本文關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床鍋爐SNCR脫硝數(shù)值模擬研究

  更多相關(guān)文章： 循環(huán)流化床 數(shù)值模擬 選擇性非催化還原 非均勻入口

【摘要】：循環(huán)流化床鍋爐作為一種潔凈煤燃燒裝置被廣泛的運(yùn)用。但是隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保要求的提高,循環(huán)流化床鍋爐的NO_x原始排放濃度已經(jīng)不能滿足環(huán)保要求,加裝脫硝裝置成為了一種必然的趨勢(shì)。由于循環(huán)流化床鍋爐中有適于SNCR脫硝反應(yīng)的旋風(fēng)分離器,因此SNCR脫硝技術(shù)在循環(huán)流化床鍋爐中被普遍應(yīng)用。在實(shí)際過程中,若不考慮SNCR脫硝區(qū)域入口的速度、NO_x濃度等煙氣參數(shù)的不均勻性,會(huì)極大地影響SNCR脫硝反應(yīng)。本文以某電廠300MW循環(huán)流化床鍋爐為研究對(duì)象,采用數(shù)值模擬手段,研究爐內(nèi)燃燒過程對(duì)還原劑噴入位置、噴射量等的影響規(guī)律,并與實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行比較分析,提出具體的優(yōu)化方法。首先對(duì)循環(huán)流化床鍋爐的煤燃燒和NO_x生成進(jìn)行數(shù)值模擬,構(gòu)建了三維雙歐拉數(shù)學(xué)模型。計(jì)算結(jié)果表明,爐膛出口分三路連接三個(gè)高溫旋風(fēng)分離器,三個(gè)高溫旋風(fēng)分離器入口(即還原劑噴入點(diǎn))處,煙氣速度的不均勻性系數(shù)分別為0.22、0.26和0.26,NO_x濃度的不均勻性系數(shù)分別為0.26、0.42和0.47,煙氣速度和NO_x濃度的乘積即NO_x通量的不均勻性系數(shù)分別為0.30、0.59和0.65,呈現(xiàn)出明顯的不均勻性。在燃燒計(jì)算的基礎(chǔ)上,進(jìn)行SNCR脫硝的數(shù)值模擬。采用非均勻入口條件時(shí),以燃燒計(jì)算獲得的煙氣速度場(chǎng)和NO_x濃度場(chǎng)作為高溫旋風(fēng)分離器的入口邊界條件,當(dāng)氨氮摩爾比為1.4時(shí),計(jì)算得到的脫硝效率為61.1%,現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的氨氮摩爾比為1.4時(shí)的脫硝效率為62.7%,兩者的相對(duì)誤差為2.6%。采用均勻入口條件時(shí),以燃燒計(jì)算獲得的煙氣速度和NO_x濃度的平均值作為高溫旋風(fēng)分離器的入口邊界條件,當(dāng)氨氮摩爾比為1.4時(shí),計(jì)算得到的脫硝效率為75%,與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的脫硝效率的相對(duì)誤差為19.6%。計(jì)算結(jié)果表明,采用非均勻入口條件比采用均勻入口條件能更加準(zhǔn)確的模擬SNCR脫硝反應(yīng)。在SNCR脫硝數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上,根據(jù)高溫旋風(fēng)分離器入口煙氣參數(shù)的不均勻性,改變現(xiàn)有的還原劑噴入點(diǎn)位置和還原劑噴入量,即將高溫旋風(fēng)分離入口沿高度等分為六個(gè)截面,在每個(gè)截面的中心高度外側(cè)布置一個(gè)還原劑噴槍,根據(jù)每個(gè)截面的NO_x通量分配每個(gè)噴槍的還原劑噴入量。采用非均勻入口條件進(jìn)行模擬計(jì)算,當(dāng)氨氮摩爾比為1.4時(shí),計(jì)算得到的脫硝效率為70.5%,比改進(jìn)前的脫硝效率提高了9%以上。
【關(guān)鍵詞】：循環(huán)流化床 數(shù)值模擬 選擇性非催化還原 非均勻入口
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TK229
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 主要符號(hào)表8-12
• 第一章 緒論12-20
