城市生活垃圾炉SNCR脱硝的数值模拟与试验研究

发布时间：2017-04-26 15:03

  本文关键词：城市生活垃圾炉SNCR脱硝的数值模拟与试验研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文通过数值模拟和试验研究相结合的方法,依托十二五规划中国家科技支撑计划的子课题,对700 t/d垃圾焚烧炉的燃烧过程以及SNCR脱硝过程进行了研究,了解其燃烧以及脱硝特性。首先,通过热态数值模拟获得温度场、速度场、组分场以及离散相分布,经后处理得到炉内的NO_x分布情况。探究了二次风风量、锅炉负荷以及垃圾停留时间对烟气温度的影响,分析了床层垃圾颗粒的温度和质量的变化规律,随后统计了垃圾炉的整体燃尽率。结果表明:二次风风量增加后,炉膛出口处CO_2浓度和烟温下降了;随着锅炉负荷的增大,炉膛出口处的CO_2浓度以及烟气温度都上升了,O_2和CO浓度则下降了;存在较适宜停留时间80 min,在保证垃圾炉处理量的同时又能维持较高的烟温;床层垃圾颗粒温度随床高方向逐渐升高,表明了垃圾焚烧炉单面引火的特性;沿着炉排的运行方向,大粒径颗粒质量变化要比小粒径颗粒质量变化大;垃圾焚烧炉的整体燃尽率约为88%,挥发分在炉排长度方向2 m处开始析出,焦炭则在3 m处开始燃烧,灰渣出口位置处焦炭的燃尽率约为82.87%。其次,采用了截取标高Y=14.65 m的截面并将边界条件导入新模型的方法,结合组分运输模型中的涡耗散模型对垃圾炉进行了SNCR脱硝数值模拟。考察了氨氮比、雾化粒径、雾化角度、喷射速度以及喷射角度对脱硝率的影响,得出的结论是:氨氮比越高,脱硝率也越高;当雾化粒径为500μm时,脱硝率达到了66.23%;雾化角度越大,脱硝率越低;喷射速度从15 m/s增加至40 m/s,脱硝率增加了4.83%;喷枪适当向下倾斜有助于延长还原剂在炉内的停留时间,可提高脱硝率。最后,对垃圾炉进行了SNCR脱硝试验研究,得到炉内各测点的温度分布。SNCR喷枪布置在标高为20.0 m处,采用前墙和左右墙单层的布置方式,得到的脱硝率为52.36%。
【关键词】：垃圾炉 脱硝 选择性非催化还原 数值模拟 试验研究
【学位授予单位】：中国计量学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X799.3
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-15
• 1 绪论15-27
• 1.1 课题研究背景及意义15-16
• 1.2 氮氧化物的危害及控制16-21
• 1.2.1 氮氧化物的生成机理16-17
• 1.2.2 氮氧化物的危害17-18
• 1.2.3 氮氧化物的控制18-21
• 1.3 垃圾焚烧炉概述21-22
• 1.3.1 垃圾焚烧炉的分类及特点21-22
• 1.3.2 垃圾焚烧炉氮氧化物的控制排放22
• 1.4 国内外研究现状22-26
• 1.4.1 垃圾焚烧炉燃烧过程数值模拟现状22-24
• 1.4.2 烟气的SNCR脱硝技术研究现状24-26
• 1.5 本文研究目的和内容26-27
• 2 垃圾炉炉内燃烧过程的数值模拟27-48
• 2.1 前言27
• 2.2 垃圾焚烧炉模型的建立27-29
• 2.2.1 锅炉概况27-28
• 2.2.2 几何模型与网格划分28-29
• 2.3 数值计算模型29-31
• 2.3.1 燃烧计算模型29-31
• 2.3.2 NO_x生成模型31
• 2.4 计算条件31-32
• 2.5 垃圾焚烧炉的热态模拟结果32-46
• 2.5.1 温度场分布32-33
• 2.5.2 速度场分布33-34
• 2.5.3 组分场分布34-37
• 2.5.4 离散相分布37-38
• 2.5.5 二次风风量调整的影响38-40
• 2.5.6 负荷变化的影响40-41
• 2.5.7 垃圾停留时间的影响41-42
• 2.5.8 床层垃圾颗粒的温度变化42-43
• 2.5.9 床层垃圾颗粒的质量变化43-44
• 2.5.10 燃尽率计算44-46
• 2.6 本章小节46-48
• 3 垃圾炉炉内SNCR过程的数值模拟48-61
• 3.1 前言48
• 3.2 SNCR喷枪系统设计48-49
• 3.2.1 喷枪布置方案48
• 3.2.2 考核指标48-49
• 3.3 计算区域49-51
• 3.3.1 网格划分与边界条件49-50
• 3.3.2 数值计算模型50-51
• 3.3.3 温度场和NO_x分布51
• 3.4 垃圾焚烧炉SNCR脱硝模拟结果51-59
• 3.4.1 氨氮比的影响51-53
• 3.4.2 雾化粒径的影响53-55
• 3.4.3 雾化角度的影响55-57
• 3.4.4 喷射速度的影响57-58
• 3.4.5 喷射角度的影响58-59
• 3.5 本章小节59-61
• 4 垃圾炉SNCR过程试验研究61-68
• 4.1 前言61
• 4.2 试验对象61-62
• 4.3 炉内温度的测试与比对62-63
• 4.4 试验方案的设计63-65
• 4.5 SNCR试验设备65
• 4.6 脱硝试验与模拟的比对65-67
• 4.7 本章小节67-68
• 5 结论与展望68-70
• 5.1 全文总结68-69
• 5.2 今后研究展望69-70
• 参考文献70-72
• 作者简介72

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