本发明属于固废管理领域，更具体地，涉及一种垃圾焚烧nox源头产生量预测方法与系统。
背景技术：
我国生活垃圾焚烧厂nox控制主要采用选择性非催化还原(sncr)脱硝工艺，已能达到《生活垃圾焚烧污染控制标准》(gb18485—2014)的排污限值，nox排放浓度可控制在150mg/nm3左右。但是，为落实《大气污染防治行动计划》中关于控制臭氧前体物nox排放的要求，收严焚烧厂nox排放限值已成大势所趋，例如《深圳市生活垃圾处理设施运营规范》(szdb/z233-2017)要求nox排放限值为80mg/m3。为满足越来越低的排放限值标准，通常采用以下两种方法：(1)串联选择性催化还原(scr)脱硝工艺，可将nox排放浓度进一步降至70mg/m3以下，但每吨生活垃圾的平均成本高达40～70元，大多数焚烧厂难以承受；(2)改进现有的sncr脱硝工艺，提高尿素或氨水用量，可进一步降低nox排放浓度，但氨逃逸增加，造成更大的环境污染风险。因此，亟需一种不显著增加脱硝成本的同时又能达到降低nox排放量的方法，而这最直接的方法就是防控nox源头产生量。
nox源头产生量往往受多重因素的影响，目前各焚烧厂大多采用经验值，即照搬同行的污染防控方法，然而因为地域差异的存在，各地的垃圾组成具有较大差别，相同的脱硝设施可能造成处理能力不足而导致nox排放不能稳定达标或者处理能力过剩导致氨逃逸风险的增加和脱硝成本的上升。
技术实现要素：
本发明提出一种在正常工况条件运行下的焚烧厂中，通过垃圾燃料特性来预测燃料n转化率和nox产生量的方法。可以根据不同地区、不同燃料，预测出可能产生nox的浓度范围，能够为更加精准的投加脱硝药剂提供理论依据。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种垃圾焚烧nox源头产生量预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)获取焚烧厂初始的燃料n转化路径图，所述焚烧厂中燃料n转化路径图为带权有向图，以n元素在焚烧厂中焚烧过程中的各种存在形式为节点，以n元素在不同存在形式之间的转化反应为边，以n元素在不同存在形式之间的转化率为权重；所述燃料n转化路径图节点包括燃料n元素、挥发分n、固定分n、nox、以及n2；
(2)检测收到基垃圾元素成分和工业化分析成分，计算h/n元素质量含量比值r1＝h/n、以及固定碳与可燃分的比值r2＝f/(v f)；其中h为h元素质量含量，n为n元素质量含量，v为挥发分质量比例，f为固定碳质量比例；
(3)根据步骤(2)获取的h/n元素质量含量比值按照h/n元素质量含量比值越大挥发分n(vol-n)节点到nox节点之间的权重越大的原则校正挥发分n(vol-n)节点到nox节点之间的权重即挥发分n转化为nox的转化率a，以及根据步骤(2)获取的固定碳与可燃分的比值按照固定碳与可燃分的比值越大nox节点到n2节点之间的权重越大的原则校正nox节点到n2节点之间的权重即nox转化为n2的转化率b，得到校正后的燃料n转化路径图；
(4)按照步骤(3)获得的燃料n转化路径图，计算燃料n转化为nox的转化率η，并按照以下公式根据燃料n转化为nox的转化率计算nox产生浓度c(mg/m3)：
其中，n为燃料n质量含量(％)；m(nox)为nox的相对分子质量，取值为46；m(n)为n元素的质量分数，取值为14；每吨垃圾产生烟气量取经验值为3800m3。
优选地，所述垃圾焚烧nox源头产生量预测方法，其步骤(1)所述燃料n转化路径图节点还包括气化气n、焦油n、nh3、以及hcn。
优选地，所述垃圾焚烧nox源头产生量预测方法，其所述焚烧厂初始的燃料n转化路径图按照如下方法获取：
1)燃料n热解为挥发分n和固定分n：挥发分n和固定分n分别为76～86％和14～24％。挥发分n热解产物为气化气n和焦油n，其中，焦油n会再次100％转化为气化气n。气化气n进一步热解反应时，0～30％直接转化为n2，30～40％燃料n会转化为hcn，40～60％燃料n会热解生成nh3；
