1000MW燃煤发电机组烟气脱硝装置的仿真设计研究

发布时间：2017-08-17 00:07

  本文关键词：1000MW燃煤发电机组烟气脱硝装置的仿真设计研究

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【摘要】：随着2011年我国最新修订的GB13223-2011《火电厂大气污染物排放标准》的实施,对燃煤电厂氮氧化物的排放标准越来越高。我国经济的快速发展,对电力需求以及环保标准不断增长,烟气脱硝技术市场发展前景巨大。选择性催化还原技术(selective catalytic reduction,SCR)在目前以及未来一段时间,仍是国际市场上的最重要的脱硝技术。本文总结了国际上现行的几种脱硝方法以及优缺点,重点介绍了SCR脱硝法三种布置方案,常用的几种催化剂以及催化剂中毒原理,总结了催化剂再生以及处理的方法。本文以SCR在某1000MW燃煤发电机组的实际应用为目标,以SCR脱硝装置的设计和烟气流场优化为核心研究内容,通过分析研究SCR脱硝系统的工艺特点、反应机理、主要设备设计原则,进行了SCR数学建模。以数学模型为基础,结合实际应用经验,通过计算得出SCR反应器、催化剂和氨区的具体设计方案。根据设计方案,绘制系统平面布置图、烟气脱硝装置结构总图、氨区平面布置图等工程图。本文基于Fluent模拟软件,针对脱硝系统流场的速度分布进行优化分析,提出优化方案。通过在反应器三个烟道弯道设置导流板,在反应器上方处设置整流格栅,经过优化后烟气的速度分布偏差系数小于15%,达到优化标准。论文研究工作基本达到了预期的设计要求,并可为进一步研究SCR系统的优化设计和运行提供一定的参考依据。
【关键词】：燃煤发电机组 脱硝 设计 优化
【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】：X773
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 选题背景及其意义10-11
• 1.2 国内外主要脱硝技术11-14
• 1.2.1 低NO_X燃烧技术11
• 1.2.2 烟气脱硝技术11-14
• 1.3 课题研究内容14-16
• 第2章 SCR法烟气脱硝概述16-28
• 2.1 SCR脱硝原理介绍16-18
• 2.1.1 NO_X生成原理16-17
• 2.1.2 SCR烟气脱硝原理17-18
• 2.2 SCR常见布置方式18-21
• 2.2.1 SCR高温高尘布置的工艺系统18-19
• 2.2.2 SCR高温低尘布置的工艺系统19-20
• 2.2.3 SCR低温低尘布置的工艺系统20
• 2.2.4 SCR脱硝系统组成及设备20-21
• 2.3 SCR催化剂21-24
• 2.3.1 SCR催化剂的分类及选择21-22
• 2.3.2 SCR催化剂的活性成分22-23
• 2.3.3 催化剂的失活23-24
• 2.3.4 SCR催化剂的再生24
• 2.4 SCR系统还原剂制备系统24-26
• 2.5 SCR脱硝效率影响因素26-27
• 2.6 本章小结27-28
• 第3章 燃煤发电机组SCR法仿真设计模型28-36
• 3.1 SCR技术基本概念28-29
• 3.1.1 脱硝效率28
• 3.1.2 空间速度28
• 3.1.3 SO_2/SO_3转化率28-29
• 3.1.4 氨逃逸率29
• 3.1.5 SCR压力损失29
• 3.2 入口烟气模型29-31
• 3.2.1 理论烟气量模型29-30
• 3.2.2 理论空气量模型30
• 3.2.3 入口烟气含水量模型30-31
• 3.2.4 入口烟气理论氮气量模型31
• 3.2.5 入口烟气含二氧化碳量模型31
• 3.2.6 入口烟气含二氧化硫量模型31
• 3.3 SCR催化剂设计参数及计算模型31-33
• 3.3.1 催化剂截面积31
• 3.3.2 面积速度31-32
• 3.3.3 催化剂体积32
• 3.3.4 催化剂高度32-33
• 3.3.5 催化剂活性33
• 3.4 SCR反应器设计参数及计算模型33-34
• 3.4.1 反应器横截面积33
• 3.4.2 反应器高度33
• 3.4.3 SCR反应器长和宽33-34
• 3.5 还原剂消耗量模型34
• 3.6 稀释风量估算34-35
• 3.7 本章小结35-36
• 第4章 燃煤发电机组SCR法烟气脱硝系统仿真设计36-52
• 4.1 燃煤发电机组SCR法设计所需的主要背景参数36-38
• 4.2 燃煤发电机组资料分析及SCR设计要求38-39
• 4.3 燃煤发电机组SCR法烟气脱硝系统的设计39-49
• 4.3.1 SCR反应器部分设计39-45
• 4.3.2 还原剂存储供应部分设计方案45-49
• 4.4 燃煤发电机组脱硝系统工程概预算49-50
• 4.4.1 燃煤发电机组脱硝系统总投资估算49
• 4.4.2 燃煤发电机组脱硝系统运行成本综合分析49-50
• 4.5 本章小结50-52
• 第5章 燃煤发电机组SCR烟气脱硝装置的仿真优化52-66
• 5.1 CFD概述52-53
• 5.1.1 Fluent软件的特点52-53
• 5.1.2 采用Fluent程序求解步骤53
• 5.2 Gambit网格构建及Fluent模拟设置53-55
• 5.2.1 Gambit网格构建53-54
• 5.2.2 Fluent模拟设置54-55
• 5.2.3 无导流板时系统的模拟结果及分析55
• 5.3 增设入口导流板后的模拟结果及分析55-59
• 5.4 SCR反应器催化剂前流场均匀性模拟优化59-65
• 5.4.1 增设整流格栅后的优化结果59-62
• 5.4.2 增设导流板后的优化结果62-65
• 5.5 本章小结65-66
• 第6章 结论与展望66-68
• 6.1 结论66-67
• 6.2 展望67-68
• 参考文献68-71
• 攻读硕士期间发表论文71-72
• 致谢72

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本文编号：686164