某660MW火电机组SCR烟气脱硝系统结构优化和模拟研究
发布时间：2020-12-27 14:02
随着社会经济的高速发展,社会用电量越来越大,而目前主要的发电方式依然是燃煤火力发电。燃煤火力发电产生很多大气污染物,其中包括氮氧化物（NOx）。国家2012年实施的《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）规定,目前新建及现有火电机组排放的NOx限值为100mg/m3。根据此标准,各大火电机组必须采用烟气脱硝技术,加装烟气脱硝设备,以达到国家规定的NOx排放标准。选择性催化还原（SCR）技术是目前火电机组应用广泛的烟气脱硝技术,本文介绍了NOx控制技术、国内外学者对SCR的研究现状、SCR反应原理及SCR脱硝系统的结构。以某660MW火电机组的SCR脱硝系统作为研究对象,使用STAR-CCM+软件对该SCR脱硝系统进行几何建模、网格划分、数值模拟与优化。在燃煤锅炉BMCR工况下,通过改变SCR脱硝系统整流格栅上方第二块导流板底部与整流格栅的距离L,模拟分析L取值变化对SCR脱硝系统的影响。当L逐渐增大时,第一层催化剂入口水平面的速度分布标准偏差系数和第二层催化剂出口水平面的NO浓度标准偏差系数先减小后增大,且在L为250mm时取得最小值7.52%与8...
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
SCR脱硝系统的工艺流程图
（b）波纹式催化剂 （c）板式催化剂图 2-4 催化剂的常见类型蜂窝式催化剂的端面为蜂窝状，多为长方体结构，蜂窝的孔道贯穿于长方体的长度方向，通常采用标准化设计，具有模块化、长度易于控制、相对质量轻、比表面积大、回收利用率高等特点。蜂窝式催化剂在全球 SCR 催化剂市场具有60%以上的市场份额，其主要的供应商为美国的 Cometech 公司、韩国 SK 公司等。波纹式催化剂通常由直板与波纹板交替叠加而成，采用陶瓷板或玻璃纤维板作为基材，浸渍烧结成型，优点是压降较小、比表面积大，其主要供应商为日本的 Hitachi Zosen 公司和丹麦的 Haldor Topsoe 公司。板式催化剂采用金属板作为金基材，浸渍烧结成型，通常使用不锈钢材料作为载体，活性材料运载在不锈钢材料上。具有较高的高尘环境适应力，但其比表面积小。在全球 SCR 催化剂市场占有大约 25%的市场份额，其主要供应商为日本的 BHK 公司和德国的 Argilon公司[53-54]。SCR 脱硝系统的 NOx 和氨气的反应，是在反应器内的催化剂层完成的。其主要的反应过程为：
溶解于水中，保存于储罐中，且需要加热储罐，进而蒸发氨水成氨气。商业使用的氨水通常为浓度 20%～30%的氨水，使用罐体储存，体积大，质量重，且蒸发过程需要消耗大量的电力。因此，综合比较，火电厂的 SCR 脱硝系统通常使用液氨作为还原剂。液氨通常存放在球形或圆柱形的压力容器内，不同于蓝色氧气瓶，液氨储罐通常为黄色，常见的液氨储罐如图 2-5 所示。经喷嘴喷入 SCR 脱硝系统与烟气混合并发生催化还原反应的通常为氨气而非液氨，因此，需要对液氨进行气化。液氨储罐内的液氨通过出料管至气化器，再气化为氨气。氨气是一种无色、有刺激性气味的气体，低浓度的氨对眼睛和潮湿的皮肤能迅速产生刺激作用，高浓度的氨气对眼睛有强刺激性，可引起疼痛和烧伤，且扩散到空气中将造成空气污染，因此，气化后的氨气必须与空气进行一定程度的混合，以稀释氨气，通常是将氨气的浓度控制在 5%以内。混合后的氨气和空气的混合气体通过喷嘴进入 SCR 脱硝系统，与烟气在静态混合器中充分混合，经过管道中的导流板和 SCR 反应器上方的整流格栅，进入 SCR 反应器的催化剂层，在催化剂的催化作用下，与烟气中的 NOx 发生催化还原反应[56]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]烟煤空气分级燃烧降低NO_x排放试验研究[J]. 王小鹏,王明昊. 锅炉制造. 2018(04)
