SCR微孔催化剂烟气脱硝数值模拟与优化
发布时间：2022-02-16 12:37
相对于目前燃煤锅炉SCR烟气脱硝系统普遍采用的高灰段布置方式,低灰段布置方式可有效地防止烟气中飞灰对反应器催化剂的中毒、磨损与堵塞等问题,延长催化剂寿命,采用微孔催化剂可以大大节省催化剂用量。本文建立了SCR烟气脱硝一维模型,分析了不同结构和运行参数对脱硝性能的影响,并对SCR烟气脱硝反应器进行了三维数值模拟与优化,主要结论如下:（1）设计了SCR微孔催化剂烟气脱硝装置。在此基础上,对催化剂重要结构参数进行了分析,结合实验室一维炉出口烟气参数、超低排放及催化剂测试要求,设计了切实可行的实验室SCR脱硝方案,搭建了SCR烟气脱硝低尘布置方式中试试验台。（2）建立了基于Eley-Rideal反应机理的SCR烟气脱硝一维模型。在MATLAB平台上,通过仿真计算分析了多种结构参数及运行参数对脱硝效率的影响规律。研究发现,随着轴向距离的增加,反应物浓度降低,化学反应速率下降。在不同的工况条件下,最佳温度区间不同。在孔内流速为4.5 m/s时,最佳温度区间在610 K左右,过高或者过低的温度对脱硝性能均有不利影响。在入口浓度设置为500 mg/m3条件下,要达到78%的脱硝效...
【文章来源】：上海交通大学上海市211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景及其意义
1.2 烟气脱硝方法
1.2.1 炉内脱硝
1.2.2 锅炉尾部烟气脱硝
1.3 SCR脱硝技术研究现状
1.3.1 模拟研究
1.3.2 试验研究
1.4 本课题研究目的及主要研究内容
1.4.1 研究目的
1.4.2 主要研究内容
第二章 微通道SCR烟气脱硝实验装置设计
2.1 实际燃煤锅炉SCR脱硝装置设计
2.1.1 催化剂选型设计
2.1.2 反应器设计
2.2 实验室SCR脱硝装置设计
2.2.1 技术要求分析
2.2.2 催化剂及反应器选型设计
2.3 本章小结
第三章 SCR烟气脱硝单孔道一维数值模拟
3.1 异相催化反应
3.2 SCR一维数学模型的建立
3.2.1 一维模型
3.2.2 反应动力学参数
3.2.3 物理参数
3.3 评价方法
3.4 结果与讨论
3.4.1 模型验证
3.4.2 反应物浓度分布
3.4.3 最佳温度
3.4.4 目标NSR值
3.4.5 烟气流速对脱硝转化率的影响
3.4.6 NSR对 SO_2转化率的影响
3.4.7 流速对SO_2转化率的影响
3.5 本章小结
第四章 SCR烟气脱硝全尺寸反应器数值模拟
4.1 数值模拟方法
4.1.1 前处理
4.1.2 控制方程
4.1.3 求解器
4.2 几何模型的建立
4.3 网格生成
4.4 求解设置及评价方法
4.4.1 建模假设
4.4.2 边界条件
4.4.3 评价方法
4.5 结果分析与讨论
4.5.1 系统压降
4.5.2 速度分布
4.5.3 催化剂入口截面速度分布
4.5.4 NH_3浓度分布
4.5.5 温度分布
4.5.6 孔内流速
4.6 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 结论
5.2 创新点
5.3 展望
参考文献
附录
符号说明
致谢
攻读学位期间的学术成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]SCR反应器入口速度与氨分布不均匀性对脱硝性能的影响[J]. 李晗天,宋蔷,姚强. 中国电机工程学报. 2017(09)
[2]基于流场诊断的燃煤电站SCR系统喷氨优化及试验验证[J]. 刘国富,沈德魁,肖睿. 东南大学学报(自然科学版). 2017(01)
[3]SCR脱硝催化剂检测与性能评价实验平台的设计与建设[J]. 王康,朱林,刘涛,庄柯,姚杰,侯深. 中国电力. 2016(07)
[4]SCR烟气脱硝冷态实验及数值模拟[J]. 余廷芳,刘冉. 热力发电. 2016(06)
[5]选择性催化还原单孔催化剂数值模拟[J]. 赵大周,何胜,司风琪,徐治皋. 热力发电. 2016(04)
[6]燃煤电厂污染物超净排放的发展及现状[J]. 赵永椿,马斯鸣,杨建平,张军营,郑楚光. 煤炭学报. 2015(11)
[7]燃煤锅炉SCR烟气脱硝系统流场优化的数值模拟[J]. 朱天宇,李德波,方庆艳,陈刚. 动力工程学报. 2015(06)
[8]SCR脱硝系统烟道内流场优化[J]. 张文志,曾毅夫. 环境工程学报. 2015(02)
[9]酸性金属氧化物对锰铈氧化物催化剂脱硝温度窗口的调控作用(英文)[J]. 聂久远,吴晓东,马子然,许腾飞,司知蠢,陈磊,翁端. 催化学报. 2014(08)
[10]SCR催化剂用于高温空气燃烧脱除NOx实验[J]. 田中君,靳世平,刘政杰,黄素逸. 华中科技大学学报(自然科学版). 2014(07)
