垃圾填埋沼气发电机组氮氧化物排放控制研究

发布时间：2017-07-29 23:08

  本文关键词：垃圾填埋沼气发电机组氮氧化物排放控制研究

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【摘要】：随着全球经济的高速增长,能源和环保问题日益突出。垃圾填埋是我国目前处理城市生活垃圾的主要手段,生活垃圾填埋产生的沼气作为发动机燃料带动发电机组发电,不仅提供了能源,还大大改善了城市生活环境,然而沼气发电机组排放的氮氧化物对人体和环境的影响十分严重。本文根据国内外先进排放控制技术和应用经验,结合企业沼气发电机组氮氧化合物排放控制项目,研究分析沼气发电机组氮氧化物的排放控制方法,使其满足目前国家针对电厂的排放法规。本文以企业横向项目“八号机组氮氧化物排放控制技术改造”等项目为依托,采用实验研究和仿真模拟的方法对垃圾填埋沼气发动机氮氧化物的影响因素、反应特性、排放控制策略等进行了系统研究与分析,其主要工作和创新之处如下:1、首先阐述了本课题的研究背景和意义,详细介绍了SCR系统降低NOX排放技术的应用及相关问题,对垃圾填埋厂沼气发电机组的氮氧化物排放影响因素进行分析和研究。2、建立多孔介质模型,对SCR系统的化学反应机理进行模拟仿真,分析了催化器中气相的流场分布及各种不同因素对SCR催化效率的影响,仿真结果表明温度、空速(停留时间)、氨氮比、氧气浓度等对催化效率都有一定的影响,温度影响最为明显,氧气浓度影响最弱。3、设计垃圾填埋沼气发电机组NOX排放控制的SCR系统装置,试验研究各种不同影响因素对SCR系统De NOX的影响,实验结果与仿真结果与进行比较,进一步优化设计沼气发电机组的排放控制装置。4、进行沼气发电机组的进气道喷射雾化水及液态CO2的实验,研究其对沼气发电机组排放废气中NOX浓度的影响,实验得出两种方法都能一定程度的降低NOX的产生,喷射液态CO2的效果要明显优于喷射雾化水的效果。
【关键词】：垃圾填埋 沼气发电机组 氮氧化物 SCR DeNO_X 数值模拟
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X773;X705
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 第1章 绪论14-28
• 1.1 本课题背景及意义14-16
• 1.1.1 课题背景14-15
• 1.1.2 课题意义15-16
• 1.2 垃圾填埋沼气发电技术国内外应用现状16-20
• 1.2.1 国外利用现状16-17
• 1.2.2 国内利用现状17-18
• 1.2.3 垃圾填埋沼气发电原理18-19
• 1.2.4 垃圾填埋沼气发电厂氮氧化物排放现状19-20
• 1.3 沼气发电机组氮氧生成机理及影响因素20-22
• 1.3.1 氮氧生成机理20
• 1.3.2 影响氮氧化物生成的因素20-22
• 1.4 电厂氮氧化物排放法规及控制技术22-26
• 1.4.1 国内外电厂氮氧化物排放标准22-23
• 1.4.2 氮氧化物排放控制技术及路线选择23-25
• 1.4.3 SCR技术在电厂氮氧化物排放控制中的应用25-26
• 1.5 本课题主要研究内容26-28
• 第2章 SCR系统降低NO_X排放技术28-41
• 2.1 SCR工作原理28-30
• 2.2 SCR工艺系统30-33
• 2.3 SCR反应的主要影响因素33-36
• 2.3.1 反应温度33-34
• 2.3.2 停留时间和空速34-35
• 2.3.3 混合度35
• 2.3.4 氨氮比35
• 2.3.5 催化剂35-36
• 2.4 SCR催化剂尺寸设计36-37
• 2.5 尿素喷射量的计算37-38
• 2.6 SCR系统应用面临问题38-40
• 2.6.1 氨泄露38-39
• 2.6.2 催化剂的高温稳定性39
• 2.6.3 尿素还原剂结晶39-40
• 2.6.4 PM及粉尘40
• 2.7 本章小结40-41
• 第3章 沼气发电机组SCR系统数值模拟41-58
• 3.1 SCR反应数值模拟数学模型41-46
• 3.1.1 基本方程41-42
• 3.1.2 湍流模型42-43
• 3.1.3 物质运输模型43-44
• 3.1.4 多孔介质模型44
• 3.1.5 尿素水溶液喷射雾化模型44-46
• 3.2 沼气发电机组SCR反应器数值模拟过程46-49
• 3.2.1 SCR催化反应器数值模拟步骤46
• 3.2.2 几何模型的建立46-47
• 3.2.3 发电机组排放废气参数确定47-48
• 3.2.4 计算模型的选取48
• 3.2.5 几何模型的网格划分48-49
• 3.2.6 边界条件的确定49
• 3.3 SCR系统均匀性评价指标49-50
• 3.3.1 气流分布均匀性评价指标49
• 3.3.2 喷氨效果评价指标49-50
• 3.4 喷射模拟计算50-51
• 3.5 SCR反应器流场分布51
• 3.6 各种不同素对催化效率的影响51-56
• 3.6.1 温度对SCR反应的影响51-54
• 3.6.2 废气流速对SCR反应的影响54
• 3.6.3 氨氮比对SCR反应的影响54-56
• 3.6.4 停留时间对催化效率的影响56
• 3.7 本章小结56-58
• 第4章 SCR系统处理沼气发电机组NO_X实验研究58-69
• 4.1 SCR催化还原实验系统58-62
• 4.1.1 实验原理58-60
• 4.1.2 实验装置60-62
• 4.2 实验方案及步骤62-64
• 4.2.1 实验方案62
• 4.2.2 实验步骤62-64
• 4.3 实验结果分析64-68
• 4.3.1 反应温度对还原效率的影响64
• 4.3.2 停留时间对还原效率的影响64-65
• 4.3.3 氨氮比对还原效率的影响65-66
• 4.3.4 氧气浓度对还原效率的影响66
• 4.3.5 进气道喷H_2O、CO_2对沼气发电机组NO_X生成的影响66-68
• 4.4 本章小结68-69
• 第5章 总结与展望69-71
• 5.1 本文主要研究工作总结69-70
• 5.2 研究展望70-71
• 参考文献71-76
• 致谢76

【参考文献】

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本文编号：591481