300MW燃煤机组选择性催化还原脱硝装置气固流场特性的试验研究

摘要

氮氧化物(NOx)是造成大气污染的主要污染源之一，燃煤排放的NOx是大气中NOx的重要来源，选择性还原脱硝技术(SCR)是控制燃煤NOx的主要措施之一。
　　 SCR脱硝反应器结构复杂，一般布置在锅炉尾部省煤器与空气预热器之间的高粉尘区，气固流场紊乱，导致催化剂利用率低。为了提高SCR脱硝效率，本文针对300MW热电联产工程烟气脱硝方面的流场进行了试验研究，主要目的是依照流场的速度、温度分布和第一催化剂层前面的氨／烟气混合情况来调节和优化系统，确保所有流体调节装置及导流板、氨喷射系统、整流器、入口烟道压缩空气吹灰装置等烟道内设备和装置的最优化设计，以取得最好可能性的烟气流动分布和维持脱硝系统低的压降。
　　 本文对电厂基本设计条件以及脱硝烟气的入口参数进行了分析，然后根据脱硝工艺系统的设计原则与物理模型的试验要求，再通过分析冷态模化物理模型的建立依据，搭建了冷态物理模型与实际脱硝装置比例为1:10的试验台。介绍了试验测量系统，其中主要介绍了测量流场的PDA系统，并通过介绍其测量原理，分析了其测量中应注意的事项。
　　 通过飘带试验结果分析表明：在BMCR、75％THA和40％THA三种工况下飘带左右摆动的最大角度不超过5°（与垂直方向夹角），满足SCR反应器的设计要求；
　　 针对第一层催化剂入口进行了气固流动特性试验研究，其气、固相的轴向平均速度分布表明在SCR反应器的外壁面(X〉800mm)固相速度变化滞后于气相；气、固相的轴向脉动速度分布表明X〈240mm时脉动速度变化较大，且其壁面处轴向脉动速度较小，表征其轴向湍流扩散能力较小；径向平均速度分布表明烟气经过导流板23和整流装置后其速度偏离竖直方向的角度很小；径向脉动速度分布表明径向脉动速度变化很小（最大变化小于0.4m/s），表征径向湍流扩散能力较小；
　　 SCR脱硝反应器的飞灰沉降试验表明：在40％THA低负荷时，在导流板1处的灰斗存在积灰，特别是靠近系统渐扩段壁面的灰斗积灰严重；随着锅炉负荷逐渐上升，烟气对烟道、导流板的自清灰能力逐渐增强。
　　 SCR脱硝反应器压力损失的试验研究结果表明：BMCR负荷下压力损失为722Pa，压损系数为9.76。
　　 SCR脱硝反应器的气固流动特性试验结果表明优化设计的导流装置和整流装置是合理可行的。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 课题的研究背景

1.2 燃煤NOx的形成机理

1.3 燃煤NOx控制技术

1.3.1 低NOx燃烧技术

1.3.2 烟气脱硝技术

1.4 SCR脱硝研究进展

1.4.1 国外研究现状

1.4.2 国内研究现状

1.5 本课题的研究内容

第2章 冷态模化物理模型的建立

2.1 实际电厂脱硝系统概况

2.1.1 基本设计条件

2.1.2 脱硝系统烟气入口参数

2.2 脱硝工艺系统设计原则与物理模型试验要求

2.2.1 脱硝工艺系统设计原则

2.2.2 物理模型试验要求

2.3 冷态模化物理模型的建立依据

2.3.1 自模化区的确定

2.3.2 冷态模化原理

2.3.3 冷态模化试验系统

2.4 物理模型测量系统

2.4.1 PDA测量系统及原理

2.4.2 测点布置

2.4.3 气体速度和浓度测量

2.4.4 系统压力损失的测量

2.5 本章小结

第3章 气固流动特性的试验结果分析

3.1 第一层催化剂入口的流动特性

3.2 系统飞灰沉积特性

3.3 系统压力损失

3.4 本章小结

第4章 结论与展望

4.1 结论

4.2 不足与展望

参考文献

致谢

附录1 第一层催化剂入口气固流动的PDA试验结果

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