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国产300MW燃煤发电机组低nox排放的性能研究

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国产300MW燃煤发电机组低NOx排放的性能研究

作者：陈少杰华南理工大学

学位级别：硕士

由于我国的能源结构主要是以煤为主，这导致了燃煤电厂大气污染物排放总量较高，虽然通过近十年来的各燃煤电厂脱硫系统的投入，大气污染物排放得了一些控制，但是，区域性大气污染问题依然，酸雨的类型逐步从硫酸型向硫酸和硝酸复合型... 详细信息

由于我国的能源结构主要是以煤为主，这导致了燃煤电厂大气污染物排放总量较高，虽然通过近十年来的各燃煤电厂脱硫系统的投入，大气污染物排放得了一些控制，但是，区域性大气污染问题依然，酸雨的类型逐步从硫酸型向硫酸和硝酸复合型转化。《国家环境保护“十二五”规划》提出主要污染物二氧化硫排放总量减少8%、氮氧化物排放总量减少10%的约束性指标,进一步加大二氧化硫和氮氧化物减排力度。由此可见，国家对环境保护工作，对火大气污染物nox的排放控制提出了更高的要求。广东省是一个燃煤大省，随着电力工业的持续发展，用于发电的煤量必将逐年增加，大气污染物排放量也必将逐年增加，因此从严控制燃煤烟尘、二氧化硫及氮氧化物排放已成为必要。 2012年国家环境保护部正式颁布了《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011），对于烟尘、SO2及nox物的排放有了更加严格的要求，要求现有火污染物排放在2014年7月1日起需满足二氧化硫小于200mg/m~3、氮氧化物小于200mg/m~3、烟尘小于30mg/m~3限值指标。同时环保部亦提出了“十二五”期间脱硫平均脱硫效率需达到93%以上、二氧化硫排放浓度不得超过200mg/m~3的政策性要求。本文针对国产300MW燃煤机组nox排放问题，通过对nox生成原理及降低nox方法分析，提出了采用SCR脱硝系统、低氮燃烧器改造及相关辅助设备的改造相结合是降低nox排放的有效方法。通过改造与性能测试，结果表明，在不影响锅炉安全经济运行的前提下，有效地降低了机组氮氧化物排放，实现了氮氧化物排放浓度小于200mg/m~3，烟气脱硝效率大于80%的目的。本项目中方案选择、设备选型、项目实施及性能分析，为同类型机组的低nox排放项目的选择及设施提供了参考。

关键词：低nox排放低氮燃烧选择性催化还原环境保护性能分析

面向高效率和低nox排放的SOFC系统动静态分析与控制

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面向高效率和低NOx排放的SOFC系统动静态分析与控制

作者：于洋华中科技大学

学位级别：硕士

固体氧化物燃料电池(SOFC)以其高效、绿色的优点在众多新兴能源中脱颖而出。SOFC系统的工作状态决定了其能否在实际中应用,为使得系统工作在最优状态,需解决几个关键性问题。其一,应找到系统的最优输入操作点。该操作点下系统的热特性... 详细信息

固体氧化物燃料电池(SOFC)以其高效、绿色的优点在众多新兴能源中脱颖而出。SOFC系统的工作状态决定了其能否在实际中应用,为使得系统工作在最优状态,需解决几个关键性问题。其一,应找到系统的最优输入操作点。该操作点下系统的热特性输出需满足约束条件,这是长寿命安全运行的前提。对于运行效果,大多数研究以系统效率为评价指标。但在分析时发现,系统运行时会不可避免的排放对环境危害极大的氮氧化物(NO)。为了实现真正意义上的高效和绿色,最优操作点的寻找应综合考虑系统效率和NO排放量两个评价指标。其二,快速负载跟踪能力决定了系统能否适用于复杂工况,需设计相应的控制策略以实现快速负载跟踪。针对上述问题,本文以5k W纯氢SOFC系统为研究对象,通过动静态分析和控制器设计使得SOFC系统在运行时能够实现安全的高效率和低NO排放的快速负载跟踪,优化了系统运行效果。首先本文搭建了5k W纯氢SOFC系统的Simulink模型。为了对NO排放量进行数值模拟,基于Zeldovich原理搭建了NO排放模块。将二者按照系统连接方式进行集成,得到了考虑NO排放的SOFC系统模型,并根据实验数据验证了模型的有效性。然后基于模型进行了系统的静态特性分析,分析发现热特性、系统效率和NO排放之间存在强烈的耦合关系。尤其是系统效率和NO排放量,改变操作点中的空气流量等参数,二者的变化趋势是相反的。为此,通过设计遗传-粒子群算法,改进算法中的目标函数,得到了寻找兼顾高效率和低NO排放的最优操作点的分析方法。进一步,分析了功率切换时系统的动态特性。通过设计开环功率切换策略解决了切换过程中可能出现的“燃料亏空”、“NO排放剧增”等问题,并通过遗传-粒子群算法和BP神经网络相结合的方法找到了切换策略的最佳参数,为控制器设计打下了基础。最后以系统输出功率为被控对象设计了滑模控制器。滑模面的设计参考了上述动静态分析的结果,因此可以保证系统处于最优工作状态,同时可以实现快速负载跟踪。

