670t/h锅炉深度空气分级燃烧及SNCR联合脱硝的数值模拟
发布时间：2021-04-08 06:47
煤碳是我国的主要一次能源,以煤炭为燃料的锅炉在运行过程中会产生大量的氮氧化物,造成的环境污染已经在严重地影响着人类赖以生存的环境,因而受到越来越广泛的关注。深度空气分级燃烧与选择性非催化还原（SNCR）技术联合应用,具有运行成本较低,建设周期短等优点,具有广阔的工程应用前景。针对一台670t/h四角切圆燃烧锅炉降低NOx排放的需求,根据数值模拟计算工作的特点以及相关试验研究的经验,选择了可实现的k-ε模型、双步竞争反应该模型、P-1辐射模型、漩涡耗散概念模型等物理、化学模型来模拟锅炉煤粉的燃烧及SNCR的过程,建立了数值模拟计算的模型,利用该模型对该锅炉进行数值模拟计算及分析研究。首先进行了不同燃尽风风率工况下的数值模拟,并对不同工况的流场、温度分布、O2浓度分布、CO浓度分布、NO浓度分布进行了分析。结果表明,采用深度空气分级燃烧技术后,炉内的速度分布、温度分布以及烟气组分分布发生了较大的变化,NO的生成及排放量大幅下降,OFA风率为0.35工况下达到了最低的NO排放量,为78.9μmol/mol,相对OFA风率为0.15的工况,NO排放降低了63.33%。在低...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
SNCR过程示意图
图 1-2 课题的研究思路的主要研究内容如下：用计算流体力学计算软件 FLUENT 进行某 670t/h 电站锅炉空气计算，考察不同空气分级燃烧方案（燃尽风风率）对炉内温度度的影响。在空气分级燃烧计算的基础上，对炉内 SNCR 脱硝过程进行数原剂雾化角、氨硝摩尔比、喷枪数量及位置等因素对还原剂与效率的影响。过数值模拟比较分析不同空气分级燃烧运行方式对炉内 SNCR放的影响。对不同空气分级燃烧条件下的 SNCR 脱硝进行计算放浓度、氨逃逸、还原剂消耗量等因素，获得较优的空气分级及案。
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文通过炉内切圆直径的对比发现，由于原始工况下OFA风率及OFA风速均较小，OFA 喷口中心形成的切圆直径也较大。最大切圆直径，小于炉膛边长，炉内流场没有产生明显刷墙现象，同时也比较接近炉膛边缘能够充分利用炉膛空间有利于煤粉与空气的混合。原始工况下二次风风速较高，二次风中心线水平截面处形成的切圆直径较小。锅炉炉膛形成的切圆的直径与锅炉一次风、二次风、OFA 风不同的风速有关，且与风速变化趋势相反，这是因为风速越高，气流刚性越强。炉内切圆直径的变化规律与文献[32]所述一致，即随着炉膛高度的增加，主燃区域的切圆相对直径先增加后减小，整体上呈现“腰鼓型”分布[40]。通用以上分析说明划分的结构化网格能够正确的模拟锅炉炉内的流场。同时，通过下下二次风中心水平截面角流场局部的放大图见图 3-5，由图中可以看出空气由喷口喷入炉膛后偏转相对较缓，这说明选用的结构化网格能够对喷口附近流场准确模拟，划分的网格适用于模型计算。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Na/K添加剂对SNCR脱硝及NO还原机制的影响[J]. 孙桐,卢平,蔡杰,吴江. 化工学报. 2017(03)
[2]城市生活垃圾焚烧炉深度空气分级数值模拟[J]. 宁星星,马晓茜,胡志锋,余昭胜,廖艳芬. 环境污染与防治. 2016(10)
[3]300 MW贫煤锅炉低氮燃烧系统改造及性能优化[J]. 茹启明,陆骑,苏胜,胡松,汪一,周冲,向军. 煤炭转化. 2016(02)
[4]烟气组分和添加剂对选择性非催化还原脱硝特性的影响[J]. 郝江涛,于伟,卢平,徐森荣,吴佳艺,孙桐,尹欣怡. 中国电机工程学报. 2015(12)
[5]300MW机组切圆燃烧锅炉低氮燃烧改造[J]. 张春华,王士桥,刘峰. 热力发电. 2015(03)
[6]600MW煤粉锅炉低NOx空气分级燃烧数值模拟分析[J]. 郭效利,朱杨杨. 华电技术. 2014(12)
[7]600MW机组锅炉空气分级低NOx燃烧数值模拟[J]. 杨姣,孙保民. 热力发电. 2014(10)
[8]切圆锅炉空气分级NOx生成特性空间分布研究[J]. 钟亚峰,孙保民,杨斌,郭永红,信晶,汪涛. 中国电机工程学报. 2014(14)
[9]添加剂对NOxOUT脱硝及N2O、CO生成的影响特性[J]. 周昊,张志中,鲍强,刘建成,岑可法. 化工学报. 2014(06)
[10]300MW燃煤锅炉SNCR过程的数值模拟[J]. 姜敏,金保昇,周英贵,王晓佳. 东南大学学报(自然科学版). 2012(04)
博士论文
[1]燃用低挥发分煤中心给粉旋流燃烧技术研究[D]. 李松.哈尔滨工业大学 2016
[2]大型电站锅炉SNCR/SCR脱硝工艺试验研究、数值模拟及工程验证[D]. 周英贵.东南大学 2016
硕士论文
[1]中温条件下添加剂对SNCR脱硝影响的实验研究[D]. 王林伟.东南大学 2015
[2]1060t/h循环流化床锅炉SNCR脱硝技术应用研究[D]. 武世福.中北大学 2015
[3]煤粉炉SNCR脱硝过程的数值模拟研究[D]. 顾颜.华北电力大学 2015
