基于数据驱动660 MW循环流化床锅炉多目标燃烧优化

为降低某电厂循环流化床锅炉污染物排放,同时提高锅炉燃烧运行经济性,本文采用数据驱动技术实现循环流化床锅炉多目标燃烧优化。基于改进粒子群优化长短期记忆神经网络建立循环流化床锅炉NO_(x)/SO_(2)排放数学模型和锅炉排烟温度数学模型,以相对误差为预测性评估指标以确定最佳网络参数;其次,基于改进粒子群优化长短期记忆神经网络(IPSO-LSTM)、长短期记忆神经网络(LSTM)、广义回归神经网络(GRNN)和反向传播神经网络(BPNN)分别构建NO_(x)/SO_(2)排放数学模型和锅炉排烟温度数学模型,通过比较预测性评估指标,证明本文构建预测模型有效性;最后,基于非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)获取不同运行工况下循环流化床锅炉燃烧优化调整方案,以降低NO_(x)/SO_(2)排放浓度,同时维持排烟温度稳定性。结果表明:相比优化前,优化后NO_(x)排放浓度平均降低了10.58%,SO_(2)排放浓度平均降低了25.81%,最大降低了650 mg/m^(3),且排烟温度平均降低0.14%。

声波团聚净化火电300 MW机组湿法脱硫后烟气试验

目前国内火电燃煤机组广泛采用的石灰石-石膏湿法脱硫系统会产生大量颗粒物,传统除尘除雾装置对粒径较小的颗粒物尤其是PM_(10)的脱除效果比较有限。声波团聚对于控制细小颗粒物尤其是PM_(10)的排放具有重要意义,可作为烟尘预处理环节与传统除尘除雾器组合使用。为解决火电机组湿法脱硫后烟气中粉尘特别是PM_(10)的逃逸问题,对烟道进行工程改造试验,配置3200、1600和800 Hz频率的不同组合方案,探究其对PM_(10)数量浓度、粒径分布的影响,选取其中团聚效果最好的声波组合方案,分别测试背景工况、声波单独作用、声波耦合喷雾作用时的除尘效率。结果表明:未开启声波时PM_(10)数量浓度较高,为2.75×10^(4) cm^(-3),峰值粒径在0.05μm左右,声波开启后PM_(10)的数量浓度明显降低,且峰值粒径增大,多种组合方案中3200 Hz×4+1600 Hz×2的声波组合方案PM_(10)的数量浓度最低,为2.26×10^(4) cm^(-3),代表此方案团聚效率最高,为17.82%。除尘效率的测试中,除雾器单独作用时除尘效率较低,仅为34.3%,配合上述声波可将除尘效率提升至52.1%,再辅助喷雾时除尘效率最高,达到60.4%,此时除雾器出口烟尘质量浓度降至5 mg/m^(-3)以下,满足超低排放要求。此外,对于试验中的低质量浓度PM_(10)环境,声波团聚规律依然适用,但颗粒物碰撞概率较低,可采用高低频声波组合的方案弥补。

痕量元素在煤粉炉中排放特性的研究

该文分析了Cr、Pb、Mn、As、Se、Hg、Cd、Zn 8种痕量元素在煤粉炉中的排放特性,得出表征痕量元素排放特性的6种数值。并根据这些数值,将元素分成3类:第1类元素:Hg;第2类元素;Pb、Zn和Cd;第3类元素:Mn;Se介于第1类元素和第2类元素之间,Cr同时具有第1类和第3类元素性质。研究还发现:除Mn外,其它元素在飞灰中的富集程度随粒径减小而增加;Cr、 Cd、Zn在飞灰中的相对富集程度与各自熔点成反比;Pb对烟气中活性原子Cl的亲和力大于Cd;飞灰对各痕量元素吸附机理不同;痕量元素主要分布于电除尘器飞灰和气相中;烟气中Mn和Cr含量均超过我国和欧盟关于垃圾焚烧控制标准。

