燃煤机组SCR系统流场设计与喷氨优化研究

摘要

选择性催化还原脱硝技术（SCR）具有较高的脱硝效率和优越的技术可靠性，是目前燃煤机组普遍采用的烟气NOx控制技术。开展SCR系统的流场分析、提出合理的喷氨优化策略对于保证SCR高效、安全、经济运行具有重要的理论价值和工程指导意义。本文以一台330MW机组SCR脱硝反应系统为研究对象，采用理论模拟和试验方法对SCR流场进行优化设计研究，并在分析速度场和浓度场基础上，提出合理的喷氨优化策略，保证系统经济高效运行。
　　本文采用Fluent软件对SCR系统的空塔工况展开模拟计算，分析了初始流场的缺陷，在此基础上，设计导流板形状、尺寸、位置，得到一种较好的设计方案，进而对SCR系统的温度、压降等进行计算分析。结果表明：SCR反应器内安装合理的均流装置，可以显著改善流场流速和浓度场均匀性。
　　根据相似原则，搭建物理模型进行试验，来验证CFD结果的准确性。采用CO2作为示踪气体，采用打孔钢板代替催化剂，催化剂层的压损由打孔率来控制，实际测量模型的速度场、浓度场以及系统压损、烟气入射角等因素，从而验证CFD数值模拟结果的准确性。
　　通过流场数值模拟和物理模型试验分析得到烟气流场、NH3浓度场分布特性的基础上，为获得更好的混合效果，分析结果提出了分区域喷氨的优化措施，控制每个区域的喷射量。通过分析流场不均匀性得到的分区喷氨模式能够进一步优化NH3浓度的均匀性，并对实际电厂调试具有指导意义。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪论

1. 1 研究背景

1. 2 燃煤电厂烟气NO x控制技术

1. 3 国内外研究现状

1. 4 论文研究目的和内容

2 SCR烟气脱硝系统与研究方法

2.1 SCR脱硝系统组成和反应机理

2.2 SCR反应效率的影响因素和关键技术分析

2.3 SCR反应器数值模拟与冷态试验方法

2. 4 本章小结

3 SCR流场数值模拟研究

3. 1 研究对象与目标

3. 2 网格划分及边界条件

3. 3 导流板优化设计

3. 4 模拟计算结果

3. 5 本章小结

4 SCR流场冷态物理模型试验研究

4. 1 试验参数

4. 2 冷态物理模型流程

4. 3 试验测试方法

4. 4 试验结果及分析

4. 5 本章小结

5 SCR系统喷氨优化研究

5. 1 喷氨格栅的基本情况

5.2 AIG不同区域对催化剂层前NH3浓度分布的影响

5. 3 计算结果及分析

5. 4 本章小结

6 全文总结及展望

6. 1 全文总结

6. 2 工作展望

致谢

参考文献

附录 攻读硕士学位期间学术活动及发表的论文