2)hcn、nh3氧化为nox、n2的生成：燃料n热解产物有hcn和nh3，hcn全部被氧化为nox，nh3氧化为nox和n2的比例分别为45～65％和35～55％；因为焦炭中的n超过95％会被氧化为nox。
3)nox还原为n2：氧化生成的nox还会被还原为n2，86～98％的nox会被还原为n2。
优选地，所述垃圾焚烧nox源头产生量预测方法，其步骤(3)所述根据步骤(2)获取的h/n元素质量含量比值按照h/n元素质量含量比值越大挥发分n节点到nox节点之间的权重越大的原则校正挥发分n节点到nox节点之间的权重即挥发分n转化为nox的转化率a，具体为：
确定h/n元素质量含量比值r1所在的区间范围：(0,3]，(3,5]，(5, ∞)；
当h/n元素质量含量比值r1处于(0,3]时，挥发分n节点到nox节点之间的权重a取0.52；当h/n元素质量含量比值r1处于(3,5]时，挥发分n节点到nox节点之间的权重a取0.625；当h/n元素质量含量比值r1处于(5, ∞)时，挥发分n节点到nox节点之间的权重a取0.74。
优选地，所述垃圾焚烧nox源头产生量预测方法，其步骤(3)所述根据步骤(2)获取的固定碳与可燃分的比值按照固定碳与可燃分的比值越大nox节点到n2节点之间的权重越大的原则校正nox节点到n2节点之间的权重即nox转化为n2的转化率b，具体为：
确定固定碳与可燃分的比值r2所在的范围区间：(0,0.10)，[0.10,0.12]，(0.12,0.14]，(0.14,0.16]，(0.16,0.18]，(0.18, ∞)；
当固定碳与可燃分的比值r2处于(0,0.10)时，nox节点到n2节点之间的权重b取0.86；当固定碳与可燃分的比值r2处于[0.10,0.12]时，nox节点到n2节点之间的权重b取[0.86,0.89]；当固定碳与可燃分的比值r2处于(0.12,0.14]时，nox节点到n2节点之间的权重b取(0.89,0.92]；当固定碳与可燃分的比值r2处于(0.14,0.16]时，nox节点到n2节点之间的权重b取(0.92,0.95]；当固定碳与可燃分的比值r2处于(0.16,0.18]时，nox节点到n2节点之间的权重b取(0.95,0.98]；当固定碳与可燃分的比值r2处于(0.16,0.18]时，nox节点到n2节点之间的权重b取(0.95,0.98]；当固定碳与可燃分的比值r2处于(0.18, ∞)时，nox节点到n2节点之间的权重b取0.98。
优选当固定碳与可燃分的比值r2处于[0.10,0.12]时，nox节点到n2节点之间的权重b取b＝0.86 1.5*(r2-0.1)。
按照本发明的另一个方面，提供了一种垃圾焚烧nox源头产生量预测系统，其包括燃料n转化路径图加载模块、校正模块、预测模块；
所述燃料n转化路径图加载模块，用于加载燃料n转化路径图，并计算燃料n转化为nox的转化率η，提交给预测模块；所述焚烧厂中燃料n转化路径图为带权有向图，以n元素在焚烧厂中焚烧过程中的各种存在形式为节点，以n元素在不同存在形式之间的转化反应为边，以n元素在不同存在形式之间的转化率为权重；所述燃料n转化路径图节点包括燃料n元素、挥发分n、固定分n、nox、以及n2；
所述校正模块，用于获取h/n元素质量含量比值r1＝h/n、以及固定碳与可燃分的比值r2＝f/(v f)，按照h/n元素质量含量比值越大挥发分n(vol-n)节点到nox节点之间的权重越大的原则校正挥发分n(vol-n)节点到nox节点之间的权重即挥发分n转化为nox的转化率a，以及根据步骤(2)获取的固定碳与可燃分的比值按照固定碳与可燃分的比值越大nox节点到n2节点之间的权重越大的原则校正nox节点到n2节点之间的权重即nox转化为n2的转化率b，校正所述燃料n转化路径图加载模块的燃料n转化路径图；其中h为h元素质量含量，n为n元素质量含量，v为挥发分质量比例，f为固定碳质量比例；
所述预测模块，根据燃料n转化路径图加载模块提供的燃料n转化为nox的转化率η，按照以下公式根据燃料n转化为nox的转化率计算nox产生浓度c(mg/m3)：