[2]2017年全社会用电量同比增长6.6%[J]. 中国能源. 2018(02)
[3]北京巴威“W”型火焰锅炉低氮燃烧器改造探讨[J]. 王波,赵雄. 贵州电力技术. 2017(02)
[4]燃煤机组SCR脱硝系统氨氮混合优化[J]. 吕太,赵学葵,王潜. 热力发电. 2016(07)
[5]水泥窑三次风分级燃烧脱硝应用技术[J]. 武晓萍,陶从喜,彭学平,朱金波,郭涛,陈昌华,代中元. 水泥. 2016(03)
[6]火电机组引风机钢支架平移的有限元分析[J]. 孙晔文,蔡东升,庄海清,徐志波. 华电技术. 2015(03)
[7]SCR烟气脱硝技术中数值模拟方法的应用及展望[J]. 余刚. 稀有金属与硬质合金. 2014(05)
[8]氮氧化物排放现状及防治对策分析[J]. 芶永桃,张饶,陈琴. 泸天化科技. 2014(02)
[9]玻璃熔窑SCR脱硝催化剂的选型与布置[J]. 张志刚,史薇. 建材世界. 2014(01)
[10]电站锅炉SCR烟气脱硝系统优化数值模拟[J]. 凌忠钱,曾宪阳,胡善涛,周昊,岑可法. 动力工程学报. 2014(01)
博士论文
[1]制度—政策—技术交互下的电力转型理论与规划方法研究[D]. 徐燕.华北电力大学(北京) 2016
[2]中国环境质量评价方法及实证研究[D]. 郭天配.东北财经大学 2010
硕士论文
[1]燃煤电厂脱硝技术的发展和NO_x超低排放改造研究[D]. 张亮.南京理工大学 2019
[2]雾霾治理中地方政府履责探究[D]. 孙超男.南京工业大学 2018
[3]负载型催化剂催化燃烧含有机硫化合物废气的研究[D]. 高松.北京化工大学 2018
[4]霍林河坑口电厂脱硝改造及优化设计[D]. 王博.华北电力大学 2018
[5]燃煤电厂SCR脱硝烟道流场均匀性研究[D]. 石磊.南京理工大学 2018
[6]单元机组脱硝控制系统自抗扰控制算法应用研究[D]. 吕超.华北电力大学 2018
[7]河北省燃煤电厂大气污染物排放标准及可行性研究[D]. 崔晓晔.河北科技大学 2018
[8]320MW燃煤机组环保综合改造应用研究[D]. 钟玉莹.华南理工大学 2018
[9]YK公司火电厂环保数据在线监测项目开发研究[D]. 任玉志.郑州大学 2017
[10]660MW火电机组SCR脱硝系统性能优化数值模拟研究[D]. 朱洪震.南昌大学 2015
本文编号：2941868
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
SCR脱硝系统的工艺流程图
（b）波纹式催化剂 （c）板式催化剂图 2-4 催化剂的常见类型蜂窝式催化剂的端面为蜂窝状，多为长方体结构，蜂窝的孔道贯穿于长方体的长度方向，通常采用标准化设计，具有模块化、长度易于控制、相对质量轻、比表面积大、回收利用率高等特点。蜂窝式催化剂在全球 SCR 催化剂市场具有60%以上的市场份额，其主要的供应商为美国的 Cometech 公司、韩国 SK 公司等。波纹式催化剂通常由直板与波纹板交替叠加而成，采用陶瓷板或玻璃纤维板作为基材，浸渍烧结成型，优点是压降较小、比表面积大，其主要供应商为日本的 Hitachi Zosen 公司和丹麦的 Haldor Topsoe 公司。板式催化剂采用金属板作为金基材，浸渍烧结成型，通常使用不锈钢材料作为载体，活性材料运载在不锈钢材料上。具有较高的高尘环境适应力，但其比表面积小。在全球 SCR 催化剂市场占有大约 25%的市场份额，其主要供应商为日本的 BHK 公司和德国的 Argilon公司[53-54]。SCR 脱硝系统的 NOx 和氨气的反应，是在反应器内的催化剂层完成的。其主要的反应过程为：
