發(fā)布時(shí)間：2020-08-28 04:35

【摘要】：集中供熱是我國北方廣大地區(qū)城鎮(zhèn)居民冬季集中采暖供熱的主要方式,也是城市公共事業(yè)的重要組成部分,冬季供暖會(huì)使得局地PM_(2.5)濃度顯著增加,其中氮氧化物(NO_x)是PM_(2.5)形成的重要前驅(qū)物。集中供熱中心一般緊鄰城市居民集中區(qū),具有占地空間小、安全要求高的特點(diǎn);同時(shí),集中供熱鍋爐運(yùn)行受熱負(fù)荷需求波動(dòng)的影響較大,采暖期的初、中、末期以及一天中的晝夜均有較大幅度的負(fù)荷波動(dòng),對脫硝設(shè)施的安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行形成了巨大的挑戰(zhàn)。因此,針對集中供熱鍋爐的特點(diǎn),研發(fā)適應(yīng)性的脫硝技術(shù)具有重要的工程意義和實(shí)踐價(jià)值。針對集中供熱鍋爐負(fù)荷變化速率大、頻次高等特點(diǎn),研發(fā)出還原劑快速響應(yīng)調(diào)控技術(shù),硬件上發(fā)明了套筒鼠籠式噴氨流量調(diào)節(jié)裝置,形成了等百分比和線性結(jié)合的開度-流量響應(yīng)曲線,克服了現(xiàn)有技術(shù)流量變化滯后于調(diào)節(jié)開度的難題,大幅提升了調(diào)節(jié)特性;軟件上形成了基于前饋-反饋模糊控制的尿素流量控制策略,以進(jìn)口NO_x濃度、煙氣量、噴氨量作為前饋輸入變量,通過物料平衡及PI控制器運(yùn)算獲取輸出控制尿素流量調(diào)節(jié),實(shí)現(xiàn)對負(fù)荷的快速跟蹤;以出口NO_x濃度偏差及其變化率為反饋模糊輸入變量,以尿素流量調(diào)節(jié)增量為模糊輸出變量,搭建二維模糊控制器,疊加控制輸出與前饋控制輸出信號后,修正細(xì)調(diào)前饋控制輸出以精確穩(wěn)定控制整個(gè)脫硝過程。將上述成果應(yīng)用于十多項(xiàng)集中供熱鍋爐煙氣脫硝工程,實(shí)現(xiàn)了噴氨自動(dòng)控制,運(yùn)行穩(wěn)定。針對集中供熱鍋爐負(fù)荷變化幅度廣,現(xiàn)有催化劑在低負(fù)荷條件下效率低下的缺陷,對錳基催化劑的制備與改性進(jìn)行了研究。采用四種工藝制備了Mn-Fe及Mn-Ti催化劑并考察其活性,結(jié)果表明高于180℃時(shí)兩種體系活性相當(dāng),低于180℃時(shí)Mn-Fe活性優(yōu)于Mn-Ti催化劑,共沉淀法制備的Mn-Fe的活性窗口范圍要遠(yuǎn)大于檸檬酸法,其比表面積、NH_3吸附酸位點(diǎn)、穩(wěn)定性等均相對較高;探究了過渡金屬(Cr,Zr,Mo)對脫硝性能的影響,發(fā)現(xiàn)Cr的摻入可明顯增加活性,提高M(jìn)n-Fe體系催化劑的比表面積、活性組分的分散性、NH_3吸附酸位點(diǎn)、氧化還原性能、抗水蒸氣和SO_2中毒能力等。在Mn-Fe-Cr粉末催化劑的研究基礎(chǔ)上,用涂覆的方法制備工業(yè)尺寸的蜂窩催化劑,在實(shí)際工業(yè)煙氣的條件下探索適于蜂窩式催化劑在工業(yè)煙氣中最佳運(yùn)行參數(shù),結(jié)果表明Mn-Fe-Cr催化劑在溫度為140℃左右、空速為4000 h~(-1)出口NO_x濃度可降低至50mg/m~3以下。針對部分集中供熱鍋爐受熱面難以改造或改造成本過高的難題,探索了一種可用于鍋爐尾部除塵脫硫后煙氣不升溫直接脫硝的新方法—生物滴濾塔脫硝工藝,搭建了生物滴濾塔實(shí)驗(yàn)臺,采用污泥馴化脫硝菌種,研究了脫硝菌在四種填料上的掛膜和脫硝性能,結(jié)果表明,輕質(zhì)陶粒脫硝效率高、阻力低,是最佳填料;在此基礎(chǔ)上,研究了各種工藝參數(shù)對脫硝效率的影響規(guī)律,獲取了生物滴濾塔脫硝最佳的操作區(qū)間;基于氮平衡和微生物Miseq測序鑒定結(jié)果,提出了生物滴濾塔脫硝過程中硝化/反硝化細(xì)菌共生且協(xié)同脫除的機(jī)理假說,系統(tǒng)研究了添加有機(jī)碳源、無機(jī)氮源、金屬離子、稀土元素等強(qiáng)化措施對硝化/反硝化共存的微生物體系脫硝性能的影響規(guī)律,獲得強(qiáng)化劑的最優(yōu)組合方案,在進(jìn)氣量500 L/h時(shí)經(jīng)強(qiáng)化后效率提升14.6%達(dá)78.9%;應(yīng)用上述技術(shù)設(shè)計(jì)建成了500 m~3/h燃煤鍋爐煙氣脫硝中試裝置,46天的中試運(yùn)行結(jié)果顯示,平均脫硝效率達(dá)67.3%且性能穩(wěn)定,在非重點(diǎn)地區(qū)(NO_x排放濃度100-200mg/m~3)具有工程應(yīng)用價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：X77
【圖文】：

