基于非线性高斯混合回归的燃煤锅炉NOx排放浓度预测模型

为了准确测量锅炉出口的NO_x排放浓度，针对燃煤锅炉的复杂非线性，提出了一种基于非线性高斯混合回归(Nonlinear Gaussian Mixture Regression, NGMR)的NO_x排放浓度预测方法。采用滑动时间窗方法，结合奇异值分解实现稳态判定；进一步采用互信息(Mutual Information, MI)判断不同变量与NO_x排放浓度的相关性，确定模型输入变量；利用选定的输入变量，基于NGMR建立NO_x排放浓度预测模型；基于某660 MW燃煤机组运行数据，将提出的NGMR模型分别与人工神经网络(Artificial Neural Network, ANN)模型、支持向量回归(Support Vector Machine, SVR)模型以及极限学习机(Extreme Learning Machine, ELM)模型进行对比分析。结果表明：NGMR模型预测均方根误差(Root Mean Square Error, RMSE)为4.66 mg/m³,平均绝对误差(Me...     

基于MI-GA-LSTM的锅炉NOx排放快速预测模型

针对电站锅炉在实际运行过程中存在燃烧优化调整不及时以及烟气脱硝成本较高的问题，提出了基于MI-GA-LSTM的炉膛出口NO_x排放快速预测模型。根据燃煤锅炉实际运行数据，利用互信息(MI)进行特征相关性分析，将所得最优特征子集作为长短时记忆神经网络(LSTM)的输入，并利用遗传算法(GA)对模型关键参数进行寻优，得到炉膛出口NO_x原始生成质量浓度预测的MI-GA-LSTM模型，并与LSTM、门控神经网络(GRU)、循环神经网络(RNN)在同一测试集上进行预测效果对比。结果表明：该模型在训练集和测试集上都能够对运行数据进行精准地预测，可以很好地完成多变量非线性拟合；该模型在测试集上的3项指标均优于其他模型，具有更高的预测精度和泛化能力；该模型可作为炉膛出口NO_x排放质量浓度传感器的补充，提前准确感知炉膛出口NO_x原始生成质量浓度的变化。     

柴油机尿素选择性催化还原系统虚拟标定及NOx转化率优化方法研究

基于尿素选择性催化还原系统物理模型与尿素喷射量控制模型联合仿真的虚拟标定方法,获得了目标NO_x转化率脉谱;采用多目标遗传算法对尿素选择性催化还原系统进行优化,得到最优尿素喷射量目标值,同时优化了NO_x转化率和NH₃泄漏值。分析了原排参数及优化结果对NO_x转化率的影响。仿真结果表明,采用优化后的尿素喷射量可实现较高的NO_x转化率,在排温200～300℃的条件下NO_x转化率平均提高35%左右,同时满足国六排放法规对NH₃泄漏限值的要求。     

火电厂氨逃逸的预测研究

为了实现机组超低排放并能够安全稳定运行,基于脱硝系统入口烟气温度、入口O₂体积浓度、入口和出口NO_x质量浓度、喷氨量和空气预热器差压等分散控制系统(DCS)数据,分别构建了用于预测氨逃逸的长短期记忆网络(LSTM)模型和支持向量回归(SVR)模型。根据现场测试的SCR系统入口和出口NO_x质量浓度和氨逃逸量,计算得到宏观的脱硝装置潜能,结合同时间段内的DCS数据计算氨逃逸量,并作为真实值与LSTM模型和SVR模型的预测值进行对比。结果表明：SVR模型对氨逃逸的预测有较高的准确度和泛化能力,SVR模型对测试样本的均方根误差δ_MRE=0.007 1μL/L,平均绝对误差δ_MAE=0.002 4μL/L;LSTM模型对测试样本的预测误差δ_MRE=0.047 0μL/L,δ_MAE=0.019 0μL/L。     