煤气化过程中痕量元素迁移规律与气化温度的关系

在一台常压流化床气化炉上,维持流化风量7Nm3/h、蒸汽量1.32kg/h、给煤量3.17kg/h、静止床层高度400mm等气化参数不变,详细研究了痕量元素迁移规律与气化温度之间的关系。结果表明:气化温度对痕量元素迁移规律的影响比较复杂,并非气化温度的升高都能促进所有痕量元素挥发,元素及其化合物的熔、沸点对元素挥发影响很大,但不是唯一决定因素。痕量元素在高、低温焦中受气化温度影响变化趋势相同,即随着气化温度的升高,As、Cd、Co、Cr、Cu、Mg、Ni、Pb、Se的相对富集系数增加,Zn的相对富集系数减小,Mn、Hg、V、Sr的相对富集系数变化很小。相对于高温焦,低温焦中As、Cd、Co、Cr、Cu、Hg、Pb、Se、Zn具有较高的相对富集系数。底渣中大部分痕量元素(As、Cd、Co、Cu、Mg、Ni、Pb、Se)的相对富集系数随着气化温度的升高而减小。

痕量元素在气化产物中分布规律的研究

采用氢化物发生器和原子荧光光谱法联用(HG-AFS)和电感耦合等离子发射光谱法(ICP-AES),测定了常压流化床煤气化产物中As、Cd、Co、Cr、Cu、Mn、Mg、Ni、Hg、Pb、V、Se、Sr、Zn 14种痕量元素含量,基于质量平衡原理,得到痕量元素在气化产物中的分布规律.研究结果表明:除Mg之外,几乎所有痕量元素在布袋低温焦中的含量均高于旋风高温焦;As、Hg、V、Se质量平衡率为75%～83%,Co、Cr、Cu、Pb、Sr、Zn质量平衡率为88%～105%,Cd、Mn、Mg、Ni质量平衡率为115%～118%:Hg、Se、As、Co、Cr、Cd、Cu、Zn在煤气中的份额依次减小;除Hg、Se、As外,其它元素在旋风高温焦中份额最大;旋风除尘器和布袋除尘器对Mn、Mg、Ni、Pb、V、Sr的捕集效率接近于除尘效率,对其它元素的捕集效率小于除尘效率,大小顺序为Zn＞(Cd、Cr、Cu)＞(Co、Se、As)＞Hg.布袋除尘器对Zn、Cd、Cr、Cu、Co、Se、As、Hg的捕集效率低于旋风除尘器.

不同负荷工况下660 MW循环流化床锅炉脱硝特性研究

为揭示不同负荷下循环流化床的运行特性,以某660 MW循环流化床锅炉为研究对象,在满负荷、75%负荷下,具体研究床温波动、风量配比、烟气含氧量和风煤配比对选择性非催化还原(selective non-catalytic reduction,SNCR)技术喷氨量和脱硝效果的影响。结果表明:满负荷运行时,在欠氧区,SNCR投射喷氨量与循环流化床锅炉给煤量保持同向变化趋势,若持续提高喷氨量,会导致氨逃逸较大,降低SNCR脱硝能力;当炉内给煤量保持稳定,在欠氧还原区内,适当提高二次风量(含氧量),会促进挥发分N的还原反应。75%负荷运行时,床温波动范围超过110℃时,为了满足脱硝要求,应适当提高一次风量、降低二次风量和喷氨量;床温波动范围低于50℃时,应适当降低一次风量和喷氨量;床温波动范围在50~100℃时,应适当降低二次风量和喷氨量;欠氧区内,喷氨量随总给煤量增多而增大。研究结果可以指导循环流化床优化运行,减少氮氧化物排放。

声波团聚净化尿素造粒塔尾气实验研究

尿素造粒塔大多采用水洗工艺处理尾气粉尘,存在较为严重的细颗粒粉尘溢出和水汽拖尾问题,因此需深入探究声波团聚技术在造粒塔尾气处理方面的应用。通过实验研究了声波与喷雾对除尘效率的影响,发现声波单独作用时在3500 Hz达到最佳除尘效率,为74.49%,协同喷雾时2600 Hz即可实现相近的除尘效率,为73.83%。进一步探究其中机理,采用以粒径测试为依据的团聚效率作为评价指标,结果显示,2600 Hz声波与喷雾单独作用时团聚效率分别为30.37%和28.82%,协同作用时团聚效率大幅提升至57.95%。该研究可为后续造粒塔工程改造提供理论与数据支持。

