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燃气hg6686welcome|官网低氮燃烧技术装备研发与示范

2016年10月28日 ?来源:hg6686welcome|官网云平台??浏览 960 次? 图标 收藏

??随着北京市大力推行“煤改气”,大量的煤炭正在被天然气等清洁燃料替代,天然气主要成分是CH4,几乎没有灰分、硫含量很低,不存在含汞化合物,从化学平衡的角度看,的确比煤炭更加清洁,主要污染物颗粒物、SO2、Hg的排放更低。(引图——单位热量煤炭与天然气产生污染物的比较),但是我们的天然气使用是否真的清洁?我们以北京市燃气hg6686welcome|官网NOx排放的平均水平与煤炭进行比较,发现天然气虽然只有煤炭燃烧产生NOx的30%,但两种燃料的NOx仍处于同一个数量级。这是怎么回事?实际上,“煤改气”在NOx减排上只是减少了燃料氮,我们知道天然气的燃烧是需要空气作为助燃剂的,当氧气与CH4发生化学反应产生大量热的同时,高温使得空气中的氮气也被部分氧化形成NOx,从而排放进入大气。NOx在大气中会参与光化学反应,是PM2.5、O3形成的重要前体物。引用北京市PM2.5源解析的结果(引图——PM2.5源解析图谱,北京和其他城市),2013年北京市PM2.5中的N/S摩尔比已经达到了1.7,这一比例远超过全国平均水平0.33,也就是说NOx在PM2.5中的贡献已经大大超过了SO2。从北京市近15年的空气质量变化趋势上看(引图——环境空气质量浓度变化趋势),SO2呈现了明显的下降趋势,这与近年来的大规模“煤改气”密切相关,虽然“煤改气”对NOx的有协同减排作用,但由于城市发展带来的能源增量,最终NOx的减排上并不显着,从图中可以看出2008年以后环境空气中的NO2则基本稳定在40-60微克/立方米左右,已经进入瓶颈期。从北京市的重污染过程发生的时间频率看(引图——是否有图?),冬、春两季发生频率最高,这与冬季采暖消费大量的化石能源有密切的相关性。根据北大对2013年一次重污染过程的分析(引图——),可以看出PM2.5与NOx的浓度呈现了强相关性,SO2在这次重污染过程中的几乎持续在一个比较低的水平。因此,以SO2为特征污染物的煤烟型污染已经悄然向NOx污染转化。

??随着北京市产业结构的调整,工业生产活动造成的排放量呈现逐年萎缩的态势,与居民生活相关的污染源比例在升高。北京要实现空气质量的改善,必须从生活源实施深度减排。如前所述,随着大气环境污染形成机理的逐渐清晰,环境管理、污染控制将更加精细化,北京市环保局正在修订北京市《hg6686welcome|官网大气污染物排放标准》,其中对燃气hg6686welcome|官网的NOx排放控制提出了非常高的要求,到2017年北京市新建hg6686welcome|官网NOx要达到30mg/m3,只有现行标准限值的1/5,是继美国南加州空气质量管理区之后的最严标准。NOx的产生环节主要受燃烧系统控制,也就是燃烧器非常关键,同时hg6686welcome|官网本体的设计、受热面的布置也要与火焰尺寸匹配。这一标准的实施将对北京燃烧器市场形成较大的冲击,目前仅有少数的国外燃烧器企业可以提供这样的产品。为了配合北京市地方标准的实施,提高我国燃烧器产业细分市场的竞争力,北京市科委在2014年启动了北京市重大科技计划项目《燃气hg6686welcome|官网低氮燃烧技术装备研发与示范》,拟将国内的技术开发、产品制造、市场拓展等优势资源进行整合,促进新兴环保产业的发展。

??我们在充分分析低氮燃烧器工业应用技术发展趋势的基础上,课题组确定了低氮燃烧器的技术路线,经过半年的结构设计和数值模拟,已完成了低氮燃烧器的产品初步设计,初步设计方案采用了火焰分割、燃料分级以及烟气再循环等多种技术,实现了低温燃烧与火焰稳定这一对矛盾因素的统一。同时燃烧器拟采用软测量值目标反馈控制技术,该项技术可根据燃烧器的负荷变化实现对燃烧效率、NOx排放的动态优化,或将在燃气hg6686welcome|官网燃烧控制技术上实现突破,以期解决中小型燃气hg6686welcome|官网由于成本过高而无NOx控制、大型燃气hg6686welcome|官网过程控制成本过高的问题。该项目目前正在加紧进行样机的制造,清华大学热能工程系对设计方案的NOx初步模拟结果在40mg/m3以下,由于模拟结果的不确定性可能会有30%左右的误差,后续需要进行台架试验对初设设计方案进行试验验证和优化调整。

??本项目的最终产出将实现我国低氮燃烧器、低氮燃气hg6686welcome|官网整体装备的自主知识产权,将应用于燃气hg6686welcome|官网的低氮改造和新建燃气hg6686welcome|官网上,为《hg6686welcome|官网大气污染物排放标准》的实施提供装备与技术支持。该标准的落地,将为本项目开发的低氮燃烧器和低氮燃烧技术打开市场,本项目的完成也将为北京市5000台存量燃气hg6686welcome|官网的低氮改造和“煤改气”项目提供合规支持。该项目的实施预计将减少北京市NOx排放量约2万吨,减排比例在10%以上,减少采暖季北京市NOx排放量约30%,提高北京市大气环境抗重污染的能力,减少采暖季的雾霾发生频次。

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