[4]SNCR-SCR耦合脱硝中还原剂的分布特性研究[D]. 秦亚男.浙江大学 2015
[5]450t/h锅炉空气分级与SNCR技术联合脱硝的模拟研究[D]. 刘沛奇.哈尔滨工业大学 2013
[6]800MW对冲燃煤锅炉低NOx改造的数值模拟[D]. 段二朋.华北电力大学 2013
[7]SNCR与空气分级联合脱硝数值模拟及添加剂对SNCR的影响[D]. 石岩.哈尔滨工业大学 2012
[8]高效空气分级燃烧控制燃煤NOX排放的技术理论研究[D]. 旷金国.上海交通大学 2010
本文编号：3125065
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
SNCR过程示意图
图 1-2 课题的研究思路的主要研究内容如下：用计算流体力学计算软件 FLUENT 进行某 670t/h 电站锅炉空气计算，考察不同空气分级燃烧方案（燃尽风风率）对炉内温度度的影响。在空气分级燃烧计算的基础上，对炉内 SNCR 脱硝过程进行数原剂雾化角、氨硝摩尔比、喷枪数量及位置等因素对还原剂与效率的影响。过数值模拟比较分析不同空气分级燃烧运行方式对炉内 SNCR放的影响。对不同空气分级燃烧条件下的 SNCR 脱硝进行计算放浓度、氨逃逸、还原剂消耗量等因素，获得较优的空气分级及案。
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文通过炉内切圆直径的对比发现，由于原始工况下OFA风率及OFA风速均较小，OFA 喷口中心形成的切圆直径也较大。最大切圆直径，小于炉膛边长，炉内流场没有产生明显刷墙现象，同时也比较接近炉膛边缘能够充分利用炉膛空间有利于煤粉与空气的混合。原始工况下二次风风速较高，二次风中心线水平截面处形成的切圆直径较小。锅炉炉膛形成的切圆的直径与锅炉一次风、二次风、OFA 风不同的风速有关，且与风速变化趋势相反，这是因为风速越高，气流刚性越强。炉内切圆直径的变化规律与文献[32]所述一致，即随着炉膛高度的增加，主燃区域的切圆相对直径先增加后减小，整体上呈现“腰鼓型”分布[40]。通用以上分析说明划分的结构化网格能够正确的模拟锅炉炉内的流场。同时，通过下下二次风中心水平截面角流场局部的放大图见图 3-5，由图中可以看出空气由喷口喷入炉膛后偏转相对较缓，这说明选用的结构化网格能够对喷口附近流场准确模拟，划分的网格适用于模型计算。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Na/K添加剂对SNCR脱硝及NO还原机制的影响[J]. 孙桐,卢平,蔡杰,吴江. 化工学报. 2017(03)
[2]城市生活垃圾焚烧炉深度空气分级数值模拟[J]. 宁星星,马晓茜,胡志锋,余昭胜,廖艳芬. 环境污染与防治. 2016(10)
[3]300 MW贫煤锅炉低氮燃烧系统改造及性能优化[J]. 茹启明,陆骑,苏胜,胡松,汪一,周冲,向军. 煤炭转化. 2016(02)
[4]烟气组分和添加剂对选择性非催化还原脱硝特性的影响[J]. 郝江涛,于伟,卢平,徐森荣,吴佳艺,孙桐,尹欣怡. 中国电机工程学报. 2015(12)
[5]300MW机组切圆燃烧锅炉低氮燃烧改造[J]. 张春华,王士桥,刘峰. 热力发电. 2015(03)
[6]600MW煤粉锅炉低NOx空气分级燃烧数值模拟分析[J]. 郭效利,朱杨杨. 华电技术. 2014(12)
[7]600MW机组锅炉空气分级低NOx燃烧数值模拟[J]. 杨姣,孙保民. 热力发电. 2014(10)
[8]切圆锅炉空气分级NOx生成特性空间分布研究[J]. 钟亚峰,孙保民,杨斌,郭永红,信晶,汪涛. 中国电机工程学报. 2014(14)
[9]添加剂对NOxOUT脱硝及N2O、CO生成的影响特性[J]. 周昊,张志中,鲍强,刘建成,岑可法. 化工学报. 2014(06)
[10]300MW燃煤锅炉SNCR过程的数值模拟[J]. 姜敏,金保昇,周英贵,王晓佳. 东南大学学报(自然科学版). 2012(04)
博士论文
[1]燃用低挥发分煤中心给粉旋流燃烧技术研究[D]. 李松.哈尔滨工业大学 2016
[2]大型电站锅炉SNCR/SCR脱硝工艺试验研究、数值模拟及工程验证[D]. 周英贵.东南大学 2016
硕士论文
[1]中温条件下添加剂对SNCR脱硝影响的实验研究[D]. 王林伟.东南大学 2015
[2]1060t/h循环流化床锅炉SNCR脱硝技术应用研究[D]. 武世福.中北大学 2015
[3]煤粉炉SNCR脱硝过程的数值模拟研究[D]. 顾颜.华北电力大学 2015
[4]SNCR-SCR耦合脱硝中还原剂的分布特性研究[D]. 秦亚男.浙江大学 2015
[5]450t/h锅炉空气分级与SNCR技术联合脱硝的模拟研究[D]. 刘沛奇.哈尔滨工业大学 2013
[6]800MW对冲燃煤锅炉低NOx改造的数值模拟[D]. 段二朋.华北电力大学 2013
[7]SNCR与空气分级联合脱硝数值模拟及添加剂对SNCR的影响[D]. 石岩.哈尔滨工业大学 2012
[8]高效空气分级燃烧控制燃煤NOX排放的技术理论研究[D]. 旷金国.上海交通大学 2010
本文编号：3125065
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