【摘要】：本課題以某水泥廠生產(chǎn)線的SCR建設(shè)項目作為研究對象,主要針對SCR設(shè)備內(nèi)部速度場分布不均勻的問題進(jìn)行了流場模擬研究,并確定設(shè)計方案。以數(shù)值模擬結(jié)果中催化劑入口平面氣速分布均勻性指數(shù)值γ_1高于0.9000,物理模型實驗催化劑入口面氣速分布相對標(biāo)準(zhǔn)偏差值CV小于15%、氣流偏轉(zhuǎn)角低于10°為設(shè)計目標(biāo)。首先對SCR設(shè)備結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化,將原來的π型SCR頂部構(gòu)件改造成楔形,并比較了在不安裝內(nèi)部流場優(yōu)化構(gòu)件的情況下,兩種類型的SCR設(shè)備內(nèi)部流場分布情況的優(yōu)劣。結(jié)果表明,楔形頂部構(gòu)件對SCR設(shè)備內(nèi)部流場分布均勻性的影響優(yōu)于π型,將倒角縱向高度?H調(diào)整為650 mm時,楔形SCR反應(yīng)器催化劑入口截面氣速分布均勻性最好,γ_1值由原本π型SCR裝置中的0.6882提升至0.7389,優(yōu)化效果明顯。對?H=650 mm的楔形SCR裝置第一彎道處的流場采用加裝導(dǎo)流板的方式進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。用幾何相似的思路對導(dǎo)流板的形態(tài)進(jìn)行設(shè)計;通過等間距布置導(dǎo)流板來確定有利導(dǎo)流板的片數(shù)及布置形式;進(jìn)而通過對風(fēng)道截面風(fēng)量的研究,調(diào)整導(dǎo)流板布置間距,達(dá)到更好的流場優(yōu)化效果。經(jīng)模擬發(fā)現(xiàn),以氣流量均勻切分的方式“平直式”布置3片直弧直形導(dǎo)流板的設(shè)計方案P對于γ_1值的提升最大,催化劑床層上游截面均勻性指數(shù)值達(dá)到了0.7862。由于SCR頂部楔形構(gòu)件具有導(dǎo)流作用,因此在SCR頂部構(gòu)件內(nèi)加裝導(dǎo)流板的必要性降低,故在方案P的基礎(chǔ)上,優(yōu)先對整流器布置進(jìn)行了研究。經(jīng)研究表明,整流器是對催化劑入口截面的氣流具有最直接有效的優(yōu)化方式,當(dāng)整流器為“斜頂型”布置形式,整流柵頂部連線與楔形構(gòu)件外部倒角終點間數(shù)值距離?l=0 mm時,整流器可消除渦流現(xiàn)象。?l=0 mm,有效整流長度為300 mm,整流柵的柵板間距為100 mm的斜頂型整流柵和與之同型的格柵孔為100 mm×100 mm的斜頂型整流格柵γ_1值分別達(dá)到了0.9226和0.9310,達(dá)到了數(shù)模設(shè)計要求。經(jīng)物理模型驗證,確定整流器為整流格柵的設(shè)計方案可以達(dá)到催化劑入口截面氣速分布CV值低于15%,運用飄帶實驗對整流格柵下方的氣流方向進(jìn)行分析,其最大氣流偏向較低于10°,達(dá)到了總體設(shè)計目標(biāo)。而同樣達(dá)到數(shù)模設(shè)計目標(biāo)的整流柵設(shè)計方案在物理模型驗證中未達(dá)到工程設(shè)計標(biāo)準(zhǔn),這一結(jié)論表現(xiàn)出了物模驗證實驗的必要性。
【圖文】：

圖 1-1 為新型干法水泥窯爐生產(chǎn)系統(tǒng)及 NOx生成示意圖，由圖中觀察可知水泥窯中 NOx的主要產(chǎn)生于回轉(zhuǎn)窯和分解爐兩處。分解爐和窯尾上升管道區(qū)域，燃料燃燒后的溫度一般為 950℃~1200℃，，此溫度范圍不會產(chǎn)生熱力型 NOx，但由于分解爐內(nèi)的溫度主要在 800℃～900℃，有利于生成燃料型 NOx；回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的溫度相對較高，最高氣體溫度可達(dá)到 2200℃，因此除產(chǎn)生燃料型 NOx外，還會大量生成熱力型 NOx[18]。

圖 1-2 SCR 反應(yīng)原理Fig.1-2 The reaction theory of SCR（2）SCR 工藝的布置形式根據(jù)煙氣的特點，SCR 脫硝工藝可以有不同的布置方式，主要分為以下三種：高塵布置(HD)、低塵布置(LD)以及尾部布置(TE)[27-28]。(a) 高塵布置(HD)如圖 1-3 所示，高塵布置是將 SCR 反應(yīng)器直接安裝在鍋爐之后，空氣預(yù)熱器前。此布置方法目的是想充分利用較高的煙氣溫度，使脫硝催化劑可以達(dá)到最佳的活性。但是由于含有較高的灰塵及其他有毒成分，會導(dǎo)致催化劑的中毒及磨損。(b) 低塵布置(LD)如圖 1-4 所示，低塵布置是將 SCR 反應(yīng)裝置安裝在除塵器之后，脫硫塔前。經(jīng)過除塵器后煙氣中的灰塵減少，且煙氣溫度有所降低，導(dǎo)致催化劑容易受到 SO2影響。
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：X781.5

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2610128