基于遗传算法—优化长短期记忆神经网络的柴油机瞬态NOx排放预测模型研究

为实现选择性催化还原系统（selective catalytic reduction,SCR）尿素喷射量的精确控制,构建并评估了一套利用遗传算法（genetic algorithm,GA）优化长短期记忆（long short term memory,LSTM）神经网络的柴油机瞬态NO_x排放预测模型。针对柴油机瞬态运行特点,选择柴油机NO_x排放的主要影响因素进行相关性分析,确定模型的输入变量;为避免人为选取参数对神经网络预测性能的不良影响,采用遗传算法优化LSTM神经网络的参数,建立预测柴油机瞬态NO_x排放的GA-LSTM模型;最后对预测模型进行了性能测试。结果表明,该模型具有较好的预测能力。     

NOx传感器布置位置对测量准确度影响的试验研究

为提高NO_x传感器的测量准确性,采用不同工况的正交试验和排气均匀性仿真建模,分析不同布置位置下NO_x传感器的测量偏差及原因,研究不同位置下的NO_x传感器的测量准确度。结果表明：NO_x传感器应布置在混合气流较均匀的位置且在涡后自氧化催化器前至尾管后的排气管路上;沿尾管随气流方向越靠后的位置,测量准确度越高;气流分布不均匀是影响NO_x传感器测量准确度的主要因素。     

燃机电厂NOx排放过高的分析与优化研究

对燃机电厂NO_x排放过高的原因进行深入分析,对比空气湿度、机组负荷和天然气热值对燃机电厂NO_x排放的影响,据此制定有效的优化改造方案。结果显示：空气湿度较大时,机组NO_x排放降低;天然气热值较高时,NO_x的排放量相应增加。通过烟气加装脱硝装置、燃机进气喷雾加湿改造以及燃机预混旋流片改造,均能有效降低NO_x排放。     

基于延迟特性的NOx浓度软测量与喷氨优化

针对NO_x浓度测量延迟导致NO_x排放浓度波动较大的问题,为提升脱硝系统运行的稳定性,试验分析了NO_x浓度测量的延迟时间和锅炉关键控制参数改变后SCR入口NO_x浓度的响应时间,建立了表征锅炉运行动态特性的SCR入口NO_x浓度软测量的数据结构,进一步建立了基于XGBoost算法的动态工况下SCR入口NO_x浓度实时软测量模型。结果表明：SCR入口NO_x质量浓度的测量延迟时间约为1 min,软测量模型能够提前近1 min得到实际NO_x质量浓度,软测量曲线与实际曲线具有理想的跟随性和准确性;软测量模型在660 MW机组上投入应用后,喷氨流量曲线和NO_x排放质量浓度曲线的稳定性得到显著提升。     

高温还原性气氛条件氨还原NOx机理研究

在一维管式炉上进行高温下NH₃还原NO_x特性实验研究，并基于化学反应动力学模型对实验工况进行模拟计算，分析在近零氧工况下NH₃/NO_x反应过程中关键基元反应及主要活性基团变化规律，探究高温下氨还原NO_x反应机理。结果表明：在无氧或者氧气体积分数为0.1%工况时，反应温度窗口明显向高温偏移，NH₃/NO_x还原反应进行的拐点温度为1 100℃,反应过程中关键的基元反应为NH₂/NO_x还原反应，温度对这组基元反应的一阶敏感性系数决定了最佳反应温度窗口；OH与NH₂自由基是反应中重要的活性基团，其浓度的积累也影响反应温度窗口，无氧工况下最佳反应温度窗口为1 300～1 400℃;无氧工况下NH₂自由基主要由3条反应路径还原NO_x,NH与NNH自由基是最重要的中间产物，而HNO的存在会造成NO_x质量浓度增加。     

