烟气SCR脱硝反应装置仿真模拟及PIV试验研究

发布时间：2017-09-08 01:41

  本文关键词：烟气SCR脱硝反应装置仿真模拟及PIV试验研究

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【摘要】：随着我国经济的快速发展和人们对环境保护的日益重视,火电机组排放烟气中的氮氧化物的排放标准已经纳入相关法律。更加高效、可靠、经济烟气脱硝技术的研发与应用已经迫在眉睫。选择性催化还原法(SCR)的烟气脱硝技术因其脱硝效率高、市场前景好,已经成为国际上高效控制氮氧化物排放的首选。本文根据某电厂600MW机组SCR脱硝装置,按1:1比例建立三维模型,划分网格后进行CFD仿真模拟,根据多种方案模拟结果对比分析速度相对标准偏差、最大烟气入射角度、温度最大绝对偏差、氨氮摩尔比率、系统压力损失,确定脱硝工程中导流板、喷氨格栅、静态混合器和整流器的设计规律及其特点,以快速找到最优方案和最优方案在不同工况下的运行特点。并且介绍了PIV技术在工程试验中的应用以及CFD仿真动画的制作效果。得到结论如下:在整个烟道系统中,烟道入口处宜设置等间距导流板,以使气流均匀进入后部流域;在整个烟道系统中,任何有变径或变向的烟道均宜设置导流板,以防止气流偏向一方;距离反应器最近处的烟道外形、导流板尺寸对烟气均匀性影响最大;在反应器顶部加设干扰气流的小圆管,能够明显改善局部气流的均匀性。模拟对比三种喷氨速度下流场内氨氮混合情况,推荐喷氨速度为22.08m/s。通过对模型在最优方案下100%、70%、40%ECR三种负荷工况点模拟,当脱硝系统入口的烟气量低于40%~50%ECR负荷工况时,最上层催化剂前的烟气入射催化剂角度将发生较大偏离,建议脱硝系统入口的通风量不能低于满负荷工况运行时通风量的50%。通过PIV水流流场实验说明PIV技术能很明了的提供流体中某一截面的整场信息而CFD的仿真动画则可以非常直观的给出整个系统的气流组织信息。通过烟气SCR脱硝反应装置仿真模拟及PIV试验研究,为大型燃煤锅炉烟气SCR脱硝反应装置的结构优化设计提供科学依据,以形成带有中国标签的新型脱硝技术。
【关键词】：选择性催化还原法 仿真模拟 脱硝 PIV
【学位授予单位】：湖南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X773
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 课题研究的背景及意义8-9
• 1.2 国内外脱硝技术应用现状9-10
• 1.3 SCR烟气微观脱硝机理10-12
• 1.4 工艺流程12-13
• 1.5 研究主要内容13-14
• 第二章 燃煤烟气脱硝反应器内流场数值模拟的数学模型14-20
• 2.1 SCR过程数值模拟的优点14
• 2.2 SCR过程数学模型的选择14-20
• 2.2.1 基本方程14-15
• 2.2.2 流动模型15-16
• 2.2.2.1 双方程模型15-16
• 2.2.2.2 本文所选用的流动模型16
• 2.2.3 多孔介质模型16-18
• 2.2.4 物质输运模型18-20
• 第三章 构件设置及无导流装置的烟气脱硝反应器系统的数值模拟20-33
• 3.1 物理原型与数值模拟优化要求20-22
• 3.1.1 物理原型20-22
• 3.1.2 数值模拟优化要求22
• 3.1.3 模拟参数22
• 3.2 数值模拟计算方法与步骤22-25
• 3.2.1 数值模拟步骤22-23
• 3.2.2 模型建立与网格划分23
• 3.2.3 计算模型的选取23-24
• 3.2.4 边界条件的设定24-25
• 3.3 氨喷射系统及整流器设置方案25-29
• 3.3.1 氨喷射系统25-26
• 3.3.2 氨/烟气混合系统26-27
• 3.3.3 整流器布置方案27-29
• 3.4 烟气脱硝反应器原始设计方案的CFD模拟29-33
• 第四章 烟气脱硝系统导流装置设计及其寻优33-54
• 4.1 不同导流板设计及结构优化方案的筛选33-52
• 4.1.1 仿真模拟方案一33-39
• 4.1.2 仿真模拟方案二39-46
• 4.1.3 仿真模拟方案三46-52
• 4.2 本章小结52-54
• 第五章 氨喷射系统流场模拟54-59
• 5.1 氨喷射系统54-56
• 5.2 喷氨气流速度对混合性能影响56-58
• 5.3 本章小结58-59
• 第六章 最优方案在不同工况下的运行分析59-71
• 6.1 最优方案 70%ECR负荷工况59-64
• 6.2 最优方案 40%ECR负荷工况64-70
• 6.3 本章小结70-71
• 第七章PIV技术在模型试验中的应用71-78
• 7.1 粒子图像测速技术简介71-72
• 7.1.1 PIV的工作原理71-72
• 7.2 PIV系统的组成72-75
• 7.2.1 示踪粒子添加系统73
• 7.2.2 成像系统73
• 7.2.3 分析显示系统73-74
• 7.2.4 同步控制系统74-75
• 7.3 应用PIV的水流流场测试实验75-78
• 7.3.1 实验系统75
• 7.3.2 实验方案及部分实验结果75-76
• 7.3.4 实验结果说明76
• 7.3.5 CFD仿真动画76-78
• 第八章 结论78-79
• 参考文献79-82
• 攻读学位期间主要的研究成果82-83
• 致谢83

【参考文献】

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1 谢东,王汉青;粒子图像速度场仪在室内气流流场测试中的应用[J];建筑热能通风空调;2004年01期

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本文编号：811145