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摘 要

本文首先对国内外SCR脱硝技术的发展状况进行了综述，并对SCR脱硝流场的优化设计进行了分析。针对给定参数要求的燃煤锅炉SCR脱硝系统的流场，本文通过理论计算来设计并通过计算流体力学软件进行优化。文中所使用的计算流体力学软件为Fluent，灵活的非结构化网格和基于解的自适应网格技术及成熟的物理模型，使Fluent在转换与湍流、传热与相变、化学反应与燃烧、多相流、旋转机械、动/变形网格、噪声、材料加工、燃料电池等方面有广泛应用。本文采用Gambit软件进行网格划分，运用Fluent软件对脱硝系统流场进行模拟。

通过给定的设计参数条件，在30×30×10m²的空间内建立流场模型。设计参数要求：锅炉省煤器出口烟气总体积流量为636219m³/h，压力为100060pa，脱硝反应器内烟气流速范围4-6m/s，烟道内烟气流速范围10-15 m/s，脱硝反应器本体高度范围12m-16m。根据对Fluent软件模拟得出的流场压力图、速度图和速度矢量图的分析，发现流场存在局部流速过快和过慢的问题，甚至产生湍流现象。为了解决产生的问题，在烟道流场的拐角处安装导流板，在脱硝反应器本体内安放整流板和催化剂层，从而获得优化后的流场模型。通过Fluent软件对流场进行模拟，同时调整导流板的位置。最终经过不断的优化设计，获得一个相对稳定的流场。

关键词：脱硝系统 SCR 导流板 数值计算 催化剂层

Flow field design and research of 670t/h boiler SCR system

Abstract

Firstly, the domestic SCR De-NOx technology development were reviewed, and the SCR NOx removal optimal design of flow field were analyzed. This article is a design for a coal-fired boiler SCR De-NO_x system with given parameter, using theoretical calculations and computation fluid dynamics software Fluent to find an optimal project. Flexible unstructured grid, self-adaptive grid technology based on solutions and mature physical model make it widely used in conversion and turbulence, heat transfer and phase change, chemical reaction and combustion, multiphase flow, rotating machinery, act/transformed mesh, noise, material processing, fuel cell etc.Gambit is used to build geometric model and mesh, then using Fluent to simulate the flow field of denitrification system.

Through the design of given parameters, a flow field model in the 30 × 30 × 10m² space.Design parameters: The total volume flow from outlet for a boiler economizer is 636219m³/h, the pressure 100060pa, the range of denitrification reactor flue gas rate:4-6m/s, the range of flue gas flow rate:10-15m/s, the range of denitrification reactor body height :12m-16m.According to the analysis of flow field pressure profile, velocity and the velocity vector graph of the Fluent software to simulate the flow field, found the existence of local velocity is too fast and too slow, and even turbulence.To solve the problems, the flow field in the flue corner deflector mounted in the body of the denitration reactor, and a catalyst layer placed rectifying plate, thereby obtaining the optimized flow model.Simulating to the flow field through the Fluent software while adjusting the position of the baffle.Through continuous optimization of the final design, obtain a relatively stable flow field.

Keywords: De-NOx system; SCR; Deflector; Numerical calculation; Catalyst laye

目 录

中文摘要 I

英文摘要 II

目 录 III

第一章 绪 论 6

1.1 引言 6

1.2 SCR脱硝的发展现状 6

1.2.1国外发展概况 6

1.2.2国内发展概况 7

1.3 SCR脱硝的基本原理与特点 8

1.4 SCR脱硝反应流场的优化设计 9

1.4.1 SCR脱硝反应器前流场的优化设计对脱硝反应的影响 9

1.4.2 SCR脱硝反应器前入口烟道流场的分析 9

1.4.3 SCR脱硝反应器前入口烟道流场优化的装置和方法 9

第二章 SCR脱硝系统流场数值模拟理论的分析 10

2.1 引言 10

2.1.1数值计算的基本思想 10

2.1.2数值计算的基本方法 10

2.1.3数值计算的基本软件 10

2.2控制方程的单值性条件 11

2.3网格划分原则 11

2.4数值计算误差分析 12

2.5 FLUENT软件 12

2.5.1 FLUENT软件的介绍 13

2.5.2 FLUENT软件的特点 15

2.5.3 FLUENT软件的安装 16

第三章 脱硝反应器设计 17

3.1 引言 17

3.2 670t/h锅炉SCR系统流场设计要求 17

3.3 670t/h锅炉SCR系统流场设计方法 18

3.4 670t/h锅炉SCR系统流场设计结果 19

第四章 SCR脱硝系统流场设计与分析 19

4.1 引言 19

4.2 未加装导流装置的脱硝系统流场的设计与分析 19

4.2.1 建立几何模型及网格划分 19

4.2.2 定义边界条件 20

4.2.3 模拟结果分析 21

4.3 加装导流装置的脱硝系统流场的设计与分析 24

4.3.1 建立几何模型及网格划分 24

4.3.2 定义边界条件 26

4.3.3 模拟结果分析 26

第五章 结论与未来展望 30

5.1 模拟结论 30

5.2 不足与展望 30

参考文献 32

致谢词 34

第一章 绪论

1.1 引言

据统计，我国大气污染物中有90%以上的NOx（氮氧化物）来源于化石燃料(如煤、石油、天然气等)的燃烧。这其中有70%来自煤的燃烧，而火力发电用煤又占全国燃煤量的70%，并且在今后相当长的一段时间内这种格局不会被打破^[1]。2012年，环保部公布的全国NOx排放总量达到2337.8万吨，火力发电行业排放量约占50%^[2]。如果按照当前的排放控制水平，2020年中国NOx排放量将达到2900万吨。其中火电厂的NOx排放量占全国排放总量的比例会继续扩大^[3]。

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