放,氨逃逸小于2.5mg/m~3。     

联合生物反应器处理农村生活垃圾渗滤液中Fe的变化规律

以厌氧（AN）-准好氧（SA）联合生物反应器中渗滤液pH、COD、UV254、NH3-N以及铁离子浓度的监测结果为依据,研究了厌氧-准好氧联合生物反应器处理农村生活垃圾产生的渗滤液中Fe的变化规律。结果表明,渗滤液中Fe的浓度随时间变化规律为先上升后下降,在填埋第76天左右,厌氧和准好氧单元中Fe的浓度先后达到最大值73.44和78.71 mg·L-1;在第350天,厌氧和准好氧单元中Fe的浓度分别降至17.84和8.52 mg·L-1。Pearson相关分析显示渗滤液中铁离子的浓度与COD之间存在显著的正相关关系;与pH、NH3-N之间存在负相关关系;而与UV254之间的相关关系较弱。     

NO对厌氧氨氧化反应的影响

通过在厌氧氨氧化塔式生物滤池内通入不同浓度的NO气体,探究NO对厌氧氨氧化反应的影响。当NO进气浓度升高至4 018 mg·m-3,NO2--N进水浓度降低至20 mg·L-1时,NO-N在电子受体中的比例升高至78.8%,NO去除速率最高达165.8 mg·d-1,证明厌氧氨氧化菌可以利用NO-N为电子受体进行厌氧氨氧化反应脱除NO。在这一过程中,TN去除负荷与不通入NO时相比下降了74.3%,NO3--N生成∶NH4+-N消耗比从0.26下降至0.13。当NO进气浓度升高至8 036 mg·m-3时,NO对厌氧氨氧化菌产生了抑制,TN去除负荷和NO消耗速率分别下降了47.1%和69.6%,同时NO2--N在电子受体中的比例升高至56.9%。实验证明,提高NO2--N进水浓度能降低高浓度NO对厌氧氨氧化菌的抑制性。     

一段式短程反硝化耦合厌氧氨氧化工艺处理厌氧膜生物反应器出水

采用移动床生物膜反应器,通过一段式短程硝化-厌氧氨氧化耦合短程反硝化工艺处理主流厌氧消化出水.在溶解氧浓度(DO)维持在(1.45±0.15)mg·L-1的条件下,出水TN低至(10.7±2.4)mg·L-1、NH4+-N转化率达到(86.8±4.5)％,平均TN去除率为(78.9±4.9)％(最高达84.0％)、TN...     

固定沼泽红假单胞菌构建悬浮式生物反应器对室内甲醛的去除

利用海藻酸钠及羧甲基纤维素包埋沼泽红假单胞菌海绵作为吸附剂,对甲醛进行吸收处理,其动力学行为与多孔材料相似。用这种海绵组装悬浮式生物反应器,考察其去除室内甲醛污染的性能,结果表明,海绵体积和进风量是影响反应器甲醛净化效率的关键因素。装入6 L海绵和6 L水的反应器在进风量最大(7.8 m3·min-1)时,对室内空气污染浓度为2.0 mg·m-3甲醛的净化效率约为80%。分析水箱水溶液甲醛浓度的变化,结果表明含有甲醛的空气吹入反应器后溶解于水,然后被包埋的光合菌吸收。反应器在污染甲醛浓度为3.5 mg·m-3的试剂室内运行过程中,其甲醛去除率逐渐上升,室内污染甲醛浓度逐渐降低,运行31 d后室内甲醛浓度降为0.04 mg·m-3（低于国标值）,其净化甲醛污染的CADR（clean air delivery rate）值达到481.4 m3·h-1,沼泽红假单胞菌细胞的存活率为98%,说明固定沼泽红假单胞菌具有应用于室内甲醛污染去除的应用潜力。     

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,NOx、SO2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,NOx排放浓度由506.25 mg·m-3降低至404.33 mg·m-3,SO2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,NOx与SO2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,NOx与SO2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,SO2排放浓度与飞灰含碳量降低,NOx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。     

好氧氨氧化菌混培物的氨氧化动力学研究

采用批式呼吸法求得好氧氨氧化菌产率系数为0.2119 mg COD/mg NH4 -NOD(或者0.7268 mg COD/mg NH4 -N)和氨氧化菌最大氨氮降解速率为0.1 mg NOD/(mg COD·h)(或者0.0292 mg N/(mg COD·h)).用间歇式批试验法,加入24 μmol/L NaN3抑制NO2--N氧化,建立氨氧化反应动力学方程,得到氨氮半饱和系数为18.38 mg NOD/L(或者5.36 mg NH4 -N/L),DO半饱和系数为0.494 mg/L.对比参数值表明,用一步硝化动力学来描述氨氧化反应动力学模型是错误的.     

磷酸盐对高基质厌氧氨氧化反应器脱氮性能的影响

采用模拟废水,在UASB反应器中研究磷酸盐对厌氧氨氧化(Anammox)工艺的长期影响,考察了厌氧氨氧化反应器处理高磷酸盐、高浓度含氮废水的可行性。结果表明:当磷酸盐在进水中的浓度低于750 mg·L~(-1)(25.8 mmol·L~(-1))时,Anammox工艺的脱氮效果较好,且磷酸盐浓度对废水中氮的去除及转化效果影响不大,当磷酸盐浓度增至800 mg·L~(-1)(25.8 mmol·L~(-1))时,Anammox工艺的脱氮性能被抑制,NH+4-N的去除率从96.5%降至74.1%,NO-2-N从97.8%降至75.6%,NRR(nitrogen removal rate)从5.7 kg·(m3·d)-1降至4.4 kg·(m3·d)-1。停止投加磷酸盐后,反应器的脱氮性能得到快速恢复。     