固体添加剂对煤气化过程中痕量元素的控制研究

基于改进的地球化学富集因子 (MGEF) ,采用氢化物发生器和原子荧光光谱法联用 (HG AFS)和电感耦合等离子发射光谱法 (ICP AES)测定了原煤和气化产生的灰焦中As、Cd、Co、Cr、Cu、Mn、Hg、Pb、V、Se、Sr、Zn 12种痕量元素含量 ,研究了石灰石、白云石、碳酸钠 3种固体添加剂对痕量元素的控制规律 ,发现不同添加剂对痕量元素具有不同的抑制效果 .向煤中添加石灰石和白云石后 ,几乎所有痕量元素在灰焦中的MGEF都增加 .石灰石分解形成的CaO对As、Co、Cr、Se、Zn的吸附既有物理吸附 ,也有化学吸附 ;对Cd、Cu、Hg、Pb、V、Sr的吸附主要是物理吸附 ,并且CaO对Cd、Cu、V的吸附能力大于Hg、Pb、Sr.白云石对As、Co、Cr、Hg、Pb、V、Zn的抑制效果比石灰石好 ,但对Cu、Se、Sr抑制效果不及石灰石 .向煤中添加碳酸钠后 ,灰焦中As、Cd、Cr、Pb、Se的MGEF减少 ,Zn的MGEF增加 ,Co、Cu、Hg、V。

循环流化床部分煤气化试验研究

以空气和水蒸气为气化剂 ,在小型循环流化床上对 3种不同煤种进行了部分煤气化试验研究。结果表明 ,气化过程产生的焦油很少 ,随着空煤比的增加 ,煤气中氢、一氧化碳、甲烷的含量呈减少趋势 ;汽煤比的增加能加大煤气中氢、一氧化碳的含量 ;气化温度是影响煤气成分的主要因素 ,床层高度和煤种对煤气成分也有影响 ,钙、钠、钾等碱土金属化合物对煤气化具有催化作用。

生物质油/柴油乳化油的稳定性与燃烧试验研究

采用司班-80（Span-80）/吐温-80（Tween-80）复合乳化剂,制备了由生物质油/柴油混合而成的乳化油,研究了HLB值、生物质油掺和量对乳化油稳定性的影响.在乳化油燃烧试验装置上,研究了乳化油燃烧及SO2,NOx和CO等气态污染物排放特性.结果表明：生物质油体积分数不超过15%、乳化剂HLB值在7.0~8.0之间时,乳化油具有较好的稳定性.随着烟气中含氧量增加,乳化油燃烧温度增加,烟气中SO2和CO浓度减少,NOx浓度增加.与柴油燃烧相比,乳化油燃烧产生的SO2,CO,NOx浓度较低,火焰明亮度较高,且火焰外沿有交叉闪光现象.乳化油可作为替代石油的燃油,但需解决乳化油偏酸性、排烟热损失大、黏度高等不利因素带来的问题.

煤燃烧过程中痕量元素的分类研究

采用原子吸收分光光度计 (带测汞装置 )、石墨炉原子吸收光谱仪和X射线荧光光谱仪 ,测定了一台 2 2 0t/h煤粉炉中原煤、底渣和飞灰中 9种痕量元素的质量分数 .除As因质量分数低不能归类外 ,其他痕量元素按照在飞灰中相对富集系数不同 ,可分成 3类 :第 1类是Pb ,Zn ;第 2类是Mn ,Cr,Se,Hg ;第 3类是Ba ,Cd .按照飞灰相对于底渣痕量元素富集程度不同 ,可分成两类 :第1类是Mn ,Cr;第 2类是Pb ,Ba ,Se ,Zn ,Cd ,Hg .按照痕量元素挥发性和在燃烧产物中的分布规律 ,可分成 3类 :第 1类是Hg;第 2类是Pb ,Ba ,Zn ,Cd ;第 3类是Mn .Se介于第 1类元素和第 2类元素之间 .Cr同时表现出第 1类和第 3类元素性质 .研究还发现除Mn外 ,其他元素在飞灰中的富集程度随粒径减小而增加 ;