硕士论文
[1]SCR反应的数值模拟及优化研究[D]. 王桂芳.郑州大学 2016
[2]船用柴油机SCR反应器数值模拟与结构优化[D]. 薛阳.集美大学 2014
[3]蓄热式换热器烟气中选择性催化还原试验研究[D]. 郝震彪.华中科技大学 2013
[4]船用柴油机SCR催化剂选型及性能评价研究[D]. 徐月明.武汉理工大学 2012
[5]基于BP神经网络的SCR脱硝效率预测模型研究[D]. 归毅.华北电力大学 2011
本文编号：3627980
【文章来源】：上海交通大学上海市211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景及其意义
1.2 烟气脱硝方法
1.2.1 炉内脱硝
1.2.2 锅炉尾部烟气脱硝
1.3 SCR脱硝技术研究现状
1.3.1 模拟研究
1.3.2 试验研究
1.4 本课题研究目的及主要研究内容
1.4.1 研究目的
1.4.2 主要研究内容
第二章 微通道SCR烟气脱硝实验装置设计
2.1 实际燃煤锅炉SCR脱硝装置设计
2.1.1 催化剂选型设计
2.1.2 反应器设计
2.2 实验室SCR脱硝装置设计
2.2.1 技术要求分析
2.2.2 催化剂及反应器选型设计
2.3 本章小结
第三章 SCR烟气脱硝单孔道一维数值模拟
3.1 异相催化反应
3.2 SCR一维数学模型的建立
3.2.1 一维模型
3.2.2 反应动力学参数
3.2.3 物理参数
3.3 评价方法
3.4 结果与讨论
3.4.1 模型验证
3.4.2 反应物浓度分布
3.4.3 最佳温度
3.4.4 目标NSR值
3.4.5 烟气流速对脱硝转化率的影响
3.4.6 NSR对 SO_2转化率的影响
3.4.7 流速对SO_2转化率的影响
3.5 本章小结
第四章 SCR烟气脱硝全尺寸反应器数值模拟
4.1 数值模拟方法
4.1.1 前处理
4.1.2 控制方程
4.1.3 求解器
4.2 几何模型的建立
4.3 网格生成
4.4 求解设置及评价方法
4.4.1 建模假设
4.4.2 边界条件
4.4.3 评价方法
4.5 结果分析与讨论
4.5.1 系统压降
4.5.2 速度分布
4.5.3 催化剂入口截面速度分布
4.5.4 NH_3浓度分布
4.5.5 温度分布
4.5.6 孔内流速
4.6 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 结论
5.2 创新点
5.3 展望
参考文献
附录
符号说明
致谢
攻读学位期间的学术成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]SCR反应器入口速度与氨分布不均匀性对脱硝性能的影响[J]. 李晗天,宋蔷,姚强. 中国电机工程学报. 2017(09)
[2]基于流场诊断的燃煤电站SCR系统喷氨优化及试验验证[J]. 刘国富,沈德魁,肖睿. 东南大学学报(自然科学版). 2017(01)
[3]SCR脱硝催化剂检测与性能评价实验平台的设计与建设[J]. 王康,朱林,刘涛,庄柯,姚杰,侯深. 中国电力. 2016(07)
[4]SCR烟气脱硝冷态实验及数值模拟[J]. 余廷芳,刘冉. 热力发电. 2016(06)
[5]选择性催化还原单孔催化剂数值模拟[J]. 赵大周,何胜,司风琪,徐治皋. 热力发电. 2016(04)
[6]燃煤电厂污染物超净排放的发展及现状[J]. 赵永椿,马斯鸣,杨建平,张军营,郑楚光. 煤炭学报. 2015(11)
[7]燃煤锅炉SCR烟气脱硝系统流场优化的数值模拟[J]. 朱天宇,李德波,方庆艳,陈刚. 动力工程学报. 2015(06)
[8]SCR脱硝系统烟道内流场优化[J]. 张文志,曾毅夫. 环境工程学报. 2015(02)
[9]酸性金属氧化物对锰铈氧化物催化剂脱硝温度窗口的调控作用(英文)[J]. 聂久远,吴晓东,马子然,许腾飞,司知蠢,陈磊,翁端. 催化学报. 2014(08)
[10]SCR催化剂用于高温空气燃烧脱除NOx实验[J]. 田中君,靳世平,刘政杰,黄素逸. 华中科技大学学报(自然科学版). 2014(07)
硕士论文
[1]SCR反应的数值模拟及优化研究[D]. 王桂芳.郑州大学 2016
[2]船用柴油机SCR反应器数值模拟与结构优化[D]. 薛阳.集美大学 2014
[3]蓄热式换热器烟气中选择性催化还原试验研究[D]. 郝震彪.华中科技大学 2013
[4]船用柴油机SCR催化剂选型及性能评价研究[D]. 徐月明.武汉理工大学 2012
[5]基于BP神经网络的SCR脱硝效率预测模型研究[D]. 归毅.华北电力大学 2011
本文编号：3627980
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