SCR入口流场均匀性模拟与声波吹灰研究

摘要

我国是世界上化石燃料消耗第一大国。燃煤电厂排放的氮氧化物（简称NOX）不仅能够形成硝酸型酸雨，同时也是形成光化学烟雾、造成臭氧层破洞的主要污染物。为了防治NOX污染，控制NOX排放量，对燃煤电厂省煤器排出的尾气进行脱硝是社会公认最有效的脱硝方法。选择性催化还原法(SCR)使用催化剂加速还原剂（H2，CO，烃类，NH3等）与煤炭燃烧尾气中的NOX反应生成N2和水，使得排出的尾气洁净无污染，被广泛应用于现代电厂。但是在应用这种方法进行脱硝时经常会出现催化剂空隙积灰、堵灰，甚至催化剂中毒等现象，积累到一定程度时需要重新更换催化剂，一方面增加了电厂脱硝成本，另一方面也可能导致电厂停机维修影响正常供电，造成重大经济事故。
　　本文首先了解燃煤电厂的烟气成分，详细分析烟气在催化剂内积灰机理，在此基础上为了消除 SCR系统内催化剂积灰、堵灰和催化剂中毒等现象，运用 Fluent流体动力学计算软件对SCR入口流场进行模拟，分析几种不同形式的导流板设置方案对烟气流场的影响。针对整流格栅的模拟采用在 Gambit软件直接画出的整流格栅形式与多孔介质模型两种模拟方式进行对比，比较其差别，分析多孔介质模型的实用性。结果发现应用多孔介质模型模拟的整流格栅均流效果太过理想化，不如Gambit软件直接画出的格栅更贴近真实情况，更有说服力。最终模拟结果显示在每个拐角后以及催化剂前加装整流格栅，在拐角处设置10块等长弧形导流板的布置方案能够使进入催化剂的流场达到均匀，有效改善了SCR反应器入口拐角处的回流、低速等现象，避免了大块灰的形成。松散型积灰的清除应用声波吹灰器进行。第4章通过搜集数据，详细分析了声波吹灰器的原理、特点，最后应用Matlab软件对声波动方程进行可视化分析，预测使用声波吹灰器对SCR催化剂进行吹灰的有效性。

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第1章 绪 论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 SCR脱硝法研究现状

1.3 SCR系统工艺布置

1.4 SCR积灰特性

1.5本文主要内容

第2章 SCR入口流场均匀性模拟模型

2.1 Fluent软件的介绍

2.2 SCR脱硝系统模型选择

2.3 本章小结

第3章 SCR入口流场均匀性模拟

3.1 运用多孔介质模拟整流格栅的真实性分析

3.2导流板对流场均匀性影响分析

3.3整个SCR系统的流场模拟分析

3.4流场均匀性的定性描述

3.5本章小结

第4章 声波吹灰技术研究

4.1声波吹灰技术介绍

4.2声波的可视化分析

4.3本章小结

第5章 结论与展望

5.1结论

5.2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