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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
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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。
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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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