燃煤鍋爐NOx減排方案模糊評(píng)價(jià)

姚文卓 周濤 劉建全

摘? 要：對(duì)于更嚴(yán)格的電廠燃煤鍋爐NOx排放標(biāo)準(zhǔn)，須采用多種脫硝技術(shù)或進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)。利用模糊層次分析法，對(duì)4種脫硝技術(shù)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。計(jì)算表明：FeⅡEDTA濕法絡(luò)合脫硝技術(shù)的綜合評(píng)價(jià)最好，這項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵在于吸收液的再生和利用;電子束照射法脫硝技術(shù)的關(guān)鍵在于降低自身耗電量;雜多酸法脫硝技術(shù)適合搭配其他脫硝工藝使用;脈沖電暈等離子體法脫硝技術(shù)中脈沖電源的性能有待優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：燃煤鍋爐? 排放標(biāo)準(zhǔn)? 脫硝? 模糊層次分析法

中圖分類號(hào)：TK229 ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2020）07（c）-0065-04

Fuzzy Evaluation of NOx Emission Reduction of Coal Fired Boilers

YAO Wenzhuo1，2? ZHOU Tao2*? Liu Jianquan1

（1.College of Energy and Mechanical Engineering， Shanghai University of Electric Power， Shanghai， 200082? China;2.School of Energy and Environment? Southeast University， Nanjing， Jiangsu Province， 210000? China）

Abstract： In order to cope with more stringent NOx emission requirements of coal fired boilers in power plants， a variety of denitration techniques or optimization upgrades are required. Four kinds of denitration technology were evaluated by using fuzzy comprehensive evaluation， computation shows that FeⅡEDTA wet process complexometric denitration method is much better than three other ways， the technology is the key to wastes water recycling; the emphasis of the electron beam method of denitration is to reduce power consumption; Polyoxometalates method is suitable to be used with other denitration technology; the performance of pulse power in Pulsed Corona Discharge Plasma is to be further optimized.

Key Words： Coal fired boilers; Emission standards; Denitration; Fuzzy comprehensive evaluation

為滿足《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223-2011）電廠燃煤鍋爐NOx排放低于100mg/Nm3，多數(shù)電廠選擇低NOx燃燒技術(shù)（LNB），選擇催化還原技術(shù)（SCR），選擇非催化還原技術(shù)（SNCR）等主流脫硝技術(shù)?；谀壳皺C(jī)組容量及負(fù)荷變化情況對(duì)于NOx排放的影響程度[1]，上述工藝已能實(shí)現(xiàn)目前排放要求，但面對(duì)更嚴(yán)苛的排放標(biāo)準(zhǔn)且要實(shí)現(xiàn)“超凈排放”，還需對(duì)現(xiàn)有脫硝技術(shù)優(yōu)化[2，3]或采用其他工藝降低氮氧化物的生成量[4]。王莉[5]對(duì)FeⅡEDTA濕法絡(luò)合脫硝液的再生資源脫硝工程化應(yīng)用取得進(jìn)展。孫墨杰等人[6]研究了絡(luò)合吸收結(jié)合生物還原法，在濕法絡(luò)合脫硝基礎(chǔ)上加入反硝化細(xì)菌，在絡(luò)合劑再生方面取得突破。馬雙忱等人[7]研究了雜多酸化合液濃度、pH、溫度等因素對(duì)NOx去除率的影響。張序等人[8]分析了雜多酸在煙氣脫硝中的研究應(yīng)用現(xiàn)狀。利鋒[9]分析了電子束照射法應(yīng)用過程中的主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)問題。KK Yong[10]通過將電子束與微波技術(shù)相結(jié)合，旨在降低能耗改善脫除效率。黨永霞[11]研究了脈沖電暈結(jié)合不同吸收劑對(duì)NOx的脫除效率的差別。以上工藝都有很好的應(yīng)用前景。模糊集合理論可表示不同因素間依賴關(guān)系，可對(duì)各因素進(jìn)行細(xì)化評(píng)價(jià)[12]?？紤]每種技術(shù)優(yōu)勢(shì)，通過模糊評(píng)價(jià)可更好地比較從而得出最適當(dāng)?shù)募夹g(shù)或改進(jìn)結(jié)論。

2? 評(píng)價(jià)方法

2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)