实现低NOx排放的紧耦合后处理器匹配

重型柴油机排放法规不断降低氮氧化物(NO_x)限值，采用紧耦合选择性催化还原(SCR)是预期技术路线之一，但是否需采用紧耦合柴油氧化催化器(DOC)以改善紧耦合SCR入口NO₂比例仍需要进一步探讨．通过一台商用柴油机，在GT-Power平台分别搭建DOC和SCR小样模型，基于小样试验数据和遗传算法对反应动力学机理参数进行初步标定，然后使用测试循环数据对机理参数进行修正，进而构建了DOC-DPF-SCR-ASC系统模型．基于系统模型对采用紧耦合DOC的必要性进行了探讨，结果表明：紧耦合DOC会增加紧耦合SCR前的热惯性，使紧耦合SCR的冷起动性能变差．基于系统模型还开展了两级SCR之间的体积匹配，可知柴油机采用主SCR体积为9.94 L时，匹配紧耦合体积为2.13 L的SCR可使系统冷起动工况SCR转化效率由63.0%提高到77.8%,NO_x排放降低了42.4%；冷、热起动世界统一瞬态循环(WHTC)加权后的NO_x排放由0.38 g/(kW·h)下降到0.21 g/(kW·h)，降低了44.7%.     

O2/CO2气氛下煤燃烧NOx排放特性的实验研究

利用管式电阻炉在O₂/CO₂气氛和O₂/N₂气氛下对煤粉燃烧过程中NO_x排放特性进行实验,研究在不同停留时间、炉内燃料/氧化学当量比、温度、氧浓度等因素对燃煤过程中NO_x放特性的影响,并对这两种燃烧方式下NO_x的排放特性进行对比。结果表明:在O₂/CO₂气氛下NO_x的生成量要远远低于O₂/N₂气氛下NO_x的生成量。随着停留时间的延长,NO_x沿程释放特性是先增大后减少。随着燃料/氧化学当量比的增加,NO_x排放浓度也呈现出先增加后降低的趋势。随着炉内温度的增加,2种气氛下NO_x的排放浓度均增加。随着氧浓度的提高,NO_x排放浓度增大。     

燃料热值对燃气轮机燃烧特性的仿真分析

针对燃气轮机运行过程中出现的燃烧不稳定和NO_x排放高的问题,开展了不同负荷下燃料热值对燃气轮机燃烧特性(燃烧稳定性和NO_x排放影响规律)的仿真研究。以某燃气轮机分管型燃烧室为研究对象,在不同负荷下,保持燃料流量、空气流量、大气温度等参数不变,仅改变燃料热值,采用数值仿真方法对燃气轮机设计压力监测点的压力、燃烧室出口温度及NO_x排放数据进行分析。结果表明：负荷区间相同,热值增加,高频段所对应的压力脉动幅值减小,热释放率脉动的高频频率增加,NO_x排放增加;热值相同,负荷增加,高频段所对应的压力脉动频率增加,高频段压力脉动幅值减小,热释放率脉动频率增加,NO_x排放增加。     

国Ⅵ排放后处理器下游NOx测量准确度研究

在国Ⅵ柴油机主流箱式和筒式后处理器上验证下游NO_x是否满足测量准确度要求.结果表明:布置在箱式后端面上的下游NO_x传感器满足测量准确度要求;布置在筒式后锥面上的下游NO_x传感器则不满足.筒式结构仿真结果表明:后锥面位置氨浓度均匀性为0.957,但是后锥面中心位置氨浓度局部较高,不能满足NO_x测量准确度要求;氨浓度分布在尾管直管上的均匀性大于0.970,且氨浓度局部高所占的面积随尾管长度增加而逐渐减小.位置优化试验结果表明:将下游NO_x传感器位置由锥面改为尾管直管段,且NO_x传感器布点距筒式后处理锥截面最小距离为190 mm左右时,满足下游NO_x测量准确度要求.设计一种后腔混合器,使当前下游NO_x传感器位置氨浓度均匀性仿真结果为0.996,且无氨浓度局部高的问题,此方案同样可解决下游NO_x测量准确度问题.     

燃气锅炉轴向空气分级燃烧NOx生成特性研究

通过实验与数值模拟研究了轴向空气分级对甲烷燃烧过程NO_x生成的影响,并在一台45 t/h燃气锅炉上进行了工程验证。结果表明,一次风过量空气系数0.8、还原区停留时间为1 s时,NO_x排放浓度可降低30%。工业现场试验表明联合采用低氮燃烧器、空气分级和烟气再循环等技术后NO_x减排达80%以上。     

