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电厂600MW锅炉SNCR过程的数值模拟

作 者: 李芳芳
导 师: 吴少华
学 校: 哈尔滨工业大学
专 业: 热能工程
关键词: 烟气脱硝 SNCR 尿素 数值计算
分类号: TK222
类 型: 硕士论文
年 份: 2008年
下 载: 163次
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内容摘要


随着世界NOx排放控制的日益严格,选择性非催化还原法(Selective Non-Catalytic Reduction,简称SNCR)技术以其投资成本低、建设周期短等特点,在我国受到广泛关注。本文基于CFD软件平台,对某电厂600MW锅炉内,10%尿素溶液为还原剂的SNCR脱硝反应过程进行了数值模拟。建立了包含还原剂的喷射及其液滴的加热蒸发、还原剂与烟气的湍流混合、热传递等过程的数学模型,与此同时,还在湍流反应流动中合并SNCR化学反应机理进行耦合计算,研究湍流混合限制下,最大负荷、额定负荷、75%负荷以及50%负荷运行工况时,不同还原剂喷射位置对SNCR反应过程的影响。计算结果表明,采用合适的数学模型和计算方法,对炉内SNCR脱硝反应过程的数值模拟是可行并且适用的。本文计算了最大负荷运行工况时,不同氨氮比对SNCR反应的影响规律,并指明氨氮比的选择应同时兼顾考虑脱硝效率与氨漏失的优化统一,适宜该锅炉的氨氮比取值应在1.0~1.5之间;同时,文中对氨氮比为1.0时几种改变喷射位置的工况进行了计算,结果表明,最大负荷运行时,改变的喷射方案可使脱硝效率从原先的26%提升至31.4%,而漏失氨尽管也从6μmol/mol增加到12μmol/mol,但仍在工业应用要求范围内。而通过对额定负荷的几种喷射方案的计算研究则表明,所设计的喷射位置较为理想,脱硝效率为30.5%,漏失氨为18μmol/mol。此外,对氨氮比为1.0时,75%负荷以及50%负荷的运行工况也分别进行了模拟计算,得到各工况相宜的喷射位置,计算结果表明:75%负荷运行工况,SNCR反应整体效果较差,脱硝效率仅有25.2%,而氨的漏失则高达21μmol/mol;50%负荷运行工况计算结果则相对较好,脱硝效率有31.5%,漏失氨为12μmol/mol。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
第1章 绪论  8-13
  1.1 课题背景  8-10
    1.1.1 我国的能源现状及减排控制  8
    1.1.2 SNCR技术简介  8-10
  1.2 课题内容及意义  10-11
  1.3 国内外研究现状  11-12
  1.4 本章小结  12-13
第2章 几何建模及基础模型  13-20
  2.1 计算对象  13-14
  2.2 网格划分  14
  2.3 边界条件  14-16
  2.4 基本计算模型  16-19
    2.4.1 基本守恒方程  16
    2.4.2 湍流流动模型  16-18
    2.4.3 两相流动模型  18
    2.4.4 辐射传热模型  18-19
  2.5 本章小结  19-20
第3章 SNCR过程计算及模型验证  20-29
  3.1 SNCR过程的计算  20-26
    3.1.1 还原剂喷射计算  20-21
    3.1.2 液滴的传热传质计算  21-24
    3.1.3 混合扩散的计算  24-25
    3.1.4 SNCR反应计算  25-26
  3.2 计算示例验证  26-28
    3.2.1 计算条件  26
    3.2.2 结果对比验证  26-28
  3.3 本章小结  28-29
第4章 计算结果及分析  29-54
  4.1 最大负荷运行工况的计算  29-42
    4.1.1 不同氨氮比的计算  29-38
    4.1.2 不同喷射方式的计算  38-42
  4.2 额定负荷运行工况的计算  42-46
    4.2.1 氨氮比为1.0 的计算  42-45
    4.2.2 改变喷射方案下的NO分布情况  45-46
  4.3 低负荷运行工况的计算  46-52
    4.3.1 75%负荷运行  47-50
    4.3.2 50%负荷运行  50-52
  4.4 本章小结  52-54
结论  54-55
参考文献  55-60
攻读学位期间发表的学术论文  60-64
致谢  64

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中图分类: > 工业技术 > 能源与动力工程 > 蒸汽动力工程 > 蒸汽锅炉 > 设计、计算
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