循环流化床锅炉选择性非催化还原脱硝数值模拟与应用

发布时间：2017-10-13 00:29

  本文关键词：循环流化床锅炉选择性非催化还原脱硝数值模拟与应用

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【摘要】：氮氧化物是主要的大气污染物之一,我国氮氧化物的治理需要从电力行业着手。氮氧化物排放的控制技术主要包括低氮燃烧技术和烟气脱硝技术。烟气脱硝技术中的选择性非催化还原法,简称SNCR,比较适合循环流化床锅炉,国内外开始有实际工程应用,但是针对循环流化床锅炉SNCR脱硝技术的理论研究较少。本文的主要目的是利用FLUENT数值模拟软件对循环流化床锅炉SNCR脱硝技术进行研究,并针对某台130t/h循环流化床锅炉设计一套可行的SNCR脱硝系统。首先对该锅炉进行了SNCR脱硝物料平衡计算和热损耗分析,从而获得了还原剂、稀释水和雾化空气用量等关键参数,并验证了进行SNCR脱硝的可行性。采用FLUENT软件对一种应用于SNCR系统中的气力式雾化喷嘴进行数值模拟,包括压缩空气与工质在喷嘴内部混合过程的冷态模拟和喷嘴出口射流破碎和雾化的冷态模拟,给出了气液压力对喷嘴流量特性和雾化效果的影响规律,模拟结果与实验结果比较吻合。在物料平衡计算结果的基础上,借助FLUENT软件对比分析了六种喷嘴布置方式的还原剂在分离器中的分布情况,从而确定了相对合理的布置方式。然后选择合适的SNCR化学反应机理通过FLUENT软件分析了反应温度、还原剂用量、喷嘴布置方式、喷射参数、氧量和循环灰对脱硝效果的影响。结果表明,随着温度的提高,脱硝效率先增加后降低,在925℃左右达到最大值,而氨逃逸持续降低。增加还原剂用量,能够扩大温度窗口,但是会增加氨逃逸。喷射参数对脱硝效果的影响不大。提高烟气含氧量能使反应的温度窗口向低温方向移动,减小氨逃逸,但是会降低脱硝效率。考虑循环灰后,最佳反应温度降低到900℃左右,脱硝效率增大并且氨逃逸量显著减少。最后根据设计要求并结合该锅炉实际情况设计了一套氨水SNCR脱硝系统,该系统由氨水储存系统、清水储存系统、混合加压系统、喷射雾化系统、废液处理系统和自动控制系统六个子系统组成。
【关键词】：循环流化床锅炉 SNCR 数值模拟
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK229.66
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-22
• 1.1 我国氮氧化物的排放现状11-13
• 1.2 氮氧化物的生成机理13-14
• 1.3 氮氧化物排放的控制技术14-17
• 1.3.1 低氮燃烧技术14-16
• 1.3.2 烟气脱硝技术16-17
• 1.4 循环流化床锅炉SNCR应用现状17-20
• 1.5 SNCR脱硝国内外研究现状20-21
• 1.5.1 SNCR实验研究现状20
• 1.5.2 SNCR模拟研究现状20-21
• 1.6 本文研究内容与目的21-22
• 第2章 物料平衡计算和热损耗分析22-31
• 2.1 引言22
• 2.2 锅炉基本情况22-24
• 2.3 计算方法24-28
• 2.3.1 风烟计算24-26
• 2.3.2 还原剂用量计算26-27
• 2.3.3 热损耗计算27-28
• 2.4 计算结果汇总28-30
• 2.5 本章小结30-31
• 第3章 SNCR气力式喷嘴雾化特性研究31-43
• 3.1 引言31-32
• 3.2 理论模型32-34
• 3.2.1 气液混合模型32-33
• 3.2.2 液滴破碎模型33-34
• 3.3 物理模型34-35
• 3.4 喷嘴内部混合模拟结果35-37
• 3.4.1 速度分布35-36
• 3.4.2 压强分布36-37
• 3.4.3 液相体积分数分布37
• 3.5 喷嘴气液流量特性模拟与实验结果37-40
• 3.6 喷嘴出口射流雾化模拟结果40-42
• 3.7 本章小结42-43
• 第4章 SNCR脱硝过程数值模拟43-68
• 4.1 SNCR反应机理43-46
• 4.2 物理模型和计算模型46-48
• 4.3 旋风分离器烟气流场模拟结果48-49
• 4.4 喷嘴布置方式对混合效果的影响49-55
• 4.5 喷射参数对混合效果的影响55-58
• 4.5.1 喷射速度的影响55-56
• 4.5.2 雾化粒径的影响56-58
• 4.5.3 雾化角的影响58
• 4.6 旋风分离器内SNCR反应模拟58-66
• 4.6.1 温度对脱硝效果的影响58-59
• 4.6.2 还原剂用量对脱硝效果的影响59-61
• 4.6.3 不同布置方式对脱硝效果的影响61-62
• 4.6.4 喷射参数对脱硝效果的影响62-63
• 4.6.5 烟气氧量对脱硝效果的影响63-64
• 4.6.6 循环灰对脱硝效果的影响64-66
• 4.7 本章小结66-68
• 第5章 SNCR工艺系统设计68-73
• 5.1 SNCR工艺设计所需技术数据68
• 5.2 SNCR工艺系统组成68-72
• 5.2.1 氨水储存系统69-70
• 5.2.2 清水储存系统70
• 5.2.3 混合加压系统70-71
• 5.2.4 喷射雾化系统71
• 5.2.5 废液处理系统71-72
• 5.2.6 自动控制系统72
• 5.3 本章小结72-73
• 第6章 结论与展望73-75
• 6.1 主要结论73-74
• 6.2 后续工作建议与展望74-75
• 参考文献75-78
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果78-79
• 致谢79

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本文编号：1021840