SNCR-SCR耦合法脱硝技术的数值模拟

摘要

SNCR-SCR耦合法脱硝技术具有降低脱硝催化剂用量、简化SCR脱硝塔结构以及缓解空气预热器腐蚀及堵塞问题的优点，但由于燃烧形式的多样与不可控，SCR反应器中首层催化剂上游还原剂与烟气的比例并未达到工程要求，二者混合不均匀，影响了脱硝效率和氨逃逸。
　　本文结合国内外研究，利用CFD软件平台针对某300MW机组SCR脱硝反应器内的流场和还原剂浓度场的分布情况进行了模拟，并通过添加导流板以及整流格栅等装置的方式对流场以及浓度场进行了优化，使其在满负荷条件下首层催化剂入口速度场以及浓度场的偏差分别为5.29％，4.3％。
　　随后进行的是SNCR反应过程的数值模拟研究，所采用的还原剂为浓度为10％的尿素溶液。通过采用合适的数学模型计算表明，湍流混合限制下，SNCR反应过程可以用数值模拟的方法进行定性定量分析，对于工程应用有良好的指导作用。氨氮比为1.3、1.5、2.0时，脱硝效率分别为35％，36％，36.5％，氨逃逸分别为15ppm，25ppm，50ppm。
　　最后对SNCR-SCR耦合法脱硝技术进行了数值模拟，通过添加补氨喷枪，改变喷枪位置等方式对其进行了优化，结果表面在满负荷运行条件下，采用墙式喷枪和多喷嘴喷枪结合的方式可以满足SCR对还原剂浓度场的要求，首层催化剂入口NH3/NO标准偏差为4.8％，同时证明了SNCR-SCR耦合法脱硝系统具有良好的应用前景和应用价值。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景

1．1．1 我国能源消费结构

1．1．2 氮氧化物危害

1．1．3 我国燃煤电站氮氧化物排放现状及政策

1．2 燃煤NOx生成机理

1．2．1 热力型NOx

1．2．2 快速型NOx

1．2．3 燃料型NOx

1．3 燃煤电站锅炉NOx控制技术

1．3．1 燃烧前脱硝技术

1．3．2 燃烧中脱硝技术

1．3．3 燃烧后脱硝技术

1．4 SCR、SNCR及SNCR-SCR耦合脱硝技术

1．4．1 SCR与SNCR烟气脱硝技术

1．4．2 SNCR和SCR脱硝技术的数值模拟

1．4．3 SNCR-SCR耦合脱硝技术

1．5 本文研究内容

第2章 基于CFD的计算模型

2．1 CFD计算平台

2．2 采用数值模拟方法研究烟气脱硝技术的优点

2．3 数值模拟模型

2．3．1 湍流模型

2．3．2 物质输运及化学反应模型

2．3．3 多孔介质模型

2．3．4 离散相模型

第3章 SCR系统流场优化的数值模拟

3．1 计算模型与网格划分

3．2 初始条件设定

3．3 评价指标

3．4 模拟结果与讨论

3．4．1 SCR反应器入口烟道流场优化

3．4．2 SCR反应器拐角处流场优化

3．4．3 SCR反应器入口流场优化

3．4．4 SCR反应器还原剂浓度场优化

3．5 本章小结

第4章 SNCR脱硝技术数值模拟

4．1 几何建模与网格划分

4．2 SNCR计算结果与讨论

4．2．1 边界条件

4．2．2 SNCR过程的计算

4．2．3 计算结果及分析

4．3 本章小结

第5章 SNCR-SCR耦合法脱硝技术数值模拟

5．1 计算模型与网格划分

5．2 SNCR-SCR耦合法脱硝计算结果与讨论

5．3 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