【摘要】：《鍋爐大氣污染物排放標準》(GB 13271-2014)明確規(guī)定了 NOx的排放不高于200 mg/m3,部分地區(qū)不高于100 mg/m3,各燃煤機組為滿足日益嚴格的環(huán)保要求,大多都采用了占據(jù)市場主流的選擇性催化還原技術(SCR)。燃煤機組加裝SCR脫硝裝置后,由于SCR反應器中未完全參與脫硝反應的還原劑氨(NH3)與煙氣中S03和H20發(fā)生副反應,生成具有黏性和腐蝕性的硫酸氫銨(ABS)。ABS使空氣預熱器積灰堵塞加重,造成回轉式空氣預熱器中煙氣和空氣進出口壓差大,爐膛壓力波動大,嚴重影響鍋爐安全和經(jīng)濟運行。本文結合大唐株洲電廠#3號爐實際案例,先對其SCR脫硝系統(tǒng)進行性能試驗和數(shù)值模擬研究,再對空氣預熱器進行了數(shù)值模擬研究,試圖解決、治理株洲電廠空氣預熱器的積灰堵塞問題。對3號爐的SCR反應器開展現(xiàn)場性能試驗和數(shù)值模擬計算,證實了現(xiàn)場試驗結果和數(shù)值模擬結果一致,并發(fā)現(xiàn)SCR脫硝系統(tǒng)流場中煙氣的速度和氨濃度分布不均勻,催化劑入口截面處的速度和氨濃度的相對標準偏差分別為33.3%和13%。經(jīng)過對比分析,最后得出在SCR反應器中加裝60度傾斜角的導流板,改變靜態(tài)渦流混合器與來流煙氣成垂直角度的優(yōu)化方案。根據(jù)優(yōu)化方案,模擬得到第一層催化劑入口截面處速度的相對標準偏差減小為13.6%,對增加催化劑壽命和減少NH3逃逸有積極作用。通過試驗發(fā)現(xiàn),如果控制SCR出口 NO濃度在10ppm以上時,NH3逃逸濃度基本降至3 ppm,可減輕ABS造成空氣預熱器堵塞的問題。針對目前3號爐SCR系統(tǒng)NH3逃逸量大造成空氣預熱器堵塞的問題:首先對空氣預熱器中常用的4種板型換熱元件(DU、DU3E、NU、CU)分別進行模擬計算,獲得單元體通道截面的速度分布以及壁面的換熱系數(shù)分布,給出了換熱元件各自換熱特性、阻力特性,為相應板型的應用提供參考。運用DU和NU板型模擬數(shù)據(jù),結合株洲電廠SCR脫硝出口模擬得到結果作為空氣預熱器模擬輸入?yún)?shù),對株洲電廠3號爐空氣預熱器進行數(shù)值模擬,得到空氣預熱器的三維溫度分布,分析空氣預熱器中ABS沉積和酸性腐蝕的范圍;為避免目前ABS在空氣預熱器中跨層沉積問題,進一步模擬研究了空氣預熱器變轉速工況、煙氣入口速度梯度分布、空氣入口溫度變化對空氣預熱器整體性能、空氣預熱器ABS沉積和腐蝕位置的影響,為運行人員參數(shù)調整提供參考。本文通過優(yōu)化SCR脫硝系統(tǒng)以減少氨逃逸和空氣預熱器運行、結構調整兩方面的模擬研究,使得空氣預熱器更加適應SCR脫硝運行,對保證SCR脫硝機組安全穩(wěn)定、經(jīng)濟運行具有重要的工程應用價值。
【學位授予單位】：華北電力大學(北京)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：X773
【圖文】：

ｓｍ緩沖椅逡逑圖１－１火電常規(guī)ＳＣＲ脫硝系統(tǒng)逡逑為滿足日益嚴格環(huán)保要求，燃煤鍋爐引入ＳＣＲ脫硝系統(tǒng)，如圖１－１，ＳＣＲ脫硝逡逑反應發(fā)生在裝有催化劑的反應器內。還原劑ＮＨ３與煙氣中的ＮＯｘ在催化劑的作用逡逑１逡逑

總會有部分ＮＨ３未參與反應而離開ＳＣＲ系統(tǒng)，其在后續(xù)的空氣預熱器中形成逡逑具有黏性的硫酸氫銨（ＡＢＳ），并可能在轉子元件表面造成嚴重的沉積板結，難以逡逑在線清除，進一步堵塞空氣預熱器，給運行帶來非常大的麻煩，如圖１－３所示。根逡逑據(jù)《火電廠煙氣脫硝工程技術規(guī)范選擇性催化還原法》，（ＨＪ－５２６－２０１０），氨逃逸逡逑質量濃度不超過２．５ｍｇ／ｍ３（３．２８ＰＰＭ）。為了減少氨逃逸，降低ＡＢＳ沉積量的影響，逡逑在電廠生產實際中，為了滿足環(huán)保指標，不降低脫硝效率基礎上，提出了優(yōu)化ＳＣＲ逡逑反應器設計，通過減少氨氣逃逸以減少ＡＢＳ在空氣預熱器中的形成和沉積的方案。逡逑圖１－４回轉空氣預熱器結構：１，７－上下梁架；２－煙氣側通道；逡逑３，６－扇形板；４－隔板；５－轉子；８－空氣分倉逡逑電站鍋爐中運用的ＳＣＲ脫硝整體系統(tǒng)龐大復雜，工程上在安裝使用ＳＣＲ脫硝，逡逑均先通過ＣＦＤ模擬軟件

壁面函數(shù)法實現(xiàn)流動與換熱計算，只需在模擬計算的劃分網(wǎng)格時，將網(wǎng)格節(jié)點布置逡逑在黏性底層，也就是只需與壁面相鄰的第一個節(jié)點在充分端流區(qū)域內。這與低雷諾逡逑數(shù)模型相比，壁面函數(shù)法則大幅減少了在近壁區(qū)劃分的網(wǎng)格數(shù)，如圖２－１所示。逡逑１３逡逑

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本文編號：2785442