TS-35型氨法脱硫工业化试验及其经济性分析

对TS 35型氨法脱硫工艺进行了系统的工业化试验研究 ,该脱硫工艺对原有锅炉参数影响小 ,氨水消耗量少 ,阻力小 ,能耗低 ,脱硫效率可达 80 % ,几乎无废水排放 ,适用于中小型锅炉的脱硫 ,但有可能会加剧锅炉尾部设备的腐蚀。对于大型锅炉 ,必须考虑副产品硫酸铵的销路和价格问题。通过经济性分析 ,得出目前实施的排污收费制度存在一定的弊病 。

煤粉炉中痕量元素迁移影响因素的研究

采用Z - 82 0 0型原子吸收分光光度计和VF - 32 0型X射线荧光光谱仪 ,定量测定了 1台 2 2 0t/h煤粉炉中原煤、底渣、飞灰中 8种痕量元素的含量。基于改进的Meij相对富集系数 ,从底渣和飞灰两个方面 ,系统分析了温度、含氧量、飞灰粒径、痕量元素自身性质以及煤种特性对迁移规律的影响。研究结果表明 :炉膛温度升高能加快部分痕量元素的挥发 ;Cr和Mn在飞灰、底渣中含量相当 ,但两者相对富集系数明显不同 ;含氧量低并非促进所有痕量元素挥发 ;Pb、Cd、Zn、Cr在底渣和飞灰中含量并不一定都与各自的沸点成单一的关系 ;飞灰粒径越小 ,痕量元素富集系数越大 ,各痕量元素随飞灰粒径减小的变化趋势并不相同等。

气化压力对煤气化过程中痕量元素迁移规律的影响

在一台0.1MW加压喷动流化床煤气化炉上,维持气化温度940℃,静止床层高度300mm,气化风量9m3/h、蒸汽量1.7kg/h、给煤量4.56kg/h等参数不变,测定了煤和气化产物中Co,M n,Cr,V,Se,Hg,A s,N i,Cd,Cu,Zn,Pb等12种痕量元素含量,研究了气化压力对痕量元素迁移规律的影响.结果表明:加压有利于改善煤气品质;在旋风焦中,Cr,A s,N i,Cd,Cu,Zn,Pb富集,Co,V,Se,Hg耗散,随着气化压力的增加,Cr,Cd,Zn,Pb的地球化学富集因子(MGEF)减小,A s,N i,Cu的MGEF增加,Co,V,Se,Hg的MGEF基本不变;在底渣中,所有痕量元素均耗散,随着气化压力的增加,Cd,Zn,Pb的MGEF增加,Co,A s,Cu的MGEF减少,V,Se,N i的MGEF基本保持不变;在煤气中,随着气化压力的增加,Co,A s,Cu含量总体上呈增加的趋势.

生物质流化床富氧气化过程热平衡模型

基于元素守恒、化学反应平衡和能量守恒,考虑碳不完全转化因素,建立生物质流化床富氧气化的热平衡模型。采用非平衡当量因子对气化反应平衡常数进行修正,修正后的模拟数据与文献数据吻合良好。利用该模型模拟富氧浓度和原料含水率对气体组分、气体热值和气化效率的影响。模拟工况下的结果表明:富氧浓度从21%增至100%,可燃组分含量增多,气体热值从6.37 MJ/m^3增至11.44 MJ/m^3,气化效率不断增大;原料含水率从零增至35%,气化炉温不断降低,可燃组分减少,气体热值从5.45 MJ/m^3降至4.65 MJ/m^3。