其中，n为燃料n质量含量(％)；m(nox)为nox的相对分子质量，取值为46；m(n)为n元素的质量分数，取值为14；每吨垃圾产生烟气量取经验值为3800m3。
优选地，所述垃圾焚烧nox源头产生量预测系统，其所述燃料n转化路径图节点还包括气化气n、焦油n、nh3、以及hcn。
优选地，所述垃圾焚烧nox源头产生量预测系统，其所述燃料n转化路径图加载模块初始载入的焚烧厂的燃料n转化路径图按照如下方法获取：
1)燃料n热解为挥发分n和固定分n：挥发分n和固定分n分别为76～86％和14～24％。挥发分n热解产物为气化气n和焦油n，其中，焦油n会再次100％转化为气化气n。气化气n进一步热解反应时，0～30％直接转化为n2，30～40％燃料n会转化为hcn，40～60％燃料n会热解生成nh3；
2)hcn、nh3氧化为nox、n2的生成：燃料n热解产物有hcn和nh3，hcn全部被氧化为nox，nh3氧化为nox和n2的比例分别为45～65％和35～55％；因为焦炭中的n超过95％会被氧化为nox。
3)nox还原为n2：氧化生成的nox还会被还原为n2，86～98％的nox会被还原为n2。
优选地，所述垃圾焚烧nox源头产生量预测系统，其所述校正模块根据h/n元素质量含量比值按照h/n元素质量含量比值越大挥发分n节点到nox节点之间的权重越大的原则校正挥发分n节点到nox节点之间的权重即挥发分n转化为nox的转化率a，具体为：
确定h/n元素质量含量比值r1所在的区间范围：(0,3]，(3,5]，(5, ∞)；
当h/n元素质量含量比值r1处于(0,3]时，挥发分n(vol-n)节点到nox节点之间的权重a取0.52；当h/n元素质量含量比值r1处于(3,5]时，挥发分n(vol-n)节点到nox节点之间的权重a取0.625；当h/n元素质量含量比值r1处于(5, ∞)时，挥发分n(vol-n)节点到nox节点之间的权重a取0.74。
优选地，所述垃圾焚烧nox源头产生量预测系统，其所述校正模块根据固定碳与可燃分的比值按照固定碳与可燃分的比值越大nox节点到n2节点之间的权重越大的原则校正nox节点到n2节点之间的权重即nox转化为n2的转化率b，具体为：
确定固定碳与可燃分的比值r2所在的范围区间：(0,0.10)，[0.10,0.12]，(0.12,0.14]，(0.14,0.16]，(0.16,0.18]，(0.18, ∞)；
当固定碳与可燃分的比值r2处于(0,0.10)时，nox节点到n2节点之间的权重b取0.86；当固定碳与可燃分的比值r2处于[0.10,0.12]时，nox节点到n2节点之间的权重b取[0.86,0.89]；当固定碳与可燃分的比值r2处于(0.12,0.14]时，nox节点到n2节点之间的权重b取(0.89,0.92]；当固定碳与可燃分的比值r2处于(0.14,0.16]时，nox节点到n2节点之间的权重b取(0.92,0.95]；当固定碳与可燃分的比值r2处于(0.16,0.18]时，nox节点到n2节点之间的权重b取(0.95,0.98]；当固定碳与可燃分的比值r2处于(0.16,0.18]时，nox节点到n2节点之间的权重b取(0.95,0.98]；当固定碳与可燃分的比值r2处于(0.18, ∞)时，nox节点到n2节点之间的权重b取0.98。
优选当固定碳与可燃分的比值r2处于[0.10,0.12]时，nox节点到n2节点之间的权重b取b＝0.86 1.5*(r2-0.1)。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
本发明在理清了垃圾焚烧厂中燃料n转化的主要路径的基础上，结合垃圾燃料特性对转化路径中各步骤的影响，提出了一种通过垃圾中元素质量比值h/n和固定碳含量两种关键因素来预测燃料n转化率和nox产生量的计算方法。需要指出的是：该方法预测的燃料n转化率与其所对应的nox产生量取值范围更加可靠，主要用于分析其变化趋势所用。
本发明主要解决的问题是可以通过这种计算方法提前预知燃料n转化率和nox产生浓度，能够前瞻性的调节焚烧厂脱硝工艺和脱硝药剂用量，实现环保和经济效益的双提升。
