按照我國目前的能源結(jié)構(gòu)來說,在未來一段時(shí)間內(nèi)以火電為主的格局不會(huì)有很大變化。燃煤電站尾部煙氣中的NO_x是人為NO_x源的主要來源之一,掌握其反應(yīng)原理并實(shí)現(xiàn)對該類大氣污染物排放的有效控制是落實(shí)節(jié)能減排的一種體現(xiàn)。作為當(dāng)今的主流技術(shù),SCR因其效率高且使用方面較為成熟在國內(nèi)外的火電廠煙氣脫硝當(dāng)中得到了廣泛應(yīng)用。利用CFD仿真分析技術(shù)對SCR脫硝系統(tǒng)建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型并組織模擬,不但速度快而且節(jié)省成本,依靠模擬結(jié)果還能夠?yàn)闊煹澜Y(jié)構(gòu)及其內(nèi)部均流部件的選型、噴氨格柵、整流格柵等裝置的合理設(shè)計(jì)提供參考。本文以某電廠1000 MW塔式鍋爐的SCR脫硝系統(tǒng)為研究對象,針對其首層催化劑速度場和濃度場偏差系數(shù)較大的問題,建立了其SCR脫硝系統(tǒng)的三維模型,并借助數(shù)值模擬研究了該系統(tǒng)雙變截面煙道處導(dǎo)流板的布置方式對流場的影響規(guī)律。模擬結(jié)果表明:原始SCR系統(tǒng)受雙變截面煙道結(jié)構(gòu)尺寸的影響,通過反復(fù)優(yōu)化設(shè)計(jì)該處導(dǎo)流板的布置方式,煙氣流經(jīng)該區(qū)域時(shí)依舊存在邊界層脫離現(xiàn)象,無法沿左側(cè)壁面的傾斜方向流動(dòng)。在此基礎(chǔ)上,提出了兩種煙道結(jié)構(gòu)的改造方案,并從相對標(biāo)準(zhǔn)偏差、系統(tǒng)壓降和飛灰磨損幾個(gè)方面對兩種方案的模擬結(jié)果做定性及定量比較。對比結(jié)果發(fā)現(xiàn),按照方案1改造后,通過將原始SCR系統(tǒng)的雙變截面煙道拆分為X方向和Z方向2個(gè)單變截面煙道,流場均勻性優(yōu)化效果較方案2更為顯著。在對SCR脫硝系統(tǒng)流場優(yōu)化的基礎(chǔ)上,合理地設(shè)計(jì)噴氨格柵的位置和尺寸是改善煙氣與氨均勻混合的有效措施。通過采用不添加化學(xué)反應(yīng)的Species Transport模型模擬NH_3在煙氣中的混合及擴(kuò)散,分別考察了煙道長度方向和寬度方向的噴嘴至壁面的距離(即X方向和Z方向噴嘴間距)及相鄰支管噴嘴間距對首層催化劑氨濃度分布的影響規(guī)律,確定出了最優(yōu)的噴氨格柵尺寸。然后,通過采取分區(qū)噴氨的優(yōu)化方式,經(jīng)反復(fù)模擬及調(diào)整各分區(qū)的噴嘴噴射流速,實(shí)現(xiàn)了還原劑與NO_x的最佳湍流混合,NH_3的濃度分布偏差系數(shù)降至2.24%,保證了催化劑各通道內(nèi)脫硝反應(yīng)的均勻進(jìn)行。脫硝系統(tǒng)內(nèi)的煙氣中常攜有大量飛灰顆粒,這對導(dǎo)流葉片及催化劑層的磨損會(huì)產(chǎn)生較大影響,長時(shí)間運(yùn)行容易造成導(dǎo)流失效,從而影響脫硝效率。本文通過采用DPM模型對飛灰顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行追蹤,并監(jiān)測各組導(dǎo)流板壁面的磨損與沉積情況,以便預(yù)測磨損發(fā)生的部位及磨損速率的具體大小,為導(dǎo)流板的防磨措施提供參考。
【學(xué)位單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：X773
【部分圖文】：

華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文1.2 氮氧化物控制技術(shù)1.2.1 NOx產(chǎn)生機(jī)理目前，燃煤電站煤粉燃燒產(chǎn)生的 NOx中以一氧化氮為主（約占 90%），是燃煤電站 NOx的生成與排放量的主要因素，而對于二氧化氮（NO2）及少量的 N2O等，因其所占比例很低，通�？紤]較少。目前，關(guān)于 NOx的形成機(jī)理主要分以下 3 種[12]：（1）熱力型 NOx熱力型NOx是由供入爐膛空氣中的氮在高溫條件下與O發(fā)生反應(yīng)而生成的其生成量不僅與反應(yīng)區(qū)內(nèi)的溫度及反應(yīng)物濃度有關(guān)，還與燃燒氣體在爐膛內(nèi)的停留時(shí)間密切相關(guān)，其中溫度的作用最明顯。圖 1-1 說明了不同類型 NOx的生成量與溫度的關(guān)系。

