学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

SCR脱硝反应器物理场特性研究与结构优化设计

作　者: 罗睿
导　师: 陈冬林
学　校: 长沙理工大学
专　业: 热能工程
关键词: 选择性催化还原(SCR) 脱硝反应器均流模拟
分类号: X773
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 47次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

燃煤电站选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction ,SCR)法烟气脱硝技术以其效率高、技术成熟,在目前乃至今后相当长时间内成为国际上的主流技术。衡量SCR脱硝性能的两个重要指标是脱硝率和氨逃逸率,其很大程度上取决于进入催化剂床层之前氮氧化物和还原剂混合浓度及速度分布的均匀程度。本研究课题针对现有火电厂SCR烟气脱硝反应器内催化剂前端烟气与氨混合不均的技术难题,设计了一种研究各种负荷工况下不同导流板结构与布置对反应器内烟气流场、氨及飞灰浓度场等影响的实验模型。本脱硝系统物理模拟实验模型基于相似原理,在满足几何相似、雷诺相似等相似准则的前提下,以某燃煤电站600MW机组SCR脱硝反应器初步设计方案为原型按10∶1的比例缩小,以此缩小的模型研究实体系统烟气流动特性、压力降、烟气与氨混合特性、导流板结构与布置方式,指导实体系统的设计与运行。本实验模型采用模块化结构,还能模拟不同容量、不同燃烧方式、不同煤种燃煤锅炉烟气脱硝反应器内的多种物理场,并可同时进行定量测试、自动数据采集与分析、可视化观察,能对大型燃煤锅炉SCR烟气脱硝反应器的优化设计提供很好的参考。依托所设计的SCR烟气脱硝反应器实验模型,对SCR烟气脱硝反应器内不同工况、不同导流板结构与布置、不同催化剂层结构和阻力下,烟气流动情况、氨喷射与混合情况、飞灰分布情况以及反应器内压降等进行模拟和测试,得到了各种工况及飞灰含量下,导流板、氨喷嘴、整流栅等均流装置对反应器内物理场的影响规律。为研究SCR脱硝反应器内导流板的不同布置方式对烟气流场以及NH3浓度分布的影响,还基于Fluent软件对SCR脱硝反应器内的烟气流动情况、氨喷射及浓度分布情况和烟道内压力分布情况进行了数值模拟。以数值模拟验证物理模拟实验的准确性,同时以物理模拟实验的结论为指导,对SCR脱硝过程进行各种参数条件及结构布置下数值模拟研究,在保证准确性的同时达到简化研究的目的,省去了物理模拟实验研究过程中大量人力物力的耗费。经物理模拟与数值模拟的对比研究,本课题得到了一种600MW燃煤机组SCR脱硝反应器的结构优化布置方式,该结构布置能使脱硝催化剂前端截面上的烟气流动速度分布标准差小于14%,氨浓度分布标准差小于5%,飞灰分布均匀,保证了较高的脱硝率和较低的氨逃逸率,达到了国内领先的水平。

全文目录

摘要 5-6Abstract 6-11第一章绪论 11-19 1.1 研究背景 11-12 1.2 烟气脱硝技术概况 12-13 1.3 SCR 技术应用现状 13-14 1.4 SCR 烟气脱硝技术国内外研究现状 14-18 1.4.1 催化剂研究现状 15-16 1.4.2 工程技术研究现状 16-18 1.5 主要研究内容 18-19第二章 SCR 烟气脱硝原理 19-31 2.1 SCR 反应机理 20-25 2.1.1 化学反应式和副反应 20-21 2.1.2 SCR 催化剂及选择性催化还原机理 21-23 2.1.3 SCR 的化学反应动力学原理 23-24 2.1.4 SCR 反应中的吸附与解吸 24-25 2.2 SCR 脱硝的几个基本概念 25-27 2.2.1 NOx脱除率 25 2.2.2 氨逃逸率 25 2.2.3 烟气在反应器内的空间速度S_v(h~(-1)) 25-26 2.2.4 催化剂运行寿命 26 2.2.5 S0_2/S0_3转化率 26 2.2.6 SCR 系统的流动阻力损失 26-27 2.3 影响 SCR 脱硝效率的主要因素 27-30 2.3.1 催化剂 27-28 2.3.2 SCR 反应参数及条件 28-30 2.4 小结 30-31第三章 SCR 脱硝反应器的设计理论与方法 31-42 3.1 典型 SCR 烟气脱硝系统及工艺布置 31-34 3.1.1 典型SCR 脱硝系统 31-32 3.1.2 工艺布置 32-34 3.2 SCR 反应器 34-37 3.2.1 反应器基本概念 34-35 3.2.2 进出口烟道的设计 35-36 3.2.3 导流板的设计 36-37 3.2.4 挡板门的设置 37 3.3 催化剂 37-41 3.3.1 几种常见的催化剂 37-38 3.3.2 活性成分及其作用 38-39 3.3.3 设计条件 39-41 3.4 小结 41-42第四章 SCR 烟气脱硝反应器物理模拟实验系统设计 42-54 4.1 原型概况 42-43 4.2 模拟实验系统的设计与计算 43-53 4.2.1 整体设计及计算 43-46 4.2.2 整流栅及催化剂层的模拟方法与设计计算 46 4.2.3 供氨及喷氨的模拟方法与设计计算 46-49 4.2.4 通风阻力计算与风机选型 49 4.2.5 飞灰的模拟方法及相关设计计算与设备选型 49-50 4.2.6 导流板的方案设计与计算 50-53 4.3 小结 53-54第五章 SCR 烟气脱硝反应器模拟实验研究 54-63 5.1 实验内容及测点布置 54-56 5.1.1 实验内容 54-55 5.1.2 测点布置 55-56 5.1.3 测试方法 56 5.2 实验结果及分析 56-62 5.2.1 流动特性 56-60 5.2.2 氨浓度分布特性 60 5.2.3 飞灰分布特性 60-62 5.3 小结 62-63第六章 SCR 烟气脱硝反应器的数值模拟 63-77 6.1 SCR 反应器数学模型 63-64 6.1.1 流动模型 63-64 6.1.2 多孔介质模型 64 6.1.3 物质输送 64 6.2 SCR 反应器模拟方案 64-66 6.2.1 数值模拟的目的 64-65 6.2.2 模拟参数 65-66 6.2.3 模拟方案 66 6.3 数值模拟结果分析 66-74 6.3.1 方案1 的数值模拟结果讨论与分析（1a、1b、1c） 66-68 6.3.2 SCR 脱硝系统烟道内流场优化与数值模拟结果分析 68-74 6.3.3 SCR 脱硝系统烟道内灰分浓度分布数值模拟结果分析 74 6.4 小结 74-77结论与展望 77-79参考文献 79-83致谢 83-84附录（在学期间发表论文和参加课题情况） 84-85论文摘要 85-92

SCR脱硝反应器物理场特性研究与结构优化设计

内容摘要

全文目录

相似论文