本发明对于符合《生活垃圾焚烧污染控制标准》(gb18485—2014)规范的焚烧厂并且工况稳定的情况下，预测更为准确。
附图说明
图1是本发明实施例提供的焚烧厂初始的燃料n转化路径图；
图2是本发明实施例10个变量pearson相关系数；
图3是本发明实施例过剩空气系数对燃料n转化率的影响；
图4是本发明实施例燃料n元素含量、h/n、o/n对燃料n转化率的影响，其中图4a为燃料n转化率与燃料n元素含量的关联关系，图4b是燃料n转化率与h/n和o/n的关联关系。
图5是r1、r2对燃料n转化率取值范围的影响；
图6是本发明实施例提供的校正后的燃料n转化路径图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明提供的垃圾焚烧nox源头产生量预测方法，包括以下步骤：
(1)获取焚烧厂初始的燃料n转化路径图，所述焚烧厂中燃料n转化路径图为带权有向图，以n元素在焚烧厂中焚烧过程中的各种存在形式为节点，以n元素在不同存在形式之间的转化反应为边，以n元素在不同存在形式之间的转化率为权重；所述燃料n转化路径图节点包括燃料n元素(fuel-n)、挥发分n(vol-n)、固定分n(char-n)、nox、以及n2；优选包括气化气n(gas-n)、焦油n(tar-n)、nh3、hcn；
优选所述焚烧厂初始的燃料n转化路径图按照如下方法获取：
1)燃料n热解为挥发分n和固定分n。挥发分n和固定分n分别为76～86％和14～24％。挥发分n热解产物为气化气n和焦油n，其中，焦油n会再次100％转化为气化气n。气化气n进一步热解反应时，约0～30％直接转化为n2。，但在湿烟气中水分子的作用下，只有30～40％燃料n会转化为hcn，40～60％燃料n会热解生成nh3
2)hcn、nh3氧化为nox、n2的生成。燃料n热解产物有hcn和nh3，hcn全部被氧化为nox，nh3氧化为nox和n2的比例分别为45～65％和35～55％。此外，因为焦炭中的n超过95％会被氧化为nox。
3)nox还原为n2。氧化生成的nox还会被还原为n2，约有86～98％的nox会再次被还原为n2。
(2)检测收到基垃圾元素成分和工业化分析成分，计算h/n元素质量含量比值r1＝h/n、以及固定碳与可燃分的比值r2＝f/(v f)；其中h为h元素质量含量，n为n元素质量含量，v为挥发分质量比例，f为固定碳质量比例；
(3)根据步骤(2)获取的h/n元素质量含量比值按照h/n元素质量含量比值越大挥发分n(vol-n)节点到nox节点之间的权重越大的原则校正挥发分n(vol-n)节点到nox节点之间的权重即挥发分n转化为nox的转化率a，以及根据步骤(2)获取的固定碳与可燃分的比值按照固定碳与可燃分的比值越大nox节点到n2节点之间的权重越大的原则校正nox节点到n2节点之间的权重即nox转化为n2的转化率b，得到校正后的燃料n转化路径图；
所述根据步骤(2)获取的h/n元素质量含量比值按照h/n元素质量含量比值越大挥发分n(vol-n)节点到nox节点之间的权重越大的原则校正挥发分n(vol-n)节点到nox节点之间的权重即挥发分n转化为nox的转化率a，具体为：
确定h/n元素质量含量比值r1所在的区间范围：(0,3]，(3,5]，(5, ∞)；
当h/n元素质量含量比值r1处于(0,3]时，挥发分n(vol-n)节点到nox节点之间的权重a取0.52；当h/n元素质量含量比值r1处于(3,5]时，挥发分n(vol-n)节点到nox节点之间的权重a取0.625；当h/n元素质量含量比值r1处于(5, ∞)时，挥发分n(vol-n)节点到nox节点之间的权重a取0.74。
所述根据步骤(2)获取的固定碳与可燃分的比值按照固定碳与可燃分的比值越大nox节点到n2节点之间的权重越大的原则校正nox节点到n2节点之间的权重即nox转化为n2的转化率b，具体为：
确定固定碳与可燃分的比值r2所在的范围区间：(0,0.10)，[0.10,0.12]，(0.12,0.14]，(0.14,0.16]，(0.16,0.18]，(0.18, ∞)；
