活性焦联合脱硫脱硝脱汞反应塔优化设计研究

发布时间：2017-11-01 11:21

  本文关键词：活性焦联合脱硫脱硝脱汞反应塔优化设计研究

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【摘要】：近年来,由于大气污染对人类身体健康和社会活动的影响愈发严重而成为社会热点问题。其中一个主要原因是燃煤电厂及工业生产中排放出大量的二氧化硫和氮氧化物等污染物。活性焦联合脱硫脱硝脱汞系统利用活性焦颗粒的吸附催化作用,实现对烟气中多种污染物的同时去除。该系统还具有运行成本低,无二次污染等特点,拥有广阔的应用前景。本文以一个试运行中的活性焦联合脱除塔为研究对象,使用计算流体力学模拟软件Fluent进行模拟优化。模拟计算过程选取RNG k-?湍流模型进行烟气湍流模拟,使用多孔介质模型对活性焦颗粒层进行模拟。设备整体压降的模拟结果与工程实测结果误差小于5.7%,模型准确性得到验证。之后对联合脱除塔入口区域烟气分布均匀性进行优化研究。模拟比较了四种板间距和圆弧板半径不同的导流板方案,结果显示,板间距均为1.8 m,圆弧板半径均为0.4 m的导流板方案烟气均布效果最好。较没有设置导流板时,烟气的速度均匀性提升了11.48%,同时设备的整体压降降低了451 Pa。接下来,对联合脱除塔原喷氨格栅进行模拟,同时分析烟气在过渡气室的流动情况。结果显示,烟气在过渡气室X轴向上分布不均,需要在X轴向上对喷氨格栅进行优化布置。为提升氨气在活性焦层的分布均匀性,提出两种喷氨格栅优化方案。模拟比较结果显示,方案2采用的3根喷氨管,97个喷孔的喷氨格栅优化效果最好,氨气在活性焦层的均匀性提升了34.88%。此外,按照与设备运行一致的空速设计活性焦脱硝反应实验,探究氨氮比和温度对活性焦脱硝效率的影响。结果表明,当氨氮比小于1:1时,脱硝效率较低,氨氮提升至大于1:1时,脱硝反应效率有显著提升。而当氨氮比从1.5:1继续提升至2:1时,脱硝效率则几乎不再提升。反应温度从100℃到180℃范围内,随着温度升高,脱硝效率逐渐降低。实验结果对于优化实际运行工况具有参考价值。
【关键词】：活性焦 导流板 联合脱除 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】：2016
【分类号】：X701
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第1章 绪论12-26
• 1.1 中国大气污染现状12-14
• 1.2 大气污染治理技术概况14-20
• 1.2.1 烟气脱硫技术概况14-16
• 1.2.2 烟气脱硝技术概况16-17
• 1.2.3 烟气脱汞技术概况17-18
• 1.2.4 烟气除尘技术概况18-19
• 1.2.5 烟气联合净化技术概况19-20
• 1.3 计算流体力学概述20-24
• 1.3.1 计算流体力学简介20-23
• 1.3.2 计算流体力学在环境工程方面的应用23-24
• 1.4 研究目的、意义及内容24-26
• 1.4.1 研究目的及意义24-25
• 1.4.2 研究内容25-26
• 第2章 活性焦联合脱除塔数值模拟与气流均布26-41
• 2.1 活性焦联合脱除塔物理模型26-27
• 2.2 活性焦联合脱除塔数值模拟27-32
• 2.2.1 多孔介质模型29-30
• 2.2.2 湍流模型30-31
• 2.2.3 网格划分与验证31-32
• 2.2.4 模型验证32
• 2.3 模拟结果与分析32-40
• 2.3.1 导流板对烟气流动影响分析34-37
• 2.3.2 活性焦脱硫层烟气速度分布分析37-38
• 2.3.3 烟气均匀性定量分析与设备压降的研究38-40
• 2.4 本章小结40-41
• 第3章 活性焦联合脱除塔喷氨格栅优化设计研究41-53
• 3.1 喷氨装置简介41-42
• 3.2 联合脱除塔喷氨格栅模拟42-45
• 3.2.1 物理模型42
• 3.2.2 数学模型42-43
• 3.2.3 网格与边界条件43-44
• 3.2.4 模拟结果分析44-45
• 3.3 过渡气室烟气流动特点分析45-47
• 3.4 喷氨格栅模拟优化47-51
• 3.5 本章小结51-53
• 第4章 活性焦联合脱除塔脱硝反应条件优化53-59
• 4.1 实验材料与装置53-55
• 4.2 实验结果分析55-57
• 4.2.1 氨氮比对活性焦脱硝反应影响55-56
• 4.2.2 温度对活性焦脱硝反应影响56-57
• 4.3 脱硝反应模拟介绍57-58
• 4.4 本章小结58-59
• 结论与展望59-61
• 参考文献61-66
• 致谢66-67
• 附录A 攻读硕士学位期间所发表的学术论文67

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本文编号：1126610