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NH4+-N、COD、TN及SS的同步去除能力,在HRT=55.6 h、ρ（NH4+-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NH4+-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NH4+-N负荷≤0.203 kg·（m3·d）-1、进水COD负荷≤1.357 kg·（m3·d）-1的条件下,出水NH4+-N、COD浓度均能满足GB 31571-2015排放标准要求。     

以磷矿石为填料的生物滴滤塔处理含挥发性脂肪酸的臭气

对磷矿石为填料的生物滴滤反应器净化挥发性脂肪酸臭气的净化能力进行了研究,实验考察了空床停留时间、进气浓度和进气体积负荷等参数对净化效果的影响,研究结论如下：在挥发性脂肪酸浓度不变的条件下,停留时间越长,废气的净化效果越好。进气浓度控制在205.80~677.40 mg·m-3的条件下,废气在反应器中的停留时间为97 s时,废气所获得的净化效率为99%;停留时间波动不大的情况下,反应器对挥发性脂肪酸的净化效果随进气浓度的增加而降低。当空床停留时间65~97 s条件下,臭气的进气浓度为224.29 mg·m-3时,去除率达到100%;臭气进气浓度增至1 345.71 mg·m-3时,去除率降到98.60%;当臭气浓度进一步增至4 934.29 mg·m-3时,去除率降至67.40%;在停留时间波动不大的情况下,废气的净化效率随进气的体积负荷呈先增加后降低的趋势。空床停留时间65~97 s条件下,当臭气的体积负荷为3.14 g·（m3·h）-1时,去除率约为99.20%。当体积负荷增至18.08 g·（m3·h）-1,去除率降到97.6%。当进气体积负荷继续增至39.25 g·（m3·h）-1时,去除率降到89.25%。总之,磷矿石作为生物反应器的填料具有一定可行性。     

厌氧氨氧化工艺的启动及微生物群落结构分析

构建了2个装载不同填料的厌氧污泥床（UASB）反应器（R1：载活性炭的K3填料;R2：普通K3填料）,对比研究了2种厌氧氨氧化系统的启动特征、脱氮性能,分析了R1反应器的微生物群落结构变化规律,并对R1不同高程的基质去除特征和微生物群落组分进行了解析。结果发现,R1在第86天启动成功,短于R2的100 d,长期运行后R1和R2的最大氮容积负荷（NLR）分别为2.156和2.122 g·（L·d）-1,最大氮去除负荷（NRR）分别达到1.855和1.815 g·（L·d）-1。在R1中,内部基质浓度随高度增加而降低,进水NH4+-N浓度较低时（50、100 mg·L-1）和较高时（350、450 mg·L-1）,基质的去除分别集中在反应器高度0~7 cm和17~37 cm处,而且厌氧氨氧化菌含量与氮去除率间呈正相关关系。另外,R1运行过程中厌氧氨氧化优势菌种由Candidatus brocadia（20 d）变为Candidatus Jettenia和Candidatus Kuenenia的混合菌种（134 d）。     

SCR脱硝系统烟道内流场优化

为了改善选择性催化还原法(SCR)催化剂上游烟气的流场、温度场和浓度场分布,基于CFD仿真分析技术,建立了整个脱硝系统三维模型,并通过优化导流板及整流格栅,使得速度标准偏差、浓度标准偏差、温度偏差、速度偏转角以及压降等性能指标都满足设计要求,在满足脱硝效率和氨逃逸率前提下,大大降低了烟气对催化剂层的冲刷,保证催化剂的使用寿命。最后,为了合理布置吹灰器,对优化结构下粉尘颗粒在烟道内的运动情况进行了仿真分析研究,为设计提供了依据。     

间歇曝气SBR处理垃圾渗滤液的脱氮性能

采用两级串联间歇曝气序批式反应器（intermittent aeration sequencing batch reactor,IASBR）处理高氨氮低碳氮比的垃圾渗滤液,研究在控温（25±2）℃,进水碳氮比（COD/TN）为3.0条件下的脱氮性能。进水氨氮（NH4+-N）和总氮（TN）浓度分别为（1 100±70）mg·L-1和（1 520±65）mg·L-1,1级和2级IASBR的水力停留时间（HRT）分别为5 d和4 d。运行结果表明,经1级IASBR处理后,出水TN浓度降低至约250 mg·L-1,其中以有机氮（TON）为主,NH4+-N浓度约25 mg·L-1;经2级IASBR处理后,出水TN和NH4+-N 浓度分别稳定在40 mg·L-1和20 mg·L-1以下,TON去除率高达90%以上。两级串联IASBR组合工艺表现出良好的深度脱氮性能,出水TN浓度稳定达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889-2008）中TN ≤ 40 mg·L-1的排放标准;同时,1级IASBR出水COD浓度高达1 150 mg·L-1,经过2级IASBR处理后出水COD降至约770 mg·L-1。     

利用反硝化法净化难降解吡啶废气

利用反硝化的方法处理吡啶气体,并通过与普通生物洗涤塔对吡啶废气处理效果的对比研究,探索了难降解VOC-吡啶废气反硝化净化过程的几个问题。实验设置实验组（1#反应器）和对照组（2#反应器）,结果表明,1#对吡啶废气的去除能力更大,最大去除负荷为84.5 mg·（L·h）-1,而2#最大去除负荷为49.2 mg·（L·h）-1。1#系统中反硝化作用对净化吡啶的贡献率,在一定范围内,随着进气浓度的增大而增大。当进气浓度从250 mg·m-3增大到1 000 mg·m-3,反硝化去除负荷从8.0 mg·（L·h）-1增加到62.8 mg·（L·h）-1,在总去除负荷中所占比重从32.5%增加到73.6%,随着进气负荷的增加,反硝化逐渐起主要作用。