圖 1-2 燃料型 NOx的生成隨燃燒溫度變化情況（3）快速型 NOx該類 NOx的形成通常發(fā)生在燃料為碳?xì)浠衔锴覞舛容^大的情況下，少量分子 N 在反應(yīng)區(qū)內(nèi)經(jīng)中間產(chǎn)物迅速轉(zhuǎn)化而成，其轉(zhuǎn)化率與過程中的空氣過剩條件和溫度水平有關(guān)。在正常爐膛溫度下，該部分?jǐn)?shù)量很少，可以不予考慮。1.2.2 影響 NOx生成的因素（1）鍋爐燃料特性煤炭燃燒過程中 NOx生成量的多少與煤炭揮發(fā)分中各元素比的大小有關(guān)，例如：NOx的排放量與氧/氮（O/N）成正比關(guān)系；即使在相同 O/N 比值條件下其轉(zhuǎn)化率還與 α 有關(guān)，α 越大，轉(zhuǎn)化率越高，NOx排放量最終增加，見圖 1-3。此外，NOx的排放水平還受硫/氮（S/N）比的影響，硫元素在氧化時(shí)會(huì)參與競爭氮氧化物的排放量會(huì)隨著二氧化硫排放量的增加而減少。

圖 1-2 燃料型 NOx的生成隨燃燒溫度變化情況3）快速型 NOx該類 NOx的形成通常發(fā)生在燃料為碳?xì)浠衔锴覞舛容^大的情況下，少子 N 在反應(yīng)區(qū)內(nèi)經(jīng)中間產(chǎn)物迅速轉(zhuǎn)化而成，其轉(zhuǎn)化率與過程中的空氣過剩和溫度水平有關(guān)。在正常爐膛溫度下，該部分?jǐn)?shù)量很少，可以不予考慮。.2.2 影響 NOx生成的因素1）鍋爐燃料特性煤炭燃燒過程中 NOx生成量的多少與煤炭揮發(fā)分中各元素比的大小有關(guān)如：NOx的排放量與氧/氮（O/N）成正比關(guān)系；即使在相同 O/N 比值條件轉(zhuǎn)化率還與 α 有關(guān)，α 越大，轉(zhuǎn)化率越高，NOx排放量最終增加，見圖 1-外，NOx的排放水平還受硫/氮（S/N）比的影響，硫元素在氧化時(shí)會(huì)參與競氧化物的排放量會(huì)隨著二氧化硫排放量的增加而減少。
【參考文獻(xiàn)】

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1 趙大周;王傳奇;司風(fēng)琪;徐治皋;;多變截面選擇性催化還原系統(tǒng)噴氨方式數(shù)值模擬[J];熱力發(fā)電;2015年12期

2 潘伶;楊沛山;曹友洪;;SCR脫硝反應(yīng)器煙道內(nèi)部流場的數(shù)值模擬與優(yōu)化[J];環(huán)境工程學(xué)報(bào);2015年06期

3 張文志;曾毅夫;;SCR脫硝系統(tǒng)煙道內(nèi)流場優(yōu)化[J];環(huán)境工程學(xué)報(bào);2015年02期

4 余剛;;SCR煙氣脫硝技術(shù)中數(shù)值模擬方法的應(yīng)用及展望[J];稀有金屬與硬質(zhì)合金;2014年05期

5 芶永桃;張饒;陳琴;;氮氧化物排放現(xiàn)狀及防治對策分析[J];瀘天化科技;2014年02期

6 馮加星;;煙氣中飛灰對選擇性催化還原法(SCR)煙氣脫硝催化劑的影響[J];廣東化工;2014年10期

7 凌忠錢;曾憲陽;胡善濤;周昊;岑可法;;電站鍋爐SCR煙氣脫硝系統(tǒng)優(yōu)化數(shù)值模擬[J];動(dòng)力工程學(xué)報(bào);2014年01期

8 蔣春來;許艷玲;楊金田;宋曉琿;;“十二五”氮氧化物總量減排中期評估與對策探討[J];環(huán)境保護(hù);2013年19期

9 湯元強(qiáng);吳國江;趙亮;;SCR脫硝系統(tǒng)噴氨格柵優(yōu)化設(shè)計(jì)[J];熱力發(fā)電;2013年03期

10 朱玲;;煙氣脫氮技術(shù)在氮氧化物總量減排中的應(yīng)用研究[J];環(huán)境監(jiān)控與預(yù)警;2013年01期

本文編號：2876009