660MW燃煤电厂SCR烟气脱硝系统的数值模拟

发布时间：2017-12-17 17:16

  本文关键词：660MW燃煤电厂SCR烟气脱硝系统的数值模拟

  更多相关文章： 单孔催化剂 SCR 流场 喷氨策略 飞灰 详细反应机理

【摘要】：以国内某660MW燃煤电厂选择性催化还原(SCR)脱硝系统为研究对象,利用Fluent软件对单孔催化剂的脱硝规律、反应器内的流场分布、组分浓度分布以及飞灰颗粒的浓度分布进行了模拟研究,得到以下成果：(1)三维单孔催化剂模型的建立以E-R反应动力学为基础,同时考虑了NH3和SO2的氧化以及反应的热效应,通过与实验数据的对比,验证了模型的合理性。模拟发现,反应有较宽的温度窗口：280℃～380℃,沿着催化剂长度方向温度略有升高,放热现象不明显。脱硝效率随着氨氮比的升高逐渐提高,但氨逃逸增加,SO2的转化率却随着氨氮比的升高而降低。脱硝效率和SO2的转化率均随着空速的增大而降低。另外,SO2转化率随催化剂壁厚的增大线性增加,而由于内扩散的限制,脱硝效率随催化剂壁厚的增大显著下降。(2)建立了三维SCR反应器模型,对流场的模拟发现：由于反应器存在两个变截面烟道,因此喷氨格栅截面处的流场分布极不均匀,其速度相对偏差系数达27.5%,呈现出两侧速度小中间速度大的分布规律。增加上升烟道变截面处导流板的数量可改善AIG截面流场的分布,但其速度相对偏差系数仍大于20%,喷氨格栅前设置一块开孔率为50%的多孔板,可使速度相对偏差系数降低至14.3%。对反应器内部飞灰浓度分布的模拟研究发现,反应器前墙位置飞灰浓度高并且颗粒质量大,与催化剂抽检实验测得前墙位置磨损严重的现象相吻合。通过加密上转角烟道处导流板的方法可使进入反应器内的飞灰浓度分布趋于均匀。(3)通过耦合详细反应机理的方法模拟整体反应器内SCR气固非均相催化还原反应,研究了反应器内速度分布不均、氨氮摩尔比分布不均以及温度分布不均对反应的影响,结果表明：速度分布不均及温度分布不均对反应的影响不大,而氨氮摩尔比分布不均对反应的影响很大,并且催化剂进出口速度分布与组分分布具有相似性。根据AIG处流场分布的特点,制定了线性喷氨、10区喷氨和30区喷氨三种喷氨策略。模拟对比了660MW负荷下氨氮摩尔比为0.8：1时,三种喷氨策略对脱硝反应的影响,模拟结果表明：采用线性喷氨时,首层催化剂上方NH3浓度相对偏差系数达25.3%,脱硝效率为75.5%,出口氨体积分数为18×10-6；采用10区喷氨策略时,首层催化剂上方NH3浓度相对偏差系数为8.9%,30区喷氨为5.6%,两种分区喷氨策略得到的脱硝效率分别为79.38%和79.45%,氨逃逸分别为2.5×10-6和2.2×10-6。最后模拟了400MW负荷下氨氮比为1：1时,10区喷氨和30区喷氨两种分区喷氨策略对脱硝效率的影响,模拟结果表明：由于10区喷氨得到首层催化剂上方局部富NH3区域比30区大,因此30区喷氨效果优于10区,脱硝效率分别为：95.35%和92%,氨逃逸分别为9.3×10-6和1.6×10-5。
【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】：TM621

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 夏力伟;张学锁;韦红旗;盛波;;SCR烟气脱硝系统上层催化剂磨损原因分析[J];热力发电;2015年02期

2 张文志;曾毅夫;;SCR脱硝系统烟道内流场优化[J];环境工程学报;2015年02期

3 杨松;丁皓姝;黄越;;SCR脱硝系统流场数值模拟及优化[J];热力发电;2014年09期

4 张波;牛国平;王月明;马建兰;王晓冰;董陈;罗志;;SCR系统急转烟道均流装置的数值模拟[J];热力发电;2014年04期

5 凌忠钱;曾宪阳;胡善涛;周昊;岑可法;;电站锅炉SCR烟气脱硝系统优化数值模拟[J];动力工程学报;2014年01期

6 姜烨;高翔;吴卫红;;H_2O和SO_2对V_2O_5/TiO_2催化剂选择性催化还原烟气脱硝性能的影响[J];中国电机工程学报;2013年20期

7 高岩;栾涛;程凯;吕涛;郑衍娟;;选择性催化还原蜂窝状催化剂工业试验研究[J];中国电机工程学报;2011年35期

8 毛剑宏;蒋新伟;钟毅;宋浩;吴卫红;潘淑萍;高翔;骆仲泱;岑可法;;变截面倾斜烟道导流板对AIG入口流场的影响[J];浙江大学学报(工学版);2011年08期

9 沈伯雄;赵宁;刘亭;;烟气脱硝选择性催化还原催化剂反应模拟研究[J];中国电机工程学报;2011年08期

10 雷达;金保升;;基于复相催化反应动力学的电站SCR系统三维数值模型[J];燃烧科学与技术;2010年03期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 雷达;吴其荣;李朝贵;潘茂华;;SCR烟气脱硝化学动力学模拟研究[A];重庆市电机工程学会2010年学术会议论文集[C];2010年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 毛剑宏;大型电站锅炉SCR烟气脱硝系统关键技术研究[D];浙江大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 裴煜坤;SCR烟气脱硝系统喷氨混合装置优化研究[D];浙江大学;2013年

2 汤元强;燃煤电厂SCR烟气脱硝系统优化与飞灰颗粒运动的研究[D];上海交通大学;2012年

3 韩升;燃煤电厂SCR反应装置数值模拟及优化研究[D];南京理工大学;2010年

，

本文编号：1300932