采用SNCR技术炉内燃烧及脱硝反应过程的数值模拟

摘要

选择性非催化还原法(SelectiveNon-CatalyticReduction,简称SNCR)是目前发达国家普遍采用的烟气脱硝方法,是一种建设周期短、投资少、脱硝效率中等的烟气脱硝技术,它比较适合于对中小型电厂锅炉的改造,适合我国国情。本文是在CRF(CombustionResearchFacility)实验台热态实验的基础上,对炉内燃烧和SNCR脱硝反应过程进行数值模拟。首先对CRF实验台炉内燃烧过程进行数值模拟,得出适宜SNCR反应的温度区域。在合理模拟了炉内燃烧过程后,采用后置处理方法模拟计算了污染物NOx的生成过程,得出烟气中各组分浓度的分布并将其数值输出,作为SNCR脱硝反应过程模拟的入口条件。本文在对燃烧模型简化的基础上,以燃烧及NOx生成模拟得出的结论作为入口条件,进行了SNCR过程的数值模拟。只考虑还原剂为NH3的情况,通过对SNCR过程的模拟得出了温度和氨氮摩尔比对脱硝效率的影响,并与实验结果进行对照。为SNCR烟气脱硝系统的优化设计提供了一定的帮助和指导。

目录

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 前言

1.2 课题的研究背景

1.2.1 NOx的危害

1.2.2 国内外燃煤锅炉NOx的排放标准

1.2.3 我国NOx的污染现状

1.3 NOx的生成机理与控制技术

1.3.1 NOx的生成机理

1.3.2 NOx的控制技术

1.4 FLUENT软件的介绍

1.4.1 Fluent软件的基本模型

1.4.2 Fluent软件在国内外的应用

1.5 本课题研究的主要内容

1.6 本章小结

第2章 烟气脱硝的选择性非催化还原技术

2.1 SNCR烟气脱硝机理

2.2 SNCR工艺系统介绍

2.3 影响SNCR脱硝的因素

2.3.1 温度窗口

2.3.2 停留时间

2.3.3 氨氮的摩尔比

2.3.4 还原剂与烟气的混合程度

2.4 SNCR烟气脱硝技术的经济性分析

2.5 SNCR烟气脱硝技术与其它技术的联合应用

2.6 SNCR烟气脱硝技术的应用现状

2.7 本章小结

第3章 CRF实验台燃烧及NOx生成的数值模拟

3.1 模拟对象概述

3.1.1 实验台结构

3.1.2 运行参数及煤种元素分析

3.2 网格的划分

3.3 边界条件

3.4 模型的选择

3.4.1 基本守恒方程

3.4.2 湍流流动模型

3.4.3 湍流气固两相流动模型

3.4.4 气相湍流燃烧模型

3.4.5 煤粉的燃烧模型

3.4.6 辐射换热模型

3.4.7 NOx的生成模型

3.5 模拟结果及分析

3.5.1 炉内温度场的分布

3.5.2 炉内NOx浓度场的分布

3.5.3 烟气各组分浓度的输出

3.6 本章小结

第4章 SNCR过程的数值模拟

4.1 模型的简化及边界条件

4.2 SNCR反应机理

4.3 SNCR过程的模拟方法

4.3.1 物质输运方程

4.3.2 质量扩散

4.3.3 反应速率模型

4.4 模拟结果及分析

4.4.1 温度对SNCR脱硝效率的影响

4.4.2 氨氮摩尔比对SNCR脱硝效率的影响

4.5 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