發(fā)布時間：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;同時,集中供熱鍋爐運行受熱負荷需求波動的影響較大,采暖期的初、中、末期以及一天中的晝夜均有較大幅度的負荷波動,對脫硝設施的安全、穩(wěn)定、可靠運行形成了巨大的挑戰(zhàn)。因此,針對集中供熱鍋爐的特點,研發(fā)適應性的脫硝技術具有重要的工程意義和實踐價值。針對集中供熱鍋爐負荷變化速率大、頻次高等特點,研發(fā)出還原劑快速響應調控技術,硬件上發(fā)明了套筒鼠籠式噴氨流量調節(jié)裝置,形成了等百分比和線性結合的開度-流量響應曲線,克服了現(xiàn)有技術流量變化滯后于調節(jié)開度的難題,大幅提升了調節(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控制器運算獲取輸出控制尿素流量調節(jié),實現(xiàn)對負荷的快速跟蹤;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,修正細調前饋控制輸出以精確穩(wěn)定控制整個脫硝過程。將上述成果應用于十多項集中供熱鍋爐煙氣脫硝工程,實現(xiàn)了噴氨自動控制,運行穩(wěn)定。針對集中供熱鍋爐負荷變化幅度廣,現(xiàn)有催化劑在低負荷條件下效率低下的缺陷,對錳基催化劑的制備與改性進行了研究。采用四種工藝制備了Mn-Fe及Mn-Ti催化劑并考察其活性,結果表明高于180℃時兩種體系活性相當,低于180℃時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大于檸檬酸法,其比表面積、NH_3吸附酸位點、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Mn-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、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上,用涂覆的方法制備工業(yè)尺寸的蜂窩催化劑,在實際工業(yè)煙氣的條件下探索適于蜂窩式催化劑在工業(yè)煙氣中最佳運行參數(shù),結果表明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驗臺,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,結果表明,輕質陶粒脫硝效率高、阻力低,是最佳填料;在此基礎上,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測序鑒定結果,提出了生物滴濾塔脫硝過程中硝化/反硝化細菌共生且協(xié)同脫除的機理假說,系統(tǒng)研究了添加有機碳源、無機氮源、金屬離子、稀土元素等強化措施對硝化/反硝化共存的微生物體系脫硝性能的影響規(guī)律,獲得強化劑的最優(yōu)組合方案,在進氣量500 L/h時經(jīng)強化后效率提升14.6%達78.9%;應用上述技術設計建成了500 m~3/h燃煤鍋爐煙氣脫硝中試裝置,46天的中試運行結果顯示,平均脫硝效率達67.3%且性能穩(wěn)定,在非重點地區(qū)(NO_x排放濃度100-200mg/m~3)具有工程應用價值。
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：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濃度相比非供暖時期濃度增長比例的五年平均 51.8%）[5]。北京大學對北京中心城區(qū) 25 個監(jiān)測站調整后得到 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的開發(fā)和應用是為了適應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應用于集技術的開發(fā)是將現(xiàn)有已成功應用于電站鍋爐的 SCR 技爐負荷和爐溫頻繁變化、無法達到持續(xù)穩(wěn)定運行效果等氨優(yōu)化控制研究進展對煙氣脫硝技術的研究主要包括：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)期運行及鍋爐的節(jié)能降耗密切相關。如果脫硝系統(tǒng)的自于高耗能狀態(tài)，因此，研究煙氣脫硝自動控制系統(tǒng)的優(yōu)的一項重要工作。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，對煙氣脫硝運行進行優(yōu)化，比如增加

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

【參考文獻】

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1 梅瑜;成卓韋;王家德;陸胤;;利用新型組合填料的生物滴濾塔凈化混合廢氣研究[J];環(huán)境科學;2015年12期

2 王艷莉;何自國;李曉曉;詹亮;;碳基催化劑上低溫NH_3選擇性催化還原NO的研究進展[J];化學工業(yè)與工程;2015年03期

3 吳靜;陳書濤;胡正華;張旭;;不同溫度下的土壤微生物呼吸及其與水溶性有機碳和轉化酶的關系[J];環(huán)境科學;2015年04期

4 許秀鋒;陸敏恂;周愛國;林寶照;;基于Smith預估器的PCR儀時滯溫控系統(tǒng)[J];同濟大學學報(自然科學版);2015年02期

5 趙驚鴻;黃少斌;;一株耐高溫好氧反硝化菌的篩選及特性研究[J];環(huán)境科學與技術;2015年01期

6 王蕙;張承中;劉曉偉;魏晶;;生物滴濾塔填料改性前后NO_x去除效果的對比試驗研究[J];安全與環(huán)境學報;2014年05期

7 張楊;劉興利;王建峰;馮前偉;朱躍;;炭基負載V_2O_5脫硝催化劑低溫脫硝性能[J];熱力發(fā)電;2014年10期

8 翟永杰;張志超;;基于現(xiàn)場數(shù)據(jù)的SCR脫硝反應器建模[J];計算機仿真;2014年10期

9 徐苑NB;;不同生物裝置脫除鍋爐尾氣中氮氧化物的研究[J];現(xiàn)代化工;2014年09期

10 吳彥霞;房晶瑞;雷本喜;汪瀾;考宏濤;;制備條件對Mn-Fe/TiO_2催化劑低溫脫硝性能的影響[J];化工環(huán)保;2014年04期

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1 李涵;新型填料生物滴濾塔脫除NO_x的性能及胞外聚合物研究[D];華南理工大學;2016年

2 劉楠;生物還原耦合化學吸收處理煙氣中NO_x的關鍵因素及作用機制[D];浙江大學;2012年

3 江博瓊;Mn/TiO_2系列低溫SCR脫硝催化劑制備及其反應機理研究[D];浙江大學;2008年

相關碩士學位論文 前10條

1 李梅芳;絡合吸收—生物還原兩段式煙氣脫硝系統(tǒng)的性能研究與參數(shù)優(yōu)化[D];浙江大學;2017年

2 張波;供熱燃煤鍋爐煙氣排放脫硝技術的應用研究與分析[D];北京建筑大學;2016年

3 劉靜偉;燃煤電廠煙氣脫硝噴氨量控制系統(tǒng)優(yōu)化研究[D];山西大學;2016年

4 趙倩;預測控制在大遲延熱工對象中的應用研究[D];華北電力大學;2016年

5 晁晶迪;Pr、La和Ce摻雜對釩鈦基SCR催化劑性能影響的研究[D];北京工業(yè)大學;2015年

6 徐雪濤;中高溫好氧反硝化菌脫除鍋爐尾氣中NO_x的研究[D];天津大學;2014年

7 張磊;新型錳基低溫脫硝催化劑的制備及其性能研究[D];上海大學;2014年

8 吳昊;蜂窩堇青石基錳系低溫SCR脫硝催化劑的研究[D];遼寧石油化工大學;2013年

9 趙乾;SCR煙氣脫硝系統(tǒng)模擬優(yōu)化及噴氨量最優(yōu)控制[D];重慶大學;2012年

10 陸正陽;V_2O_5/ACF選擇性催化還原低溫催化劑去除NO及其機理研究[D];浙江工業(yè)大學;2010年

本文編號：2807113