当固定碳与可燃分的比值r2处于(0,0.10)时，nox节点到n2节点之间的权重b取0.86；当固定碳与可燃分的比值r2处于[0.10,0.12]时，nox节点到n2节点之间的权重b取[0.86,0.89]；当固定碳与可燃分的比值r2处于(0.12,0.14]时，nox节点到n2节点之间的权重b取(0.89,0.92]；当固定碳与可燃分的比值r2处于(0.14,0.16]时，nox节点到n2节点之间的权重b取(0.92,0.95]；当固定碳与可燃分的比值r2处于(0.16,0.18]时，nox节点到n2节点之间的权重b取(0.95,0.98]；当固定碳与可燃分的比值r2处于(0.16,0.18]时，nox节点到n2节点之间的权重b取(0.95,0.98]；当固定碳与可燃分的比值r2处于(0.18, ∞)时，nox节点到n2节点之间的权重b取0.98。
优选当固定碳与可燃分的比值r2处于[0.10,0.12]时，nox节点到n2节点之间的权重b取b＝0.86 1.5*(r2-0.1)。
(4)按照步骤(3)获得的燃料n转化路径图，计算燃料n转化为nox的转化率η，按照以下公式根据燃料n转化为nox的转化率计算nox产生浓度c(mg/m3)：
其中，n为燃料n质量含量(％)；m(nox)为nox的相对分子质量，取值为46；m(n)为n元素的质量分数，取值为14；每吨垃圾产生烟气量取经验值为3800m3。
本发明提供的垃圾焚烧nox源头产生量预测系统，包括燃料n转化路径图加载模块、校正模块、预测模块；
所述燃料n转化路径图加载模块，用于加载燃料n转化路径图，并计算燃料n转化为nox的转化率η，提交给预测模块；
所述校正模块，用于获取h/n元素质量含量比值r1＝h/n、以及固定碳与可燃分的比值r2＝f/(v f)，按照h/n元素质量含量比值越大挥发分n(vol-n)节点到nox节点之间的权重越大的原则校正挥发分n(vol-n)节点到nox节点之间的权重即挥发分n转化为nox的转化率a，以及根据步骤(2)获取的固定碳与可燃分的比值按照固定碳与可燃分的比值越大nox节点到n2节点之间的权重越大的原则校正nox节点到n2节点之间的权重即nox转化为n2的转化率b，校正所述燃料n转化路径图加载模块的燃料n转化路径图；
所述预测模块，根据燃料n转化路径图加载模块提供的燃料n转化为nox的转化率η，按照以下公式根据燃料n转化为nox的转化率计算nox产生浓度c(mg/m3)：
其中，n为燃料n质量含量(％)；m(nox)为nox的相对分子质量，取值为46；m(n)为n元素的质量分数，取值为14；每吨垃圾产生烟气量取经验值为3800m3。
以下为实施例：
一种垃圾焚烧nox源头产生量预测方法，包括以下步骤：
(1)获取焚烧厂初始的燃料n转化路径图，如图1所示，所述焚烧厂中燃料n转化路径图为带权有向图，以n元素在焚烧厂中焚烧过程中的各种存在形式为节点，以n元素在不同存在形式之间的转化反应为边，以n元素在不同存在形式之间的转化率为权重；所述燃料n转化路径图节点包括燃料n元素(fuel-n)、挥发分n(vol-n)、固定分n(char-n)、nox、以及n2；优选包括气化气n(gas-n)、焦油n(tar-n)、nh3、hcn；
所述焚烧厂初始的燃料n转化路径图按照如下方法获取：
1)燃料n热解为挥发分n和固定分n。生活垃圾可燃分中挥发分n和固定分n含量分别为76～86％和14～24％。挥发分n热解产物一般为气化气n和焦油n，但是在焚烧厂的高温高湿条件下，焦油n基本完全热解为气化气n，所以焦油n转化为气化气n的比例为100％。
气化气n进一步热解反应时，除了大部分转化为hcn和nh3，也会有约0～30％直接转化为n2。气化气n转化为n2的比例取决于元素成分：n元素质量含量越高，或h/n、o/n元素比越小，则气化气n转化为n2的比例越大。生活垃圾中的厨余垃圾成分含有较多蛋白质，会生成较多杂环状的吡咯氮和吡啶氮，更易转化为hcn，但在湿烟气中水分子的作用下，只有30～40％燃料n会转化为hcn，40～60％燃料n会热解生成nh3。
