脱硝空气预热器换热特性的数值模拟研究

发布时间：2023-04-21 03:46

　　为解决火电机组煤炭燃烧所带来的氮氧化物污染问题,现有火电厂一般在空气预热器上部加装SCR脱硝装置。加装SCR脱硝装置后,锅炉尾部高度不足,不得不改变烟气通道,对锅炉整体布置造成不良影响。鉴于加装SCR脱硝装置的缺点,本文设计一种脱硝空气预热器,用空气预热器同时作为SCR反应器。根据空气预热器中传热元件的温度分布选择适应不同温度窗口的催化剂,使催化剂在各自的温度区间发挥较高的脱硝效率,从而获得比较理想的总体脱硝效果,同时完成烟气余热加热一二次风和烟气脱硝两种功能。脱硝空气预热器的优点在于能使燃煤电厂不用额外加装脱硝装置,节约SCR反应装置的安装空间,减少对现有锅炉的改动。脱硝空气预热器的传热元件表面均为耐腐蚀材料,有利于抵抗锅炉尾部的低温腐蚀,利于电厂的安全运行。本课题旨在探求常规空气预热器改造为脱硝空气预热器后对传热性能的影响,为脱硝空气预热器的改造设计合适的方案,研究结论如下:(1)选取某电厂三分仓回转式空气预热器作为脱硝空气预热器的改造原型。设定脱硝空气预热器的热端、中间端和冷端对应的传热元件温度分别为300℃～400℃、220℃～300℃、100℃～220℃。用Fluent软件的...

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 氮氧化物的来源与危害
    1.2 火电厂脱硝技术
        1.2.1 SCR烟气脱硝技术
        1.2.2 SCR脱硝催化剂
    1.3 加装SCR脱硝装置对锅炉的影响及改进措施
        1.3.1 加装SCR脱硝装置对锅炉的影响
        1.3.2 加装SCR脱硝装置后空气预热器的相应改造
    1.4 空气预热器
        1.4.1 空气预热器的分类及运用
        1.4.2 受热面旋转式空气预热器
    1.5 论文研究内容及意义
第2章 数值模拟方法与脱硝空气预热器选型
    2.1 数值模拟方法
        2.1.1 离散化方法
        2.1.2 湍流模型和壁面处理
        2.1.3 网格划分
        2.1.4 Fluent模拟过程
    2.2 脱硝空气预热器模型选定
        2.2.1 传热元件板型
        2.2.2 脱硝催化剂
        2.2.3 脱硝空气预热器模型的选定
    2.3 脱硝空气预热器的优势
第3章 原型空气预热器温度场数值模拟
    3.1 空气预热器温度场的研究方法
    3.2 多孔介质模型
        3.2.1 多孔介质模型简介
        3.2.2 多孔介质方程
    3.3 空气预热器温度场数值模拟
        3.3.1 空气预热器模拟假设与模型绘制
        3.3.2 网格划分及网格无关性检验
        3.3.3 湍流模型的选取及边界条件设置
        3.3.4 物性参数的设置
        3.3.5 给定解控参数和非稳态迭代计算
    3.4 空气预热器温度场数值模拟结果分析
    3.5 本章小结
第4章 传热元件材质对空气预热器传热性能的影响
    4.1 传热元件数值模拟过程
        4.1.1 传热元件模拟假设与模型绘制
        4.1.2 网格无关性检验及网格划分
        4.1.3 湍流模型的选取及边界条件的设置
        4.1.4 物性参数的设置
        4.1.5 给定解控参数和非稳态迭代计算
        4.1.6 模拟数据处理
        4.1.7 模拟可信性验证
    4.2 热端传热元件数值模拟及分析
        4.2.1 模拟设置
        4.2.2 模拟结果分析
    4.3 中间端传热元件数值模拟及分析
        4.3.1 模拟设置
        4.3.2 模拟结果分析
    4.4 冷端传热元件数值模拟及分析
        4.4.1 模拟设置
        4.4.2 模拟结果分析
    4.5 本章小结
第5章 脱硝空气预热器的数值模拟
    5.1 脱硝空气预热器结构调整
    5.2 脱硝空气预热器结构模拟验证及改进
        5.2.1 模拟结果
        5.2.2 二次改进及其模拟结果
    5.3 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 下一步工作展望
参考文献
致谢
学位论文评阅及答辩情况表



本文编号：3795771