烟气脱硝反应器气体预分布器结构和混合性能研究
SCR是目前应用最广、效率最高的烟气后处理脱硝技术之一，影响SCR系统脱硝效率的因素较多，其中混合气体在反应器中的混合程度决定着氨的逃逸率、催化剂的寿命和脱硝性能等，优化设计SCR系统内部结构可以改善速度场和浓度场的分布。本文以某电厂燃煤锅炉附设的SCR反应器为研究对象，使用FLUENT软件进行数值模拟，考察SCR系统内烟气的流动特性，使用正交试验设计方法研究导流板、静态混合器和多孔板对SCR系统内气体分布的影响，并将根据FLUENT模拟计算得到的参数作为模型边界条件，建立SCR系统动态模型实验，来验证数值模型的正确性及可靠性，以期为SCR工艺设计提供参考。
首先，通过对SCR系统的数值模拟，考察影响速度场和浓度场分布的因素敏感性顺序。结果表明：对于催化剂入口截面上y轴向速度分布来说，影响因素的敏感顺序：B4导流板＞静态混合器＞B2导流板＞B1导流板＞多孔板＞B3导流板；对于催化剂入口截面上浓度分布来说，影响因素的敏感顺序：B1导流板＞多孔板＞B3导流板＞B4导流板＞静态混合器＞B2导流板。
其次，通过正交试验设计方法，得到了SCR系统的优化模型，考察未加入静态混合器、多孔板以及导流板的空白模型和优化模型的数值模拟结果，结果表明：加入静态混合器、多孔板以及导流板的优化模型中混合气体的速度变化幅度明显减小，在一定的区域内速度分布均匀；有效改善SCR系统中混合气体的流动方向，减小回流区域；改变了SCR系统中还原剂气体的流动，并不利于催化剂入口界面上浓度的均匀分布。
最后，根据数值模拟的结果，建立SCR系统的冷态实验，考察冷态实验与数值实验的一致性。结果表明：对于浓度的均匀分布，影响因素的敏感顺序是：B1导流板＞多孔板＞B3导流板＞B4导流板＞静态混合器＞B2导流板，多孔板孔隙率的最优水平是22.4％，B1导流板板数的最优水平是2块；这与数值模拟的结果一致，其中B1导流板和多孔板均位于喷氨格栅的上游，而位于喷氨格栅下游的导流板对SCR系统催化剂入口截面上的浓度分布影响较小，同时浓度分布和喷氨格栅的结构有关，即催化剂入口截面与喷氨格栅所在的截面相对应，越靠近喷氨格栅入口的支管，喷出的气体越多，所对应的催化剂入口截面上浓度也越大，因此，对于浓度均匀分布的设计研究应该主要从改造喷氨格栅的结构入手，使氨尽量均匀地进入SCR系统。
烟气脱硝反应器;气体预分布器;选择性催化还原;正交试验设计;数值模拟
北京化工大学
硕士
化学工程与技术
刘辉
2010
中文
TQ052;X701.7
61
2010-08-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）