1000 MW超临界锅炉一次风烟气再循环特性研究

以某1 000 MW超临界锅炉为研究对象,对深度调峰条件下锅炉一次风掺混烟气的特性进行了试验和模拟研究。基于不同的过量空气系统,提出了2种不同的一次风烟气再循环方案,并建立了相关数值模型。通过低负荷阶段锅炉脱硝装置入口温度和NO_x入口浓度实验值和模拟值的比较,验证了数值模型的正确性和精度。通过数值模型,研究了2种不同掺混方案下炉膛内温度分布以及NO_x排放特性和差异,结果表明：采用一次风烟气再循环能够提高炉膛出口温度,降低出口NO_x浓度,从而提高了深度调峰条件下机组灵活性。研究结果对类似机组的灵活性改造具有参考意义。     

天然气锅炉NOx及CO排放控制试验研究

为了响应政府业及民用天然气锅炉达到超低氮排放,要求绝大多数天然气锅炉采用低氮燃烧器+烟气再循环系统的技术路线,实施后普遍出现NO_x、CO含量偏高、炉膛振动较大等问题。借助116 MW天然气锅炉进行试验研究,研究了燃烧器燃料配比、燃烧火焰长度、助燃空气氧含量三个因素对NO_x及CO的影响,并对投入烟气再循环前后炉膛振动情况进行了检测。试验表明:燃烧器燃料内外配比对NO_x、CO生成影响较大,两者呈现相反趋势变化;燃烧火焰长度对NO_x生成影响较大,对CO含量影响较小;助燃空气氧含量对NO_x、CO生成以及锅炉振动影响较大。三种影响因素相比,助燃空气氧含量影响更为突出。     

改进的灰色线性回归组合模型在大坝变形监测中的应用

针对传统的灰色线性回归组合模型要求原始数据序列为单调递增的缺陷,以小湾拱坝某测点的径向位移为例,分别采用两种改进的原始数据二次累加生成法和绝对值法建模进行拟合和预测,并与实测值进行比较。结果表明,绝对值法模型精度较高,更接近于实测值。     

浅析某电厂350MW燃煤锅炉SCR系统的烟气流场优化

目前火电厂锅炉尾部设置SCR系统进一步对烟气进行脱除NO_x是火电厂重要的组成部分。火电厂等产生的烟气含有SO₂、NO_x等有害物质。这些物质通过沉降进入地面更是对环境,人体有致命性危害,因此控制有害物质排放已成社会和经济持续发展的迫切要求,根据我国最新的环保政策,原有的仅仅通过锅炉燃烧优化降低NO_x排放,已经不能达标,必须在火电厂锅炉尾部设置SCR系统对烟气进一步脱除NO_x才有可能实现达标。SCR反应器中催化剂的活性对烟气流场的均匀性和温度范围较为敏感。本文以内蒙古某350MW火电厂为例,通过采用数值模拟的方法通过结构上设置导流板,根据情况将导流板进行调整和优化,以达到烟气脱硝的最佳效果。     

基于天气类型聚类和LSTM的PM2.5短期预测模型

为了提高多变天气状态下PM_2.5的预测精度,利用灰色关联分析确定与PM_2.5相关性较强的因素,通过Copula函数建模分析得出PM_2.5与AOD具有强相关性且季节差异明显。采用自组织特征映射(SOM)对天气类型进行聚类识别,基于LSTM建立不同天气类型下的PM_2.5浓度短期预测模型。算例结果表明,与传统BP神经网络、支持向量回归方法相比,基于LSTM建立的模型具有更高的预测精度。     

道路坡度对重型柴油车实际道路排放的影响

对某最大设计总质量为24.5 t的自卸车,采用发动机在环试验方法,构建整车模型、带坡度的道路模型和驾驶员模型,研究有、无坡度条件下空载和满载车辆的功率和CO₂、NO_x、粒子数量、CO、THC的排放特性。结果表明：有坡度运行时,车辆功率和总排放物增加,但气态污染物排放增加幅度小于功率增加幅度,车辆的气体污染物比排放较低、颗粒物比排放较高;坡度变化影响排温和NO排放,空载时长坡工况易导致NO_x排放增加;坡度影响车辆比功率分布,与无坡度相比,有坡度运行车辆的比功率分布更加分散,污染物排放的集中度较低。