選擇性催化還原系統(tǒng)的建模與仿真.pdf

1、面對日益嚴格的NO<,x>排放標準，選擇性催化還原(SCR)煙氣脫硝技術作為一種成熟的煙氣后處理技術在我國逐漸開始從國外引進并推廣應用。對SCR系統(tǒng)開展數值模擬和優(yōu)化分析可以考察脫除反應的各種因素，深入認識催化反應與傳遞耦合的基本物理現象，以及催化反應內部過程特性，揭示物理現象與過程的基本規(guī)律，為催化劑設計、流道優(yōu)化以及反應強化提供理論依據，并有利于消化吸收引進技術、破解核心技術和開發(fā)具有自主知識產權的技術。 本文的主要研究內

2、容分為兩大部分：第一部分運用計算流體力學方法對選擇性催化還原(SCR)法脫硝系統(tǒng)進行數值模擬，這是本文的核心內容。在結合國外相關研究成果的基礎上，通過對SCR系統(tǒng)多方位全面系統(tǒng)的研究，了解其內部構造、煙氣流動特性、化學動力學特性等，選擇合理的數值計算模型，確定各種數據和參數進行數值模擬。對SCR的數值模擬可以表現出SCR系統(tǒng)每個幾何布置的運行特性。通過優(yōu)化幾何布置可以成功地設計出一個達標可靠的系統(tǒng)。本文首先使用FLUENT對鍋爐最大連續(xù)

3、蒸發(fā)量工況下SCR系統(tǒng)的流場進行三維模擬，并根據流場分布特性自行設計煙氣導流裝置，實現系統(tǒng)流場的優(yōu)化，提高系統(tǒng)工作效率。其次，對于使用不同尺寸的噴氨格柵，利用組分傳輸方程對反應器內反應物的濃度分布進行數值模擬。比較了使用三種不同尺寸噴嘴時，反應器內反應物摩爾比分布情況并分析了摩爾比發(fā)生變化的原因。 第二部分以SCR反應器的動態(tài)數學模型為基礎，利用MATLAB建立SCR反應器的動態(tài)仿真模型，并進行了模型的穩(wěn)態(tài)計算。由FLUENT

4、計算出鍋爐最大連續(xù)工況(BMCR)、鍋爐額定工況(THA)、75％THA、40％THA和30％THA五種工況下的煙氣速度場和煙氣組分濃度場，作為模型邊界條件。同時，在仿真模型的基礎上，對NO<,x>濃度、NH<,3>濃度、溫度、煙氣流量等擾動進行仿真試驗，試驗結果趨勢正確，分析結果表明本文建立的數學模型具有較強的實用性。 以上述工作為基礎，本文設計了SCR系統(tǒng)的導流裝置和噴氨格柵，使得系統(tǒng)能夠正常運行，并且建立了選擇性催化還原