双进双出型烟气SCR脱硝反应器结构优化设计与导流板磨损性能研究

发布时间：2017-09-19 02:52

  本文关键词：双进双出型烟气SCR脱硝反应器结构优化设计与导流板磨损性能研究

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【摘要】：在NO_x的排放源中,热电厂燃煤一直占据主导地位,燃煤烟气中NO_x排放控制已经成为我国大气污染控制中一个不可回避的现实问题。选择性催化还原技术(SCR)是目前国内外应用最广的脱硝方法,通过优化脱硝系统的流场、浓度场来保证脱硝效率有重要意义;工程应用中往往通过加装导流板、改变其布置来进行脱硝系统优化。目前,关于导流板受飞灰颗粒冲刷产生磨损的相关报道很少。本文针对某燃煤热电厂的脱硝系统,利用计算流体力学方法对其内部流场、浓度场进行了研究。通过改变导流板布置方式优化流场、浓度场分布;同时采用冲蚀磨损方程,对不同颗粒粒径、流速条件下的导流叶片冲蚀磨损性能进行了数值模拟。得到结论如下:(1)提出了脱硝系统优化方案,通过加装导流叶片和改变烟道结构后,首层催化剂层前烟气流速与氨浓度的相对标准偏差得到显著下降。分别从18.15%、13.83%降到6.24%、4.62%,脱硝工艺要求得到满足。(2)受AIG(喷氨格栅)之前烟道的结构狭窄、变截面段较长影响,首层催化剂前的氨气浓度分布严重不均。通过在裤衩状烟道添加竖直导流板后的数值模拟结果表明,氨浓度均布得到极大改善。(3)通过对导流叶片的冲蚀磨损数值模拟,预测了磨损发生具体部位。当飞灰颗粒粒径为0.3-200μm区间时,冲蚀磨损速率随着颗粒粒径的增大呈现先降低后增大趋势;在不同烟气流速条件下,导流叶片上的磨损发生部位基本不变。但随着流速增大,相应的磨损速率也会增大。
【关键词】：SCR脱硝 计算流体力学 结构优化 导流板 冲蚀磨损
【学位授予单位】：长沙理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X773
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-21
• 1.1 课题研究背景与意义10-11
• 1.2 脱硝技术发展现状11-19
• 1.2.1 低NO_x燃烧工艺11-14
• 1.2.2 烟气脱硝技术14-19
• 1.3 数值模拟在SCR脱硝系统优化设计中的应用19
• 1.4 冲蚀磨损研究现状19-20
• 1.5 课题研究内容20-21
• 第二章 烟气脱硝系统数值模拟数学模型21-30
• 2.1 流体流动的控制方程21-22
• 2.1.1 质量守恒方程21
• 2.1.2 动量守恒方程21-22
• 2.1.3 能量守恒方程22
• 2.2 湍流模型22-26
• 2.3 烟气-飞灰气固两相流模型26-27
• 2.3.1 气固两相流分类及固相受力情况26-27
• 2.3.2 气固两相流计算模型27
• 2.4 多孔介质模型27-28
• 2.5 组分输运模型28
• 2.6 冲蚀磨损数学模型28-30
• 第三章 烟气脱硝系统数值模拟及优化设计30-50
• 3.1 引言30
• 3.2 物理模型建立与网格划分30-33
• 3.2.1 三维物理模型30-31
• 3.2.2 网格划分与边界条件31-33
• 3.2.3 脱硝反应器脱硝效率的评价标准33
• 3.3 原系统数值模拟结果与分析33-37
• 3.4 导流板布置方式优化过程与方案比选37-43
• 3.5 导流板布置方式优化后数值模拟结果与分析43-46
• 3.6 典型工况下脱硝反应器内流场与浓度场的数值模拟46-47
• 3.7 本章小结47-50
• 第四章 烟气脱硝反应器内部导流板磨损数值模拟50-63
• 4.1 脱硝系统内气固流场特征50-52
• 4.1.1 气相流场的基本特征50-51
• 4.1.2 固相场的基本特征51-52
• 4.2 磨损的基本特征52-61
• 4.2.1 烟气流速（典型工况下）对磨损部位与磨损率影响分析52-55
• 4.2.2 颗粒变化对磨损部位与磨损率影响分析55-61
• 4.3 预防冲蚀磨损的措施61-62
• 4.4 本章小结62-63
• 第五章 结论与展望63-65
• 5.1 结论63
• 5.2 展望63-65
• 参考文献65-70
• 致谢70-71
• 附录A（攻读学位期间论文发表情况）71

【参考文献】

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本文编号：879078