关键词： SOFC系统高系统效率低nox排放快速负载跟踪动静态分析滑模控制器设计

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天然气燃烧的低nox排放研究现状和趋势

上海煤气 2005年第4期 31-34页

作者：张成毅李帆荣庆兴华中科技大学

介绍了天然气燃烧过程中快速型nox和热力型nox的形成机理,目前天然气燃烧的低nox排放研究现状和几种常用的低nox的燃烧技术及其特点。在讨论天然气燃烧低nox排放技术的发展时,提出利用CFD软件对燃烧过程中的nox进行模拟,并和实验相结合... 详细信息

介绍了天然气燃烧过程中快速型nox和热力型nox的形成机理,目前天然气燃烧的低nox排放研究现状和几种常用的低nox的燃烧技术及其特点。在讨论天然气燃烧低nox排放技术的发展时,提出利用CFD软件对燃烧过程中的nox进行模拟,并和实验相结合,是今后低nox技术发展的方向。

关键词：天然气燃烧数值模拟低nox排放燃烧过程现状趋势燃烧技术 CFD软件形成机理

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几种低nox排放特性的工业炉窑燃烧技术

工业加热 2004年第3期33卷 6-10页

作者：贾明生冯耀勋湛江海洋大学工程学院广东湛江524025

nox对环境的危害性很大,控制燃烧过程的nox生成与排放一直是燃烧技术发展的关键。总结了燃料燃烧过程中nox的生成机理和抑制方法,论述了蓄热燃烧技术、煤粉低尘燃烧技术和新一代富氧燃烧技术的特点以及低nox排放的主要原因,展望了这些... 详细信息

nox对环境的危害性很大,控制燃烧过程的nox生成与排放一直是燃烧技术发展的关键。总结了燃料燃烧过程中nox的生成机理和抑制方法,论述了蓄热燃烧技术、煤粉低尘燃烧技术和新一代富氧燃烧技术的特点以及低nox排放的主要原因,展望了这些先进燃烧技术的应用前景。

关键词：工业炉窑低nox排放燃烧技术

玻璃熔窑低nox排放增氧梯度助燃仿真模拟的研究

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建筑玻璃与工业玻璃 2017年第3期37卷 13-14,12页

作者：赵恩录张文玲陈福陈国李慧秦皇岛玻璃工业研究设计院陕西科技大学材料科学与工程学院

通过对玻璃熔窑低nox排放增氧梯度助燃仿真模拟的研究，探讨增氧梯度助燃玻璃熔窑的燃烧规律，模拟结果表明增氧梯度助燃玻璃熔窑nox排放量明显降低，玻璃液面温度提高。因此，采用增氧梯度助燃方式有利于火焰向玻璃液传热。

关键词：低nox排放玻璃熔窑仿真模拟助燃梯度增氧 nox排放量玻璃液面

基于CA算法的模糊关联规则在锅炉低nox排放中的应用

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仪器仪表用户 2017年第1期24卷 76-78,102页

作者：周小朋赵文杰华北电力大学控制与计算机工程学院河北保定071003

针对火电厂锅炉的nox排放控制问题,采用CA(competitive agglomeration)算法对影响锅炉nox排放的主要相关参数进行模糊聚类,得到符合数据分布特征的优化聚类个数和相应的模糊划分矩阵,在此基础上,挖掘出可以指导锅炉低nox排放运行的模糊... 详细信息

针对火电厂锅炉的nox排放控制问题,采用CA(competitive agglomeration)算法对影响锅炉nox排放的主要相关参数进行模糊聚类,得到符合数据分布特征的优化聚类个数和相应的模糊划分矩阵,在此基础上,挖掘出可以指导锅炉低nox排放运行的模糊关联规则。CA算法克服了FCM(fuzzy c-means)算法聚类个数人为固定的缺点,聚类结果更符合数据的分布特征,特别适合对具有高偏态分布特征的数据进行聚类。通过对挖掘结果分析并进行效果验证,结果表明:本方案挖掘出的模糊关联规则可以有效指导锅炉nox排放运行在一个较低的水平。

关键词： CA算法模糊关联规则低nox排放

高温低氧气氛下煤粉燃烧低nox排放特性研究

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工业加热 2020年第4期49卷 1-5页

作者：贾明生陈赛郭明高广东海洋大学机械与动力工程学院广东湛江524088

燃煤工业锅炉作为nox的主要排放源之一,减排刻不容缓。介绍了煤粉燃烧过程中燃料型nox、热力型nox和快速型nox的生成机理,并对煤中挥发分N及焦炭N对nox的还原机制进行了探讨。同时,开展了工业锅炉高效低nox液态排渣煤粉清洁燃烧技术的... 详细信息

燃煤工业锅炉作为nox的主要排放源之一,减排刻不容缓。介绍了煤粉燃烧过程中燃料型nox、热力型nox和快速型nox的生成机理,并对煤中挥发分N及焦炭N对nox的还原机制进行了探讨。同时,开展了工业锅炉高效低nox液态排渣煤粉清洁燃烧技术的研究和工程应用实践。结果表明,在高温低氧气氛下,煤粉燃烧过程中能有效抑制nox生成,并促使nox还原成N2的有利因素,能够实现nox排放低于150 mg/m^3的目标。