焚烧过程中铅在PM_(10)中的分布特性及以高岭土为吸附剂炉内捕集铅的研究

在流化床焚烧炉内考察了铅(Pb)在PM10中的分布特性,并将高岭土作为吸附剂进行炉内捕集Pb的研究。用低压冲击器、原子吸收分光光度计和扫描电镜/能谱仪对焚烧烟气中Pb的粒径–浓度分布、飞灰颗粒表面形貌和表面元素分布进行了分析。结果表明,高岭土表面与Pb反应会引发共晶融化,过量共晶融化使高岭土孔隙坍塌成球形颗粒,其融化表面可黏附已生成的亚微米铅颗粒;PM10中90%以上的Pb富集在亚微米颗粒物中,仅有少量Pb存在于粗颗粒物中,而且随着温度升高亚微米Pb的浓度逐渐增加;高岭土可以促进烟气中Pb从细颗粒物中迁移到粗颗粒物中,从而减少亚微米Pb排放;随高岭土添加量增,高岭土对Pb的捕集效率逐渐增加,最佳捕集温度为950℃,最高捕集效率达80%。

流化床部分煤气化影响因素研究

在流化床部分气化炉上系统研究了流化风量、给煤量、水蒸气量、床层温度、静止床层高度、煤种、催化剂等因素对煤气成分和热值的影响,研究结果表明:流化风量、给煤量、水蒸气量、静止床层高度对煤气成分的影响较为复杂,4者都存在最佳范围;床层温度是影响煤气成分的主要因素,煤气热值与温度成正比;增加床层高度,有利于H2、CO生成和CH4分解;烟煤的煤气中含有的可燃成分(H2、CO、CH4)含量比无烟煤高,优质烟煤比劣质烟煤更适合于气化;Ca、Na、K等碱土金属化合物对煤气化具有催化作用,且Na2CO3和K2CO3的催化能力比CaO强。

空煤比对煤气化过程中痕量元素迁移规律的影响

采用氢化物发生器和原子荧光光谱法联用 (HG AFS)和电感耦合等离子发射光谱法 (ICP AES) ,测定了常压流化床煤气化产物中As、Cd、Co、Cr、Cu、Mn、Mg、Ni、Hg、Pb、V、Se、Sr、Zn 1 4种痕量元素含量 ,分析了空煤比对痕量元素在气化产物中迁移规律的影响。结果表明 :在旋风高温焦中 ,Cd、Ni富集 ,As、Co、Cu、V、Se、Hg耗散 ;空煤比对Mn、Sr、Hg、Se、As影响不大 ;随着空煤比增加 ,Pb、Zn、Cu、Co、Ni的相对富集系数 (REs)略微增加 ,Cd、Mg的REs减少 ;V、Cr在低空煤比条件下有较高的REs。在布袋低温焦中 ,Cd、As、Cu、Cr、Ni、Pb、Zn富集 ,Co、V、Se、Hg耗散 ;随着空煤比增加 ,Pb、Cu、Ni的REs增加 ;Cd、As、Cr、Se的REs减少。底渣中的Mn和Sr相对于高、低温焦而言有轻微的富集。随着空煤比增加 ,Cu、Zn在煤气中含量增加 ,Cr、Co、As、Hg在煤气中含量减小。

氢能开发和利用的研究

简述了氢能特点 ,介绍了氢的制取方法及贮运 ,论述了氢能在我国的开发和利用及发展方向。

生物原油燃烧及气态污染物排放特性

以生物原油为研究对象,进行生物原油直接燃烧试验,研究了其燃烧及气态污染物排放特性。试验结果表明:预热生物原油、预混燃烧和外加点火源预热炉膛可以实现生物原油顺利点火并稳定燃烧。在相同含氧量下,生物原油的燃烧温度,SO_2、NO_x和CO浓度均低于0号柴油。生物原油燃烧产生的SO_2浓度在70mg/Nm^3以下,且随着烟气中含氧量的增加而减少;NO_x浓度在250mg/Nm^3以下,且随着含氧量的增加而增加;当含氧量超过7%时,CO浓度约为200mg/Nm^3。生物原油稳定燃烧火焰长度较短,燃烧初期呈淡绿色火焰。