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回轉式空氣預熱器作為SCR反應器的數(shù)值模擬研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、煤炭是我國最重要的基礎能源,也是消費最多的能源形式。另外,煤炭也是火電機組的主要燃料,而火電機組發(fā)電仍占據(jù)了全國總裝機容量的主導地位。因此,火電機組煤炭燃燒過程中產(chǎn)生的污染是我國主要的污染源之一,解決其燃燒所帶來的污染問題也是治理環(huán)境污染工程中的重中之重;其中煤炭燃燒過程中產(chǎn)生的氮氧化物是主要的大氣污染物之一。
  當前,現(xiàn)役燃煤電廠正在大規(guī)模建設脫硝裝置,主要采用的脫硝方式是在省煤器與空氣預熱器之間加裝SCR脫硝裝置。但是SCR

2、技術存在一定的負面影響,其費用昂貴,系統(tǒng)復雜,逃逸氨引起各類問題,尤其會增加空氣預熱器的阻塞和腐蝕危害;另外,SCR裝置的存在也會增大煙氣阻力,使得進入空氣預熱器的煙氣負壓增大,從而導致空氣預熱器漏風增大。目前,SCR催化劑有高中低溫催化劑,應用最多的是高溫催化劑,中低溫催化劑研究較多,成果也很豐富,但是投入應用較少。空氣預熱器中的煙氣溫度范圍在370~120℃左右,該煙溫既能滿足高溫催化劑的活性溫度窗口,也能滿足中低溫催化劑的活性溫度

3、窗口?;谝陨蠁栴},提出在空氣預熱器中進行脫硝的研究,即將脫硝和熱量回收均在空氣預熱器中進行,這樣能夠簡化電廠結構布置、節(jié)省空間的同時,也能解決因裝置脫硝系統(tǒng)所帶來的負面影響。
  本文針對空氣預熱器脫硝的思路主要進行了以下探究:
  (1)選定回轉式空氣預熱器作為空氣預熱器脫硝的模型,可以把蓄熱元件視為基材,從而在其表面實現(xiàn)脫硝催化劑的涂覆。
  (2)針對回轉式空氣預熱器中的溫度場分布,采用Fluent軟件進行數(shù)值

4、模擬。將空氣預熱器轉子部分簡化為多孔介質模型進行計算,得出了回轉式空氣預熱器中不同位置蓄熱元件溫度的變化曲線。蓄熱元件從煙氣側吸熱溫度升高及向一次風和二次風進行放熱溫度降低的過程中其壁溫先呈線性升高再線性降低的趨勢變化。所研究的回轉式空氣預熱器蓄熱元件的溫度分布情況能夠為催化劑的選取涂覆提供依據(jù)。
  (3)針對回轉式空氣預熱器的蓄熱元件DU3、NF6板型的二維流動模型進行數(shù)值模擬。根據(jù)溫度區(qū)間的不同,高溫段蓄熱元件選取錳鈰鈦催化

5、劑(摩爾比為Mn∶Ce∶Ti=40∶13∶100)進行涂覆,分析催化劑涂覆厚度分別為0.05mm~0.20mm時的傳熱性能;中溫段選取錳鈰鈦催化劑(摩爾比為Mn∶Ce∶Ti=40∶7∶100)進行涂覆,分析催化劑涂覆厚度分別為0.05mm~0.20mm時的傳熱性能;低溫段也選取錳鈰鈦催化劑(摩爾比為Mn∶Ce∶Ti=40∶7∶100)進行涂覆,分析催化劑涂覆厚度分別為0.05mm~0.30mm時的傳熱性能。通過對高溫段、中溫段和低溫段蓄

6、熱元件涂覆催化劑后的傳熱性能進行分析,可以看出催化劑的涂覆削弱了蓄熱元件的傳熱性能,但是整體的影響幅度不大。催化劑涂覆厚度均為0.20mm時,非穩(wěn)態(tài)計算時間5s時高溫段、中溫段和低溫段模型出口處平均溫度分別升高了0.06%、0.09%、0.12%。所以脫硝催化劑可以涂覆在空氣預熱器蓄熱元件的表面上實現(xiàn)脫硝和換熱一體化。
  (4)回轉式空氣預熱器脫硝適應性結構調整??諝忸A熱器的蓄熱元件表面涂覆脫硝催化劑會使得轉子的孔隙率減小,對于

7、DU3模型當催化劑涂覆厚度為0.10mm~0.20mm時,相應地空隙減小了3.33%~6.25%。為了實現(xiàn)回轉式空氣預熱器內脫硝的同時也不影響其整體的換熱效率,可以通過增加蓄熱元件的整體高度(保持空氣預熱器轉子的原有直徑大?。┑姆绞竭M行調整。對于蓄熱元件的DU3模型,高溫段(催化劑涂覆厚度為0.20mm)的蓄熱元件高度應增加7.53%左右,中溫段(催化劑涂覆厚度為0.20mm)的蓄熱元件高度應增加8.08%左右;而對于NF6板型的低溫段

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