本文關(guān)鍵詞：SCR脫硝裝置結(jié)構(gòu)優(yōu)化及噴氨霧化仿真

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【摘要】：燃煤電廠的NOx排放是我國煙氣污染物治理的重點(diǎn)。選擇性催化還原(SCR)以其脫硝效率高、運(yùn)行穩(wěn)定、系統(tǒng)裝置簡單等優(yōu)點(diǎn)被廣泛采用。煙氣脫硝裝置在工程實(shí)際中需要解決的首要問題是如何使系統(tǒng)內(nèi)還原劑氨與煙氣中污染物NOx充分接觸反應(yīng),從而提高SCR系統(tǒng)的脫硝效率。本文采用模擬仿真與理論分析相結(jié)合的方法,主要工作內(nèi)容如下:首先闡述了SCR脫硝技術(shù)反應(yīng)機(jī)理,然后利用CFD軟件建立脫硝系統(tǒng)模型結(jié)構(gòu)并對其進(jìn)行仿真計算,在BMCR(鍋爐最大蒸發(fā)量)工況下,模擬分析了添加導(dǎo)流結(jié)構(gòu)(導(dǎo)流板和整流格柵)對脫硝系統(tǒng)流場和濃度場的影響。之后論證了最優(yōu)模擬方案在變工況下運(yùn)行的可行性。最后根據(jù)尿素噴氨系統(tǒng)中液滴霧化中破碎復(fù)雜過程,模擬分析了在不同噴嘴出口壓力工況下,噴嘴及出口區(qū)域流場和氨濃度場的分布。研究結(jié)果表明:脫硝系統(tǒng)內(nèi)煙氣流速和氨濃度的分布規(guī)律隨著整流格柵角度的變化不同,流速不均勻性隨角度的增大呈先降后升的趨勢,而氨濃度不均勻性隨角度的增大而減小。為兼顧流場和濃度場,同一工況下存在最佳的角度。在變負(fù)荷運(yùn)行工況時,隨著負(fù)荷的降低,角度為30°的整流格柵開始對反應(yīng)器內(nèi)流場起抑制作用,流速不均勻系數(shù)逐漸增大;而氨濃度不均勻系數(shù)隨著負(fù)荷的降低而不斷減小,利于催化還原反應(yīng)的進(jìn)行。在脫硝系統(tǒng)三個直角拐角處采用漸縮圓弧過度轉(zhuǎn)角,等間距布置3片漸縮型圓弧導(dǎo)流板;在反應(yīng)器入口水平煙道拐角處采取梯形式等間距布置3片1/4圓弧導(dǎo)流板;在SCR反應(yīng)器入口處,整流格柵與水平方向成30°,在BMCR工況下為最優(yōu)設(shè)計方案。這時第一層催化劑來流速度不均勻系數(shù)為8.27%;第一層催化劑來流氨濃度不均勻系數(shù)為9.53%。此外,該方案在不同運(yùn)行工況下均滿足技術(shù)要求,因而該方案適用于機(jī)組的變負(fù)荷運(yùn)行。在不同的噴嘴壓力條件下,增加噴嘴壓力,入口速度顯著提高,噴嘴的射程變大,但同時氣體旋流特性強(qiáng)度會減弱,噴霧錐形變小;噴霧液滴基本沿著噴嘴軸線方向呈錐形對稱分布,隨著與噴嘴距離的增大,液滴粒子逐漸減小直至破碎,且液滴的分布更加分散;當(dāng)噴嘴壓力在0.3~0.4 MPa時,霧化均勻性最好。
【關(guān)鍵詞】：SCR脫硝系統(tǒng) 組分輸運(yùn) 數(shù)值模擬 噴氨霧化 結(jié)構(gòu)優(yōu)化 不均勻性系數(shù)
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X773
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 第1章 緒論14-20
• 1.1 課題研究的背景及其意義14
• 1.2 選擇性催化還原（SCR）技術(shù)介紹14-16
• 1.2.1 SCR技術(shù)原理14-15
• 1.2.2 SCR技術(shù)的評價與發(fā)展歷史15-16
• 1.3 選擇性催化還原技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3.1 國外研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀17-18
• 1.4 論文研究的目的和主要內(nèi)容18-20
