【摘要】：《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(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(jī)組為滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保要求,大多都采用了占據(jù)市場(chǎng)主流的選擇性催化還原技術(shù)(SCR)。燃煤機(jī)組加裝SCR脫硝裝置后,由于SCR反應(yīng)器中未完全參與脫硝反應(yīng)的還原劑氨(NH3)與煙氣中S03和H20發(fā)生副反應(yīng),生成具有黏性和腐蝕性的硫酸氫銨(ABS)。ABS使空氣預(yù)熱器積灰堵塞加重,造成回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器中煙氣和空氣進(jìn)出口壓差大,爐膛壓力波動(dòng)大,嚴(yán)重影響鍋爐安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。本文結(jié)合大唐株洲電廠#3號(hào)爐實(shí)際案例,先對(duì)其SCR脫硝系統(tǒng)進(jìn)行性能試驗(yàn)和數(shù)值模擬研究,再對(duì)空氣預(yù)熱器進(jìn)行了數(shù)值模擬研究,試圖解決、治理株洲電廠空氣預(yù)熱器的積灰堵塞問題。對(duì)3號(hào)爐的SCR反應(yīng)器開展現(xiàn)場(chǎng)性能試驗(yàn)和數(shù)值模擬計(jì)算,證實(shí)了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果和數(shù)值模擬結(jié)果一致,并發(fā)現(xiàn)SCR脫硝系統(tǒng)流場(chǎng)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(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為33.3%和13%。經(jīng)過對(duì)比分析,最后得出在SCR反應(yīng)器中加裝60度傾斜角的導(dǎo)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(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差減小為13.6%,對(duì)增加催化劑壽命和減少NH3逃逸有積極作用。通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),如果控制SCR出口 NO濃度在10ppm以上時(shí),NH3逃逸濃度基本降至3 ppm,可減輕ABS造成空氣預(yù)熱器堵塞的問題。針對(duì)目前3號(hào)爐SCR系統(tǒng)NH3逃逸量大造成空氣預(yù)熱器堵塞的問題:首先對(duì)空氣預(yù)熱器中常用的4種板型換熱元件(DU、DU3E、NU、CU)分別進(jìn)行模擬計(jì)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(yīng)板型的應(yīng)用提供參考。運(yùn)用DU和NU板型模擬數(shù)據(jù),結(jié)合株洲電廠SCR脫硝出口模擬得到結(jié)果作為空氣預(yù)熱器模擬輸入?yún)?shù),對(duì)株洲電廠3號(hào)爐空氣預(yù)熱器進(jìn)行數(shù)值模擬,得到空氣預(yù)熱器的三維溫度分布,分析空氣預(yù)熱器中ABS沉積和酸性腐蝕的范圍;為避免目前ABS在空氣預(yù)熱器中跨層沉積問題,進(jìn)一步模擬研究了空氣預(yù)熱器變轉(zhuǎn)速工況、煙氣入口速度梯度分布、空氣入口溫度變化對(duì)空氣預(yù)熱器整體性能、空氣預(yù)熱器ABS沉積和腐蝕位置的影響,為運(yùn)行人員參數(shù)調(diào)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(yù)熱器運(yùn)行、結(jié)構(gòu)調(diào)整兩方面的模擬研究,使得空氣預(yù)熱器更加適應(yīng)SCR脫硝運(yùn)行,對(duì)保證SCR脫硝機(jī)組安全穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：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(yán)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(yīng)發(fā)生在裝有催化劑的反應(yīng)器內(nèi)。還原劑ＮＨ３與煙氣中的ＮＯｘ在催化劑的作用逡逑１逡逑

總會(huì)有部分ＮＨ３未參與反應(yīng)而離開ＳＣＲ系統(tǒng)，其在后續(xù)的空氣預(yù)熱器中形成逡逑具有黏性的硫酸氫銨（ＡＢＳ），并可能在轉(zhuǎn)子元件表面造成嚴(yán)重的沉積板結(jié)，難以逡逑在線清除，進(jìn)一步堵塞空氣預(yù)熱器，給運(yùn)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(shù)規(guī)范選擇性催化還原法》，（ＨＪ－５２６－２０１０），氨逃逸逡逑質(zhì)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(chǎn)實(shí)際中，為了滿足環(huán)保指標(biāo)，不降低脫硝效率基礎(chǔ)上，提出了優(yōu)化ＳＣＲ逡逑反應(yīng)器設(shè)計(jì)，通過減少氨氣逃逸以減少ＡＢＳ在空氣預(yù)熱器中的形成和沉積的方案。逡逑圖１－４回轉(zhuǎn)空氣預(yù)熱器結(jié)構(gòu)：１，７－上下梁架；２－煙氣側(cè)通道；逡逑３，６－扇形板；４－隔板；５－轉(zhuǎn)子；８－空氣分倉逡逑電站鍋爐中運(yùn)用的ＳＣＲ脫硝整體系統(tǒng)龐大復(fù)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(shí)現(xiàn)流動(dòng)與換熱計(jì)算，只需在模擬計(jì)算的劃分網(wǎng)格時(shí)，將網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)布置逡逑在黏性底層，也就是只需與壁面相鄰的第一個(gè)節(jié)點(diǎn)在充分端流區(qū)域內(nèi)。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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