• 1.1 課題的研究背景及意義12-13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-18
• 1.2.1 循環(huán)流化床鍋爐基本特點(diǎn)和國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀13
• 1.2.2 循環(huán)流化床流動(dòng)和燃燒數(shù)值計(jì)算發(fā)展現(xiàn)狀13-14
• 1.2.3 NO_x生成原理14-15
• 1.2.4 NO_x控制技術(shù)15-16
• 1.2.5 循環(huán)流化床NO_x排放控制措施16-17
• 1.2.6 循環(huán)流化床SNCR脫硝實(shí)驗(yàn)及數(shù)值模擬研究發(fā)展現(xiàn)狀17-18
• 1.3 論文研究目的及內(nèi)容18-20
• 第二章 循環(huán)流化床流動(dòng)燃燒和NO_x生成的理論模型與計(jì)算方法20-32
• 2.1 基本控制方程20-21
• 2.1.1 連續(xù)性方程20
• 2.1.2 動(dòng)量守恒方程20-21
• 2.1.3 能量守恒方程21
• 2.2 顆粒受力模型21-23
• 2.3 顆粒動(dòng)理學(xué)理論及模型23-24
• 2.3.1 顆粒擬溫度方程23
• 2.3.2 顆粒壓力模型23-24
• 2.3.3 顆粒粘度模型24
• 2.4 湍流模型24-26
• 2.5 化學(xué)反應(yīng)模型26-29
• 2.5.1 煤熱解模型26-27
• 2.5.2 焦炭非均相反應(yīng)模型27-28
• 2.5.3 氣相均相反應(yīng)模型28-29
• 2.6 相間傳熱模型29-30
• 2.7 NO_x生成模型30-31
• 2.8 本章小結(jié)31-32
• 第三章 循環(huán)流化床鍋爐煤燃燒及NO_x生成的數(shù)值模擬研究32-46
• 3.1 計(jì)算模型32-34
• 3.2 邊界條件及初始值34-35
• 3.2.1 煤質(zhì)分析34
• 3.2.2 邊界條件設(shè)定34-35
• 3.3 循環(huán)流化床爐膛內(nèi)氣固兩相流的流動(dòng)特性35-38
• 3.3.1 顆粒濃度分布特性35-37
• 3.3.2 顆粒速度分布特性37-38
• 3.4 循環(huán)流化床爐膛內(nèi)燃燒特性38-40
• 3.5 循環(huán)流化床爐膛內(nèi)NO_x生成特性40-43
• 3.6 本章小結(jié)43-46
• 第四章 旋風(fēng)分離器SNCR脫硝數(shù)值模擬及優(yōu)化研究46-70
• 4.1 氣相湍流模型46-47
• 4.2 尿素溶液液滴模型47-48
• 4.2.1 顆粒的力平衡47
• 4.2.2 顆粒的湍流擴(kuò)散47-48
• 4.3 SNCR脫硝反應(yīng)模型48-50
• 4.3.1 反應(yīng)速率模型48-49
• 4.3.2 尿素液滴揮發(fā)和熱解模型49-50
• 4.3.3 SNCR反應(yīng)模型50
• 4.4 計(jì)算模型及網(wǎng)格劃分50-52
• 4.5 邊界條件設(shè)定52-53
• 4.6 現(xiàn)有SNCR脫硝系統(tǒng)數(shù)值模擬53-61
• 4.6.1 還原劑噴口布置53
• 4.6.2 基于非均勻入口的氣相流場(chǎng)模擬結(jié)果與分析53-56
• 4.6.3 基于非均勻入口的現(xiàn)有SNCR脫硝系統(tǒng)計(jì)算結(jié)果分析56-58
• 4.6.4 基于均勻入口的現(xiàn)有SNCR脫硝系統(tǒng)計(jì)算結(jié)果分析58-59
• 4.6.5 模型驗(yàn)證59-61
• 4.7 基于非均勻入口的SNCR脫硝優(yōu)化方法研究61-67
• 4.7.1 噴口布置及還原劑噴射量分配對(duì)脫硝效率的影響62-64
• 4.7.2 噴射速度及霧化粒徑對(duì)脫硝的影響64-66
• 4.7.3 氨氮摩爾比對(duì)脫硝效率的影響66-67
• 4.8 本章小結(jié)67-70
• 第五章 總結(jié)與展望70-74
• 5.1 結(jié)論70-71
• 5.2 創(chuàng)新點(diǎn)71
• 5.3 展望71-74
• 參考文獻(xiàn)74-78
• 攻讀碩士期間發(fā)表論文78-80
• 致謝80

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