圖 1-1 2006~2015 我國集中供熱量（單位：萬 GJ）增，污染物排放量顯著增加，國際能源署（Interna數(shù)據(jù)顯示集中供暖煤炭燃燒產(chǎn)生的 SO2為 1074 噸，源相關(guān)的污染年度排放量的 5%、3%和 4%[11]。20，冬季供暖期比非供暖期的 PM2.5濃度平均要高出M2.5濃度相比非供暖時(shí)期濃度增長比例的五年平均 51.8%）[5]。北京大學(xué)對北京中心城區(qū) 25 個(gè)監(jiān)測站調(diào)整后得到 PM2.5、NOx和 SO2的平均濃度分布曲

圖 1-2 北京城區(qū) NOx、PM2.5、SO2季節(jié)平均濃度煙氣脫硝技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用是為了適應(yīng)我國大氣污染減用于大型燃煤電站的 SCR 脫硝的成熟工藝技術(shù)應(yīng)用于集技術(shù)的開發(fā)是將現(xiàn)有已成功應(yīng)用于電站鍋爐的 SCR 技爐負(fù)荷和爐溫頻繁變化、無法達(dá)到持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行效果等氨優(yōu)化控制研究進(jìn)展對煙氣脫硝技術(shù)的研究主要包括：煙氣脫硝催化過程的脫硝工藝的開發(fā)[12-13]、以及提高脫硝效率等方面的研究，制參數(shù)優(yōu)化方面的研究較少。但是，煙氣脫硝控制系統(tǒng)期運(yùn)行及鍋爐的節(jié)能降耗密切相關(guān)。如果脫硝系統(tǒng)的自于高耗能狀態(tài)，因此，研究煙氣脫硝自動(dòng)控制系統(tǒng)的優(yōu)的一項(xiàng)重要工作。對燃煤鍋爐的煙氣脫硝系統(tǒng)控制的研究主要包括；利用x的生成及脫除量，對煙氣脫硝運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化，比如增加

生物滴濾塔生物滴濾塔具有反應(yīng)條件易于控制的優(yōu)點(diǎn)，通過對循環(huán)液的溫度、pH值的控制就可以實(shí)

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2807113