為保證評(píng)價(jià)準(zhǔn)確性，須兩兩對(duì)比給出相對(duì)重要性評(píng)分，在各評(píng)價(jià)指標(biāo)間根據(jù)評(píng)價(jià)因子和隸屬函數(shù)確立對(duì)應(yīng)關(guān)系，這種方法[13]稱為模糊層次分析法（FAHP法）。評(píng)價(jià)指標(biāo)如圖1所示。

2.2 評(píng)價(jià)權(quán)重

姜海濤[14]采用FAHP法確定指標(biāo)權(quán)重，給出了各評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重矩陣，B1～B3相對(duì)A的權(quán)重矩陣為：

W1=（0.3833? 0.2333? 0.3833） ? ? ? ? ? ?（1）

C1-C3、C4-C6、C7-C10相對(duì)于B1-B3的權(quán)重矩陣為：

W21=（0.3833? 0.2833? 0.3333） ? ? ? ? ?（2）

W22=（0.4667? 0.2833? 0.2500） ? ? ? ? ? （3）

W23=（0.2750? 0.2750? 0.2083? 0.2417） （4）

2.3 判斷矩陣層次排序方法

徐澤水[15]給出了計(jì)算判斷矩陣R=（r1 r2 … ri）T的通用公式：

式中aij為第i行元素對(duì)第j列元素相對(duì)得分。

層次排序S指根據(jù)判斷矩陣算出上一層各指標(biāo)對(duì)本層指標(biāo)相對(duì)重要性權(quán)重：

式中? ? ?為模糊數(shù)學(xué)中計(jì)算方式，若A=（a1 a2），B=（b1 b2）T，則：

式中“∧”和“∨”為取小算子和取大算子。

3? 計(jì)算結(jié)果

3.1 評(píng)價(jià)分值結(jié)果

（1）4種技術(shù)指標(biāo)評(píng)價(jià)。

根據(jù)實(shí)際情況，各項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)如表1。

（2）各方案在B1、B2、B3上相對(duì)得分。

為確立相關(guān)性，兩兩相比較，當(dāng)一項(xiàng)比另一項(xiàng)稍微、較強(qiáng)、強(qiáng)烈、極端重要時(shí)，記0.6、0.7、0.8、0.9，反之記0.4、0.3、0.2、0.1，同等重要記0.5。各方案在B1、B2、B2上相對(duì)得分如表2所示。

3.2 模糊判斷矩陣計(jì)算結(jié)果

由表2和式（5）得FeⅡEDTA濕法絡(luò)合脫硝在B1上的模糊判斷矩陣為（0.2500 0.2167 0.2500）T，歸一化處理后為（0.3488 0.3024 0.3488）T。

同理其他在B1上的模糊判斷矩陣，歸一化處理后為（0.3176 0.3176 0.3648）T和（0.3469 0.3469 0.3062）T和（0.3192 0.3616 0.3192）T。

在B1、B2、B3上的模糊判斷矩陣為：

3.3 層次排序結(jié)果

各方案在B1、B2、B3上的單層次排序?yàn)椋?/p>

單層次排序模糊判斷矩陣：

層次總排序：

層次總排序值越高方案優(yōu)越性更好。可以看出FeⅡEDTA濕法絡(luò)合脫硝為最優(yōu)方案。

4? 結(jié)論

根據(jù)模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)FeⅡEDTA濕法絡(luò)合脫硝、雜多酸法、電子束照射法、脈沖電暈等離子體法4種方案進(jìn)行了評(píng)價(jià)，得出最優(yōu)方案。

（1）根據(jù)最大隸屬度原則，4種方法中FeⅡEDTA濕法絡(luò)合脫硝法更優(yōu)，結(jié)合計(jì)算過程和實(shí)際情況可以看出吸收劑成本過高且吸收液的處理問題是制約其的關(guān)鍵所在。

（2）電子束照射法的不足主要是由于其在工作過程中容易使煙塵覆蓋于電極上，而單純依靠電極振打難以很好地實(shí)現(xiàn)電極清潔，且自身耗電量大，降低了電廠經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。

（3）雜多酸法脫硝技術(shù)中，雖然由于組成雜多酸鉬等礦元素在我國(guó)儲(chǔ)量豐富，產(chǎn)品易得，價(jià)格低廉，但其脫硝效率過低，更適合搭配其他脫硝工藝一同使用。

（4）脈沖電暈等離子體法中脈沖電源的性能待進(jìn)一步優(yōu)化，脈沖電暈放電過程對(duì)煙氣中各組分的作用機(jī)理待進(jìn)一步探究。

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