回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器作為SCR反應(yīng)器的數(shù)值模擬研究.pdf

1、煤炭是我國(guó)最重要的基礎(chǔ)能源，也是消費(fèi)最多的能源形式。另外，煤炭也是火電機(jī)組的主要燃料，而火電機(jī)組發(fā)電仍占據(jù)了全國(guó)總裝機(jī)容量的主導(dǎo)地位。因此，火電機(jī)組煤炭燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的污染是我國(guó)主要的污染源之一，解決其燃燒所帶來(lái)的污染問(wèn)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(guò)程中產(chǎn)生的氮氧化物是主要的大氣污染物之一。
　　當(dāng)前，現(xiàn)役燃煤電廠正在大規(guī)模建設(shè)脫硝裝置，主要采用的脫硝方式是在省煤器與空氣預(yù)熱器之間加裝SCR脫硝裝置。但是SCR

2、技術(shù)存在一定的負(fù)面影響，其費(fèi)用昂貴，系統(tǒng)復(fù)雜，逃逸氨引起各類問(wèn)題，尤其會(huì)增加空氣預(yù)熱器的阻塞和腐蝕危害;另外，SCR裝置的存在也會(huì)增大煙氣阻力，使得進(jìn)入空氣預(yù)熱器的煙氣負(fù)壓增大，從而導(dǎo)致空氣預(yù)熱器漏風(fēng)增大。目前，SCR催化劑有高中低溫催化劑，應(yīng)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(yīng)用較少。空氣預(yù)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?wèn)題，提出在空氣預(yù)熱器中進(jìn)行脫硝的研究，即將脫硝和熱量回收均在空氣預(yù)熱器中進(jìn)行，這樣能夠簡(jiǎn)化電廠結(jié)構(gòu)布置、節(jié)省空間的同時(shí)，也能解決因裝置脫硝系統(tǒng)所帶來(lái)的負(fù)面影響。
　　本文針對(duì)空氣預(yù)熱器脫硝的思路主要進(jìn)行了以下探究:
　　(1)選定回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器作為空氣預(yù)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(shí)現(xiàn)脫硝催化劑的涂覆。
　　(2)針對(duì)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器中的溫度場(chǎng)分布，采用Fluent軟件進(jìn)行數(shù)值

4、模擬。將空氣預(yù)熱器轉(zhuǎn)子部分簡(jiǎn)化為多孔介質(zhì)模型進(jìn)行計(jì)算，得出了回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)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(cè)吸熱溫度升高及向一次風(fēng)和二次風(fēng)進(jìn)行放熱溫度降低的過(guò)程中其壁溫先呈線性升高再線性降低的趨勢(shì)變化。所研究的回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器蓄熱元件的溫度分布情況能夠?yàn)榇呋瘎┑倪x取涂覆提供依據(jù)。
　　(3)針對(duì)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的蓄熱元件DU3、NF6板型的二維流動(dòng)模型進(jìn)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(jìn)行涂覆，分析催化劑涂覆厚度分別為0.05mm～0.20mm時(shí)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(jìn)行涂覆，分析催化劑涂覆厚度分別為0.05mm～0.20mm時(shí)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(jìn)行涂覆，分析催化劑涂覆厚度分別為0.05mm～0.30mm時(shí)的傳熱性能。通過(guò)對(duì)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(jìn)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(shí)，非穩(wěn)態(tài)計(jì)算時(shí)間5s時(shí)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(yù)熱器蓄熱元件的表面上實(shí)現(xiàn)脫硝和換熱一體化。
　　(4)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器脫硝適應(yīng)性結(jié)構(gòu)調(diào)整?？諝忸A(yù)熱器的蓄熱元件表面涂覆脫硝催化劑會(huì)使得轉(zhuǎn)子的孔隙率減小，對(duì)于

7、DU3模型當(dāng)催化劑涂覆厚度為0.10mm～0.20mm時(shí)，相應(yīng)地空隙減小了3.33％～6.25％。為了實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器內(nèi)脫硝的同時(shí)也不影響其整體的換熱效率，可以通過(guò)增加蓄熱元件的整體高度（保持空氣預(yù)熱器轉(zhuǎn)子的原有直徑大小）的方式進(jìn)行調(diào)整。對(duì)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(yīng)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(yīng)增加8.08％左右;而對(duì)于NF6板型的低溫段