基于气固两相的SCR脱硝系统流场优化及喷氨控制方法

发布时间：2017-10-15 10:37

  本文关键词：基于气固两相的SCR脱硝系统流场优化及喷氨控制方法

  更多相关文章： SCR技术 数值模拟 非均匀边界条件 气固两相场优化 喷氨控制方法

【摘要】：随着我国火电厂NOx排放限值的日趋严格,具有脱硝效率高、无二次污染的选择性催化还原(SCR)技术受到越来越多燃煤电厂的青睐。在实际工程中,首层催化剂前的烟气速度、氨氮比及飞灰浓度等参数不均匀分布会大幅削弱SCR脱硝系统的NOx脱除效率。因此,本文以某电厂330MW四角切圆燃煤锅炉SCR脱硝系统为研究对象,借助数值模拟软件,对该系统气固两相场及喷氨控制方法进行了优化。本文先1：1建立了原有SCR脱硝系统的全尺度三维几何模型。然后,基于更符合工程实际的非均匀入流边界条件,并选用合适的数值模型和求解方法,模拟了系统内烟气的流动、传热传质过程。将模拟结果与电厂现场测试数据对比后可以知道,二者误差较小,从而证明数值模拟的有效性。进一步分析模拟数据后还可以发现,原有系统首层催化剂前速度不均匀偏差系数达到了18.03%,明显超出了设计要求。通过采取优化反应器入口直角结构、增加导流板等措施,使得改进后系统的首层催化剂前速度不均匀偏差系数降至12.35%。其次,本文耦合离散相模型实现对SCR脱硝系统内飞灰颗粒运动特性的模拟。数值计算结果表明基于气相场优化前后,SCR脱硝系统内首层催化剂前飞灰浓度不均匀偏差系数分别为53.26%和46.86%,即优化后飞灰浓度分布均匀性有所改善。为进一步降低飞灰浓度分布不均匀性,本文在反应器顶棚尝试加装不同形状和数量的整流构件后发现,使用5根圆形整流构件不仅能使飞灰浓度不均匀偏差系数降为32.03%,还使得首层催化剂前速度不均匀偏差系数减小到8.652%。基于气固两相场对原有SCR脱硝系统进行结构优化后,本文模拟了该脱硝系统内的喷氨混合过程。分析结果可知,对于该电厂原有的涡流板式喷氨混合装置,无论采用何种喷氨方式都无法很好地保证首层催化剂前氨氮比均匀分布。而在换用新设计的喷氨格栅(AIG)后,如果采用非均匀喷氨控制方法,首层催化剂前氨氮比的不均匀偏差系数可以减小到4.72%,较好满足了工程设计要求。
【关键词】：SCR技术 数值模拟 非均匀边界条件 气固两相场优化 喷氨控制方法
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X773
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-25
• 1.1 研究背景及意义9-13
• 1.1.1 NO_x的危害、来源及控制9-10
• 1.1.2 燃煤电站NO_x减排技术10-12
• 1.1.3 SCR法在燃煤电站的应用现状12-13
• 1.2 国内外研究现状13-22
• 1.2.1 燃煤电站SCR系统工艺与脱硝反应研究13-15
• 1.2.2 燃煤电站SCR技术脱硝性能的影响因素研究15-18
• 1.2.3 SCR脱硝系统均匀性控制技术研究现状18-22
• 1.3 本文的主要研究目的和研究内容22-25
• 第二章 基于非均匀入口条件的SCR脱硝装置气相流场优化25-45
• 2.1 数学模型与求解25-32
• 2.1.1 数学模型25-29
• 2.1.2 几何建模与网格划分29-31
• 2.1.3 边界条件与数值求解31-32
• 2.2 模拟结果分析32-39
• 2.2.1 模型验证32-37
• 2.2.2 SCR脱硝系统内气相流场分析37-39
• 2.3 SCR脱硝系统内气相流场均匀性优化39-42
• 2.3.1 SCR反应器结构优化39-40
• 2.3.2 导流板调整优化40-41
• 2.3.3 流场均匀性优化对系统压降的影响41-42
• 2.4 小结42-45
• 第三章 基于非均匀入口条件的SCR脱硝系统固相场优化45-57
• 3.1 SCR脱硝系统内飞灰运动模拟45-49
• 3.1.1 飞灰颗粒运动方程45-49
• 3.1.2 数值求解49
• 3.2 SCR脱硝系统内飞灰运动特性分析49-51
• 3.3 整流构件对飞灰浓度分布的影响51-55
• 3.3.1 不同形状整流构件的影响51-53
• 3.3.2 不同数目扰流圆柱的影响53-55
• 3.4 小结55-57
• 第四章 基于非均匀入口条件的SCR喷氨控制方法研究57-67
• 4.1 原有SCR脱硝系统均匀喷氨过程模拟57-60
• 4.1.1 喷口喷氨量的计算57-58
• 4.1.2 均匀喷氨效果分析58-60
• 4.2 优化后SCR脱硝系统不同喷氨方法效果分析60-64
• 4.2.1 均匀喷氨效果分析61-62
• 4.2.2 非均匀喷氨控制方法及效果分析62-64
• 4.3 SCR脱硝系统喷氨装置优化64-66
• 4.3.1 喷氨格栅设计64
• 4.3.2 新型喷氨格栅对气固两相场的影响64-65
• 4.3.3 采用喷氨格栅后非均匀喷氨效果分析65-66
• 4.4 小结66-67
• 第五章 总结与展望67-69
• 5.1 总结67-68
• 5.2 创新点68
• 5.3 展望68-69
• 参考文献69-75
• 致谢75-76
• 攻读硕士期间取得的成果76

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