2)hcn、nh3氧化为nox、n2的生成。hcn氧化的主要产物为nox(见表1中反应1和2)，而nh3氧化的主要产物为nox和n2(见表1中反应3和4)。反应4在850℃条件下反应速率约为反应3的390倍，但是反应4焓变约为反应3的1.5倍，所以反应3和4竞争的强弱主要受到催化剂(焦炭)的影响，确定nh3氧化为nox和n2的比例分别为45～65％和35～55％。此外，因为焦炭中的n与焦炭会被同时氧化迁移到烟气中，而生活垃圾焚烧的炉渣热灼减率＜5％，所以焦炭n转化率＞95％。
3)nox还原为n2。氧化生成的nox还会被还原为n2，主要还原剂包括hcn的氧化产物cnox、未参与氧化的nh3、以co和ch4为代表的气化气、焦炭，主要反应见表1中的反应5～9，有86～98％的nox会再次被还原为n2，即最终剩余的nox仅为氧化产生nox的2～14％。这一阶段是影响燃料n转化率的关键步骤，sncr脱硝和scr脱硝实际上是通过外源还原剂来增强这一还原过程。
表1hcn和nh3的氧化以及nox的还原反应
选取了8家焚烧厂、14台焚烧炉的生活垃圾组分、生活垃圾元素质量含量、nox产生浓度、相关工况、燃料n转化率，如表2。燃料n转化率是指实际最终的nox产生量与全部燃料n转化为nox的理论量之间的比例。
表2燃料n转化率及其可能的影响因素
将数据进行整理如表2所示，主要工况变量包括炉温(t)、过剩空气系数(ea)，主要燃料特性变量包括含水率(moi)、挥发分含量(vol)、固定碳含量(fix)、固定碳占可燃分的百分比(r)、湿基n元素质量含量(n)、干基h与n元素的质量比(h/n)、干基o与n元素的质量比(o/n)，以燃料n转化率(η)作为因变量。对上述10个变量做pearson相关性分析，结果如图2所示：
1、炉膛温度与燃料n转化率的相关性较小(ρs＝0.47)，这是因为垃圾焚烧炉中的反应温度和停留时间能够保证燃料n的充分热解。固体的燃料n在10min以内可以热解完全，烟气中的燃料n在800℃条件下停留1.7s可以反应完全，生活垃圾焚烧实际工程中垃圾物料和烟气的停留时间一般均长于文献所提出的最短停留时间。因此，可以认为垃圾燃料中的挥发分n和固定分n都会通过热解过程迁移到气相中，从而削弱了与炉温的相关性。
2、过剩空气系数与燃料n转化率的相关性很弱(ρs＝0.13)，这是因为不同焚烧厂的垃圾特性差异较大，数据汇总之后组间方差和组内方差相互干扰所致。例如，焚烧厂g垃圾中固定碳含量是其它焚烧厂的1.5～2.0倍，h/n、o/n分别是其他焚烧厂的0.17～0.41倍和0.17～0.51倍。实际上，就单个焚烧厂的数据(例如图3中的b、g、h厂)而言，过剩空气系数越大，说明氧化阶段的供氧量越大，有更多的hcn、nh3氧化生成nox，导致燃料n转化率增加约0.5％。但是，由于过剩空气系数决定燃烧的稳定性，实际工程中随垃圾燃料的热值而不断变动，所以很难依靠调节过剩空气系数来控制nox源头生成。
结合图2可知，垃圾工业特性对燃料n转化率的影响体现在：
1)燃料n转化率与固定分n(char-n)含量之间具有负相关性(ρs＝-0.76，-0.71)，而与挥发分之间无显著相关性(ρs＝-0.04)。主要是因为气相中燃料n的热解、氧化和还原主要由温度、氧浓度和气体的混合程度所决定，与挥发分含量相关性较小，但是固定碳含量直接影响气固相的接触面积和碳活性位点的数量，影响nox的还原效率。
2)垃圾含水率和燃料n转化率相关性较弱(ρs＝-0.16)，主要是因为垃圾含水率太高导致其对燃料n转化率的影响已经达到阈值。表2中垃圾含水率为42.06～55.32％，结合中国生活垃圾特性，每吨垃圾焚烧完全约产生3817m3标干烟气，假设垃圾中的水分全部进入烟气中，则每吨垃圾产生水蒸气523.4～688.4m3，因此湿烟气的含水率约为12.03～15.28％。水分子在高温条件下会生成大量的h自由基与hcn发生加氢反应生成nh3，和焦炭发生水煤气反应生成co和h2，能够增强烟气还原性，但是当含水率达到10％以上时，hcn和焦炭的浓度不足以继续增强上述反应而导致作用效果不再明显。
结合图2和图4可知垃圾元素质量含量与燃料n转化率之间存在较强的相关性：