溶解于水中，保存于储罐中，且需要加热储罐，进而蒸发氨水成氨气。商业使用的氨水通常为浓度 20%～30%的氨水，使用罐体储存，体积大，质量重，且蒸发过程需要消耗大量的电力。因此，综合比较，火电厂的 SCR 脱硝系统通常使用液氨作为还原剂。液氨通常存放在球形或圆柱形的压力容器内，不同于蓝色氧气瓶，液氨储罐通常为黄色，常见的液氨储罐如图 2-5 所示。经喷嘴喷入 SCR 脱硝系统与烟气混合并发生催化还原反应的通常为氨气而非液氨，因此，需要对液氨进行气化。液氨储罐内的液氨通过出料管至气化器，再气化为氨气。氨气是一种无色、有刺激性气味的气体，低浓度的氨对眼睛和潮湿的皮肤能迅速产生刺激作用，高浓度的氨气对眼睛有强刺激性，可引起疼痛和烧伤，且扩散到空气中将造成空气污染，因此，气化后的氨气必须与空气进行一定程度的混合，以稀释氨气，通常是将氨气的浓度控制在 5%以内。混合后的氨气和空气的混合气体通过喷嘴进入 SCR 脱硝系统，与烟气在静态混合器中充分混合，经过管道中的导流板和 SCR 反应器上方的整流格栅，进入 SCR 反应器的催化剂层，在催化剂的催化作用下，与烟气中的 NOx 发生催化还原反应[56]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]烟煤空气分级燃烧降低NO_x排放试验研究[J]. 王小鹏,王明昊. 锅炉制造. 2018(04)
[2]2017年全社会用电量同比增长6.6%[J]. 中国能源. 2018(02)
[3]北京巴威“W”型火焰锅炉低氮燃烧器改造探讨[J]. 王波,赵雄. 贵州电力技术. 2017(02)
[4]燃煤机组SCR脱硝系统氨氮混合优化[J]. 吕太,赵学葵,王潜. 热力发电. 2016(07)
[5]水泥窑三次风分级燃烧脱硝应用技术[J]. 武晓萍,陶从喜,彭学平,朱金波,郭涛,陈昌华,代中元. 水泥. 2016(03)
[6]火电机组引风机钢支架平移的有限元分析[J]. 孙晔文,蔡东升,庄海清,徐志波. 华电技术. 2015(03)
[7]SCR烟气脱硝技术中数值模拟方法的应用及展望[J]. 余刚. 稀有金属与硬质合金. 2014(05)
[8]氮氧化物排放现状及防治对策分析[J]. 芶永桃,张饶,陈琴. 泸天化科技. 2014(02)
[9]玻璃熔窑SCR脱硝催化剂的选型与布置[J]. 张志刚,史薇. 建材世界. 2014(01)
[10]电站锅炉SCR烟气脱硝系统优化数值模拟[J]. 凌忠钱,曾宪阳,胡善涛,周昊,岑可法. 动力工程学报. 2014(01)
博士论文
[1]制度—政策—技术交互下的电力转型理论与规划方法研究[D]. 徐燕.华北电力大学(北京) 2016
[2]中国环境质量评价方法及实证研究[D]. 郭天配.东北财经大学 2010
硕士论文
[1]燃煤电厂脱硝技术的发展和NO_x超低排放改造研究[D]. 张亮.南京理工大学 2019
[2]雾霾治理中地方政府履责探究[D]. 孙超男.南京工业大学 2018
[3]负载型催化剂催化燃烧含有机硫化合物废气的研究[D]. 高松.北京化工大学 2018
[4]霍林河坑口电厂脱硝改造及优化设计[D]. 王博.华北电力大学 2018
[5]燃煤电厂SCR脱硝烟道流场均匀性研究[D]. 石磊.南京理工大学 2018
[6]单元机组脱硝控制系统自抗扰控制算法应用研究[D]. 吕超.华北电力大学 2018
[7]河北省燃煤电厂大气污染物排放标准及可行性研究[D]. 崔晓晔.河北科技大学 2018
[8]320MW燃煤机组环保综合改造应用研究[D]. 钟玉莹.华南理工大学 2018
[9]YK公司火电厂环保数据在线监测项目开发研究[D]. 任玉志.郑州大学 2017
[10]660MW火电机组SCR脱硝系统性能优化数值模拟研究[D]. 朱洪震.南昌大学 2015
本文编号：2941868
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