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SCR脱硝系统

更新时间:2019-09-09
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SCR脱硝系统

摘  要

国家环保政策的日趋严格,某厂对热电联产260t/h锅炉进行了脱硝改造,在脱硝装置的运行中,脱硝效率虽然高但局部氨逃逸偏高,造成空预器硫酸氢氨堵塞、电除尘除尘布袋腐蚀等问题。
文章采用流体计算软件Fluent对该厂脱硝装置进行了流场分析并对分析结果进行了比对,主要分析结果如下:分析了空塔状况下的首层催化剂上的速度偏差情况,速度偏差为34.3%;然后对原有设计方案进行数值模拟,发现首层催化剂入口烟道速度偏差比空塔状态下明显减低,但依然偏高,为25.8%;对整流格栅进行改进,速度偏差为12.1%,满足工程要求。同时将模拟结果与实际运行结果进行了对比,对比后发现两者误差在规定范围内,表明分析结果具有实际意义。
通过分析烟道变截面部位速度及氨气分布,结果表明速度偏差及氨气浓度偏差较大,呈现“n”型变化,并且容易出现飞灰磨损导流板的现象。运用优化后的脱硝反应模型,通过组分运输模型与有限速率化学反应模型模拟氨气与烟气混合反应,研究了喷嘴在速度相同情况下与优化调整情况下的催化层首层入口截面处的质量分布情况,发现等速度偏差大于5%,优化调整后的偏差小于5%,并对两种情况进行催化反应模拟,经催化反应后,氨逃逸量由3.2ppm降为1.9ppm,脱硝效率由82.4%提高到83.5%。
通过离散相模型研究颗粒直径大小对运动轨迹的影响,发现粒径较大的颗粒易富集于催化剂后墙,同时上、中、下三层催化剂上的飞灰的沉积密度近似相同,主要集中在14.3~42.2g/m3之间,局部区域超过112g/m3,为吹灰器的布置提供了依据。脱硝装置尾部出现“U”型烟道,出现明显的飞灰沉积现象,将会导致部分烟道的堵塞。该处加装灰斗或采取其它措施,能及时把沉积下来的灰带走。
 
关键词:Fluent;飞灰浓度;流场;数值模拟;脱硝效率 ;氨逃逸


目  录

目    录 Ⅰ
CONTENTS Ⅲ
摘     要 Ⅴ
Abstract Ⅵ
符号说明 Ⅷ
第1章  绪论 1
1.1 研究课题背景及意义 1
1.2 国内外研究现状 1
1.2.1 国内研究现状 1
1.2.2 国外研究现状 2
1.3 本文的主要研究工作 3
第2章 选择性催化还原脱硝技术及脱硝系统 5
2.1 SCR脱硝原理 5
2.2 SCR脱硝系统构成 5
2.2.1 SCR反应器系统 7
2.2.2 烟道系统 7
2.2.3 氨流量控制系统 7
2.2.4 吹灰系统系统 8
2.2.5 NOX监视系统 8
2.3 影响SCR脱硝系统运行的因素 8
2.3.1 接触时间 8
2.3.2 反应温度 9
2.3.3 氨逃逸 9
2.3.4 氨氮摩尔比 9
2.3.5 氨氮的混合效果 10
2.3.6 催化剂性能 10
2.3.7 锅炉负荷 10
2.4 脱硝装置性能介绍 11
2.4.1 性能指标 11
2.4.2 压力损失 11
2.5 工艺设计原则 11
2.6 本章小结 13
第3章  SCR脱硝装置数值模拟 14
3.1 数值模拟方法研究SCR的优点 14
3.2 烟道模型与网络划分 14
3.2.1 几何模型 14
3.2.2 模型假设及简化 15
3.2.3 标准偏差的定义及计算 16
3.2.4 网格划分及边界条件 16
3.2.5 计算程序描述 18
3.3 SCR脱硝系统模型选择 18
3.3.1 气相湍流模型 19
3.3.2 多孔介质模型 21
3.3.3 物质输运模型 21
3.3.4 有限速率化学反应模型 21
3.3.5 离散相模型 21
3.4 本章小结 22
第4章 SCR脱硝系统流场分析 23
4.1实验对象概述 23
4.2反应器及连接烟道流场分析 24
4.2.1 SCR烟气脱硝装置空塔模拟结果分析 24
4.2.2 SCR烟道脱硝装置设计方案分析 26
4.2.3 流动阻力特性 29
4.3烟道变截面对均匀性的影响 30
4.3.1 变截面速度分析 30
4.3.2 氨气质量浓度分析 32
4.4反应器内飞灰浓度分布的模拟研究 35
4.4.1 飞灰颗粒运动理论 35
4.4.2 反应器内飞灰浓度分布特点 36
4.5本章小结 39
第5章 SCR装置优化分析 40
5.1引言 40
5.2整流格栅排布和位置的优化 40
5.3 调整整流格栅位置后对喷氨量的调节优化 42
5.3.1 均匀喷氨情况  43
5.3.2 优化喷氨研究 47
5.4 流场均匀性对系统压降的影响 51
5.5 本章小结 52
第6章 工程验证 53
6.1模拟结果分析 53
6.1.1 现场测试  43
6.1.2 现场测试数据与模拟结果分析 47
6.2本章小结 54
第7章 总结与展望 53
7.1研究内容总结 53
7.2研究展望 54
参考文献 55
致谢 62