焚烧厂垃圾原料中燃料n转化率与n元素质量含量之间存在较强的负相关性(ρs＝﹣0.73)，与h/n、o/n之间存在较强的正相关性(ρs＝0.84，0.82)。图4a、b分别为燃料n转化率与n元素质量含量和h/n、o/n的关系图。图中可以看出燃料n转化率随n元素质量含量增加而降低，随h/n、o/n增加而升高。主要原因有：在燃料n的热解过程中，更高的n元素质量含量会导致燃料n热解产物中含有更多的n2，从而降低燃料n转化率；h元素是主要中间产物hcn和nh3形成的必需元素，更高的h元素浓度能够在一定程度上提高hcn和nh3的产率，降低n2产率，升高燃料n转化率；在hcn和nh3转化为nox的过程中离不开o元素的参与，更高的o元素浓度同样会升高燃料n转化率。
综合上述关于垃圾焚烧实际工况中燃料n转化的影响因素分析，根据生活垃圾的燃料特性典型范围，在已有的燃料n定性转化路径的基础上，确定出初始化的燃料n的定量转化路径，如图1所示。
(2)检测收到基垃圾元素成分和工业化分析成分，计算h/n元素质量含量比值r1＝h/n、以及固定碳与可燃分的比值r2＝f/(v f)；其中h为h元素质量含量，n为n元素质量含量，v为挥发分质量比例，固定碳质量比例为f；
(3)根据步骤(2)获取的h/n元素质量含量比值按照h/n元素质量含量比值越大挥发分n(vol-n)节点到nox节点之间的权重越大的原则校正挥发分n(vol-n)节点到nox节点之间的权重即挥发分n转化为nox的转化率a，以及根据步骤(2)获取的固定碳与可燃分的比值按照固定碳与可燃分的比值越大nox节点到n2节点之间的权重越大的原则校正nox节点到n2节点之间的权重即nox转化为n2的转化率b，得到校正后的燃料n转化路径图；
所述根据步骤(2)获取的h/n元素质量含量比值按照h/n元素质量含量比值越大挥发分n(vol-n)节点到nox节点之间的权重越大的原则校正挥发分n(vol-n)节点到nox节点之间的权重即挥发分n转化为nox的转化率a，具体为：
确定h/n元素质量含量比值r1所在的区间范围：(0,3]，(3,5]，(5, ∞)；
当h/n元素质量含量比值r1处于(0,3]时，挥发分n(vol-n)节点到nox节点之间的权重a取0.52；当h/n元素质量含量比值r1处于(3,5]时，挥发分n(vol-n)节点到nox节点之间的权重a取0.625；当h/n元素质量含量比值r1处于(5, ∞)时，挥发分n(vol-n)节点到nox节点之间的权重a取0.74。
根据步骤(2)获取的固定碳与可燃分的比值按照固定碳与可燃分的比值越大nox节点到n2节点之间的权重越大的原则校正nox节点到n2节点之间的权重即nox转化为n2的转化率b，具体为：
确定固定碳与可燃分的比值r2所在的范围区间：(0,0.10)，[0.10,0.12]，(0.12,0.14]，(0.14,0.16]，(0.16,0.18]，(0.18, ∞)；
当固定碳与可燃分的比值r2处于(0,0.10)时，nox节点到n2节点之间的权重b取0.86；当固定碳与可燃分的比值r2处于[0.10,0.12]时，nox节点到n2节点之间的权重b取[0.86,0.89]；当固定碳与可燃分的比值r2处于(0.12,0.14]时，nox节点到n2节点之间的权重b取(0.89,0.92]；当固定碳与可燃分的比值r2处于(0.14,0.16]时，nox节点到n2节点之间的权重b取(0.92,0.95]；当固定碳与可燃分的比值r2处于(0.16,0.18]时，nox节点到n2节点之间的权重b取(0.95,0.98]；当固定碳与可燃分的比值r2处于(0.16,0.18]时，nox节点到n2节点之间的权重b取(0.95,0.98]；当固定碳与可燃分的比值r2处于(0.18, ∞)时，nox节点到n2节点之间的权重b取0.98。
优选当固定碳与可燃分的比值r2处于[0.10,0.12]时，nox节点到n2节点之间的权重b取b＝0.86 1.5*(r2-0.1)。此时计算出的nox产生浓度可以作为参考值。