关键词：煤粉燃烧低nox排放高温低氧煤粉燃烧器

600kW煤粉超低nox排放实验平台燃烧系统建模和优化研究

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600kW煤粉超低NOx排放实验平台燃烧系统建模和优化研究

作者：魏峰涛东北电力大学

学位级别：硕士

随着经济的发展和人口的增加,用电量也在快速增加。火电行业燃煤量也不断提升,随之而来的火电厂大气污染的影响也越来越大,氮氧化物(nox)成为燃煤电厂主要排放的大气污染物之一。如何有效提高锅炉效率同时降低nox的排放成为燃煤电厂急... 详细信息

随着经济的发展和人口的增加,用电量也在快速增加。火电行业燃煤量也不断提升,随之而来的火电厂大气污染的影响也越来越大,氮氧化物(nox)成为燃煤电厂主要排放的大气污染物之一。如何有效提高锅炉效率同时降低nox的排放成为燃煤电厂急需解决的重要问题。为了改善锅炉的燃烧效率,减少污染物的排放,并且确保安全可靠,以及实现更大的经济效益,因此,更应该加强对锅炉燃烧效率的研究。本文主要工作是以600kW燃煤锅炉实验平台为研究对象,分析和研究该装置中燃烧优化参数和温度场分布的控制特性。使用Gambit软件建立了该实验平台的三维网格模型,并且使用Fluent软件对其进行了数值模拟研究。最后通过Matlab对实验炉进行控制策略的研究,研究对炉膛内部稳定燃烧时的nox排放和温度控制,为现场装置稳定运行提供有效的控制策略。主要研究内容如下:首先,查阅相关参考文献,按照数值模拟的基本思想,分析数值模拟计算阶段所用到的数学模型,确定建立本研究装置模型所需的数学控制方程,建立600k W试验平台的数学模型,并建立了该实验平台的网格模型,对其边界条件设定,通过Fluent软件验证了模型的准确性。其次,通过Fluent软件对热态仿真数据的理论分析,以实验炉燃烧特性为目标,围绕提高燃烧效率降低污染物排放展开研究,对600k W试验平台进行结构参数的优化。确定了系统的二次风喷口最佳位置,二次风风量以及旋流片角度,在此基础上本文还对燃尽区和还原区特性进行了讨论,选定了燃尽区喷口的最优位置,确定了还原区对nox的还原效果最佳的气相浓度。最后,基于Fluent仿真结果,预测了炉内温度场分布、各气体组分物质及nox的生成量,确定了满足实验炉尾部nox排放量要求时所对应的最优工况。在Simulink软件包中将设计的控制器连接到控制系统的仿真模型上,利用Matlab软件对整个实验平台的温度控制系统进行仿真研究。结合数值模拟和控制算法,对燃烧优化及低nox排放控制的问题进行研究,为该实验炉运行提出了优化策略及方法,从而实现实验炉超低nox的排放。

关键词：煤粉燃烧燃烧控制 Fluent模拟仿真低nox排放 Matlab仿真

1000MW超超临界锅炉低NO_x燃烧器改造的数值模拟研究

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中国电机工程学报 2019年第8期39卷 2376-2383页

作者：关新河李彦朱群志管明健上海电力学院能源与机械工程学院上海市杨浦区200090 青岛荏原环境设备有限公司山东省青岛市266044

在炉膛燃烧的数值模拟中,大多数研究都是将一次风在炉膛进口处简化为一个平面,或者分成浓煤粉平面和淡煤粉平面,认为煤粉均匀进入炉膛,造成模拟结果与实际运行情况不完全相符。使用CFD计算软件,将燃烧器和锅炉分别独立计算,再通过CFD技... 详细信息

在炉膛燃烧的数值模拟中,大多数研究都是将一次风在炉膛进口处简化为一个平面,或者分成浓煤粉平面和淡煤粉平面,认为煤粉均匀进入炉膛,造成模拟结果与实际运行情况不完全相符。使用CFD计算软件,将燃烧器和锅炉分别独立计算,再通过CFD技术手段,将得到的燃烧器数据耦合导入炉膛各个一次风入口处进行再计算,这样一次风进口就不是均匀进口,而是具有一定的速度场和颗粒场,更加符合实际运行情况。为降低nox排放,对一台1000MW炉膛的直流燃烧器进行改造,改造前模拟结果与实际运行数据的对比结果表明,使用CFD计算软件是可行的。对燃烧器的管道进行改造,改造后的模拟结果表明,炉膛内部还原性氛围面积增加,有利于降低nox;煤粉碰壁的概率降低,有利于降低结焦的可能性。计算结果显示,炉膛出口处nox浓度明显降低。为实际中改造燃烧器提供一个方向。

关键词： 1000MW超超临界锅炉数值模拟燃烧器改造耦合还原性氛围低nox排放结焦