基于模擬的火電廠SCR法煙氣脫硝流場(chǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究.pdf

1、我國(guó)因燃煤排放的污染物而導(dǎo)致的環(huán)境問(wèn)題日益突出。其中，氮氧化物（NOx）是近年來(lái)被廣為關(guān)注的主要大氣污染物之一。我國(guó)有65％左右的NOx是由于火電廠煤粉燃燒所產(chǎn)生的，有效地控制NOx的生成與排放已成為一個(gè)刻不容緩的任務(wù)。因此，積極研發(fā)高效低成本的脫硝技術(shù)，以滿(mǎn)足越來(lái)越嚴(yán)峻的環(huán)保要求，具有重要意義。
　　SCR法脫硝裝置對(duì)反應(yīng)器入口煙氣流場(chǎng)分布有較為嚴(yán)格的要求，特別是脫硝效率超過(guò)80%時(shí)，煙氣流場(chǎng)分布要求更為嚴(yán)格。工程設(shè)計(jì)中常由于現(xiàn)

2、場(chǎng)空間等因素的限制，SCR反應(yīng)器及入出口煙道布置困難，使反應(yīng)器入口煙氣流場(chǎng)分布偏差較大，導(dǎo)致催化劑出口NOx和NH3的濃度場(chǎng)不均勻，出現(xiàn)部分區(qū)域NOx含量很低而NH3逃逸量很大，或部分區(qū)域NH3逃逸較少但NOx含量較高的情況，這會(huì)影響系統(tǒng)總體的脫硝效果并給系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)很大的危害。對(duì)于SCR法煙氣脫硝工程設(shè)計(jì)，采用流場(chǎng)模擬實(shí)驗(yàn)研究，改善煙氣均勻度，提升脫硝效率和降低氨的逃逸很有必要。
　　基于以上原因，本論文工作以SCR煙

3、氣脫硝技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用為目標(biāo)，課題采用ANSYS軟件包模擬研究了SCR脫硝系統(tǒng)內(nèi)的流體流動(dòng)特性，研究?jī)?nèi)容主要包括確定流動(dòng)紊亂區(qū)域位置、確定導(dǎo)流板和整流裝置位置及其結(jié)構(gòu)尺寸，進(jìn)而計(jì)算各種運(yùn)行條件下（100%BMCR、75%THA和50%THA）系統(tǒng)內(nèi)速度場(chǎng)及濃度場(chǎng)的分布及壓力損失情況。通過(guò)數(shù)值模擬反復(fù)優(yōu)化導(dǎo)流葉片的形狀及位置，最終提出滿(mǎn)足現(xiàn)有技術(shù)指標(biāo)要求的導(dǎo)流板結(jié)構(gòu)。
　　搭建了1:12的物理模型試驗(yàn)臺(tái)，分別完成了SCR脫硝系統(tǒng)煙花示

4、蹤試驗(yàn)、壓損測(cè)試試驗(yàn)、玻璃微珠模擬飛灰氣固兩相特性試驗(yàn)和飛灰沉積特性試驗(yàn)等。
　　最后，通過(guò)分別完成10%BMCR、75%BMCR和50%BMCR工況下物理模型實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與 ANSYS數(shù)值模擬結(jié)果的對(duì)比分析，以最終確定SCR脫硝系統(tǒng)內(nèi)的導(dǎo)流板布置方式是合理的，并確定流向、流速、壓損、溫度等指標(biāo)的影響因素。
　　本課題研究過(guò)程取得的主要?jiǎng)?chuàng)新成果如下：
　?。?）CFD計(jì)算和冷模實(shí)驗(yàn)的結(jié)果吻合地很好，為最終確定系統(tǒng)的優(yōu)化提供

5、了理論依據(jù)和可能的解決方案，以確保在盡量減少壓力損失和防止系統(tǒng)堵灰的情況下，SCR裝置的最大運(yùn)行效率；
　?。?）總結(jié)了選擇性催化還原（SCR）脫硝裝置的結(jié)構(gòu)優(yōu)化部分設(shè)計(jì)要點(diǎn)。并針對(duì)SCR反應(yīng)器仿真試驗(yàn)和CFD計(jì)算主要存在的問(wèn)題，提出了一種對(duì)反應(yīng)物不均勻性對(duì)脫硝性能的影響，并結(jié)合本文實(shí)例給出了部分的注意要點(diǎn)；
　?。?）通過(guò)數(shù)值模擬試驗(yàn)及冷態(tài)物理模型試驗(yàn)相互印證，驗(yàn)證了數(shù)學(xué)模型的正確性，通過(guò)數(shù)學(xué)模型及物理模型結(jié)果的對(duì)比，本課