结合图1和图4分析，找出在垃圾焚烧厂中对燃料n转化率具有显著影响的独立变量，分别为r1和r2，其中h/n作为燃料中元素质量含量对燃料n转化率影响的代表，r2作为燃料中固定碳含量对燃料n转化率影响的代表(r2相比于固定碳含量能够规避水分和灰分的异常值带来的影响)。r1主要影响气化气n热解产物n2、hcn和nh3之间的比例，r2主要影响nox的还原效率。将r1分为低、中、高三个等级，本文h/n取值为1～7，各等级对应的热解产物以典型值作为代表，如表3所示，当h/n不在此区间内可以按照最接近的等级计算n2、hcn和nh3的分配比例。
表3r1元素比与热解产物对应表
数据拟合显示：在r2介于10～18％之间时，nox还原效率在86～98％之间均匀变化，因此将char含量分为四等级，分别为10～12％、12～14％、14～16％、16～18％，对应nox还原效率为86～89％、89～92％、92～95％、95～98％。当char含量低于10％或高于18％时，可分别按最低和最高还原效率计算。又因为在nox一次生成过程中，固定碳中n元素转化率显著大于挥发分中n元素转化率，即r2一方面与nox一次生成成正相关，另一方面与nox还原成正相关，对燃料n转化率呈现相反的影响效果。
依据上述对于r1、r2的区间定义，可以将两种因素控制下的燃料n转化率划分为图5所示的12个区间。整体而言，燃料n转化率随r1升高而升高，随r2升高而降低，但在每一区间内，燃料n转化率随r1升高而升高。校正后的燃料n转化路径图，如图6所示。
(4)按照步骤(3)获得的燃料n转化路径图，计算燃料n转化为nox的转化率η，按照以下公式根据燃料n转化为nox的转化率计算nox产生浓度c(mg/m3)：
其中，n为燃料n质量含量(％)；m(nox)为nox的相对分子质量，取值为46；m(n)为n元素的质量分数，取值为14；每吨垃圾产生烟气量取经验值为3800m3。
将本实施例8家焚烧厂的r1和r2代入图6中预测nox产生量范围，准确率达到75％，准确性良好，取其中4家焚烧厂举例，具体如下：
焚烧厂(1)h元素质量含量h：2.56％，n元素质量含量n：0.55％，挥发分含量v：39.21％，固定碳含量f：6.55％，r1：4.65，r2：0.1432。
确定r1所在区间为(3,5]，a＝0.625；r2所在区间为(0.14,0.16]，b取值范围为(0.92,0.95]。
由此可计算出燃料n转化率η取值范围为(0.0336,0.0537]，相对应的nox产生浓度为(160,255]mg/m3，可参考nox产生浓度为240mg/m3。
焚烧厂(2)h元素质量含量h：2.76％，n元素质量含量n：0.42％，挥发分含量v：41.49％，固定碳含量f：6.49％，r1：6.57，r2：0.1353。
确定r1所在区间为(5,7]，a＝0.74；r2所在区间为(0.12,0.14]，b取值范围为(0.89,0.92]。
由此可计算出燃料n转化率η取值范围为(0.0384,0.0615]，相对应的nox产生浓度为(140,223]mg/m3，可参考nox产生浓度为243mg/m3。
焚烧厂(3)h元素质量含量h：1.70％，n元素质量含量n：1.46％，挥发分含量v：39.21％，固定碳含量f：10.50％，r1：1.16，r2：0.2112。
确定r1所在区间为(1,3]，a＝0.52；r2大于0.18，b取值为0.98。
由此可计算出燃料n转化率η为0.0122，相对应的nox产生浓度为143mg/m3。
焚烧厂(4)h元素质量含量h：4.07％，n元素质量含量n：1.35％，挥发分含量v：35.8％，固定碳含量f：6.68％，r1：3.01，r2：0.1572。
确定r1所在区间为(3,5]，a＝0.625；r2所在区间为(0.14,0.16]，b取值范围为(0.92,0.95]。
由此可计算出燃料n转化率η取值范围为(0.0338,0.0541]，相对应的nox产生浓度为(395,631]mg/m3，可参考nox产生浓度为428mg/m3。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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