• 1.4.1 研究目的18-19
• 1.4.2 主要研究內(nèi)容19-20
• 第2章 SCR反應(yīng)機(jī)理及脫硝效率影響因素20-29
• 2.1 引言20
• 2.2 SCR脫硝化學(xué)原理20-22
• 2.3 SCR脫硝微觀反應(yīng)機(jī)理22-24
• 2.3.1 SCR脫硝反應(yīng)過程22-23
• 2.3.2 SCR脫硝反應(yīng)的動力學(xué)分析23-24
• 2.4 SCR脫硝效率的影響因素及性能評價24-27
• 2.4.1 微觀中影響脫硝反應(yīng)速率的因素24-25
• 2.4.2 宏觀中影響SCR脫硝的因素25-27
• 2.4.3 脫硝系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)27
• 2.5 本章小結(jié)27-29
• 第3章 SCR脫硝裝置的數(shù)值模擬及結(jié)構(gòu)優(yōu)化29-49
• 3.1 引言29
• 3.2 數(shù)值模擬方法29-32
• 3.2.1 模型的假設(shè)30
• 3.2.2 控制基本方程的建立30-31
• 3.2.3 湍流運(yùn)動方程31
• 3.2.4 物質(zhì)輸運(yùn)模型31
• 3.2.5 多孔介質(zhì)模型31-32
• 3.3 控制方程的離散求解32-33
• 3.3.1 離散方法及離散格式32
• 3.3.2 離散方程的求解方法32
• 3.3.3 方程求解的收斂判斷準(zhǔn)則32-33
• 3.4 SCR脫硝系統(tǒng)模型的建立33-36
• 3.4.1 SCR模型結(jié)構(gòu)33-34
• 3.4.2 脫硝模型網(wǎng)格劃分34-35
• 3.4.3 FLUENT模擬設(shè)定與參數(shù)設(shè)置35-36
• 3.5 SCR脫硝系統(tǒng)的性能評價指標(biāo)36-37
• 3.6 SCR脫硝系統(tǒng)的模擬分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化37-48
• 3.6.1 不加導(dǎo)流板脫硝系統(tǒng)的模擬分析38-40
• 3.6.2 加導(dǎo)流裝置后的脫硝系統(tǒng)的模擬分析40-48
• 3.7 本章小結(jié)48-49
• 第4章 SCR系統(tǒng)變工況模擬分析49-54
• 4.1 引言49
• 4.2 變工況參數(shù)49-50
• 4.3 模擬結(jié)果分析50-52
• 4.3.1 流場模擬結(jié)果50-51
• 4.3.2 氨濃度場模擬51
• 4.3.3 結(jié)果分析51-52
• 4.4 本章小結(jié)52-54
• 第5章 脫硝系統(tǒng)氨噴射霧化模擬54-69
• 5.1 引言54
• 5.2 SCR系統(tǒng)使用的還原劑54-57
• 5.2.1 尿素系統(tǒng)介紹54-55
• 5.2.2 噴霧模型55-57
• 5.3 霧化破碎模型57-60
• 5.3.1 泰勒類比破碎模型57-59
• 5.3.2 波動破碎模型59-60
• 5.4 噴射模擬計算60-68
• 5.4.1 噴射模擬計算60-61
• 5.4.2 進(jìn)口壓力對噴嘴噴嘴出口流場的影響61-65
• 5.4.3 進(jìn)口壓力對噴嘴噴嘴出口濃度的影響65-66
• 5.4.4 進(jìn)口壓力對噴嘴噴霧的影響66-68
• 5.5 本章小結(jié)68-69
• 第6章 結(jié)論與展望69-71
• 6.1 主要結(jié)論69
• 6.2 本文主要創(chuàng)新點(diǎn)69-70
• 6.3 本文的不足和工作展望70-71
• 參考文獻(xiàn)71-75
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文75-76
• 致謝76

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