电厂600MW锅炉SNCR过程的数值模拟

论文摘要

随着世界NOx排放控制的日益严格,选择性非催化还原法（Selective Non-Catalytic Reduction,简称SNCR）技术以其投资成本低、建设周期短等特点,在我国受到广泛关注。本文基于CFD软件平台,对某电厂600MW锅炉内,10%尿素溶液为还原剂的SNCR脱硝反应过程进行了数值模拟。建立了包含还原剂的喷射及其液滴的加热蒸发、还原剂与烟气的湍流混合、热传递等过程的数学模型,与此同时,还在湍流反应流动中合并SNCR化学反应机理进行耦合计算,研究湍流混合限制下,最大负荷、额定负荷、75%负荷以及50%负荷运行工况时,不同还原剂喷射位置对SNCR反应过程的影响。计算结果表明,采用合适的数学模型和计算方法,对炉内SNCR脱硝反应过程的数值模拟是可行并且适用的。本文计算了最大负荷运行工况时,不同氨氮比对SNCR反应的影响规律,并指明氨氮比的选择应同时兼顾考虑脱硝效率与氨漏失的优化统一,适宜该锅炉的氨氮比取值应在1.01.5之间;同时,文中对氨氮比为1.0时几种改变喷射位置的工况进行了计算,结果表明,最大负荷运行时,改变的喷射方案可使脱硝效率从原先的26%提升至31.4%,而漏失氨尽管也从6μmol/mol增加到12μmol/mol,但仍在工业应用要求范围内。而通过对额定负荷的几种喷射方案的计算研究则表明,所设计的喷射位置较为理想,脱硝效率为30.5%,漏失氨为18μmol/mol。此外,对氨氮比为1.0时,75%负荷以及50%负荷的运行工况也分别进行了模拟计算,得到各工况相宜的喷射位置,计算结果表明:75%负荷运行工况,SNCR反应整体效果较差,脱硝效率仅有25.2%,而氨的漏失则高达21μmol/mol;50%负荷运行工况计算结果则相对较好,脱硝效率有31.5%,漏失氨为12μmol/mol。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 我国的能源现状及减排控制
• 1.1.2 SNCR技术简介
• 1.2 课题内容及意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 本章小结
• 第2章 几何建模及基础模型
• 2.1 计算对象
• 2.2 网格划分
• 2.3 边界条件
• 2.4 基本计算模型
• 2.4.1 基本守恒方程
• 2.4.2 湍流流动模型
• 2.4.3 两相流动模型
• 2.4.4 辐射传热模型
• 2.5 本章小结
• 第3章 SNCR过程计算及模型验证
• 3.1 SNCR过程的计算
• 3.1.1 还原剂喷射计算
• 3.1.2 液滴的传热传质计算
• 3.1.3 混合扩散的计算
• 3.1.4 SNCR反应计算
• 3.2 计算示例验证
• 3.2.1 计算条件
• 3.2.2 结果对比验证
• 3.3 本章小结
• 第4章 计算结果及分析
• 4.1 最大负荷运行工况的计算
• 4.1.1 不同氨氮比的计算
• 4.1.2 不同喷射方式的计算
• 4.2 额定负荷运行工况的计算
• 4.2.1 氨氮比为1.0 的计算
• 4.2.2 改变喷射方案下的NO分布情况
• 4.3 低负荷运行工况的计算
• 4.3.1 75%负荷运行
• 4.3.2 50%负荷运行
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