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摘 要

近年来，随着计算烟气力学的发展，利用高效的烟气力学软件对SCR脱硝系统进行数值模拟，可为脱硝反应器的烟道、导流板的设计提供重要参数。

本文以670t/h燃煤锅炉SCR的脱硝系统作为研究对象，先按照要求对流场进行设计计算，在设计过程中，烟道必须预留长直段让烟气能充分混合，然后再利用gambit软件对整个脱硝反应系统建立网格、定义边界条件。再利用fluent流体力学数值计算软件，对SCR脱硝系统进行整体模拟计算，发现在没有加装导流板之前，流场分布不均匀，局部地区的流场出现了流速过快，产生了涡流等现象，流场分布不均匀，影响催化剂层的使用寿命，而在加装导流板之后，流场分布均匀，没有产生涡流等现象，提高了催化剂层的使用寿命，达到了预期的设计要求，所以导流板的加装对流场的优化有很重要的作用。

关键词：脱 硝，SCR，Fluent，导流板

Design and optimization of 670t/h coal-fired boiler NH₃ injection grids SCR NO_x removal

Abstract

In the device of De-NO_x technologies, the diffusion of ammonia, the mixing and the effect of distribution with nitrogen oxides are the restrict factors which will affect the flue gas denitrification efficiency, in the meanwhile, are the engineering companies’ core technology. Recently ammonia injection grid (AIG) and vortex mixer are most used for the ammonia injection mixing device in engineering area. 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 enter the interface of Fluent using calculator for numerical calculation and combined with the laws of fluid mechanics to describe the ammonia injection blending problem.

The number of spray ammonia pipe and the number of vents, in this paper, are determined according to the flue size, and analyzing the impact for the mixing of ammonia from different types of ammonia discharge. The charts for velocity and pressure are derived from software simulation which can lead us an optimal solution after the mixing of ammonia and flue gas and help us find the shortest mixing length. Finally, mounted the ammonia injection grid in the flue and make an outlook for this project.

Key words: Denitrification;SCR;Fluent; Deflector

目 录

中文摘要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

目 录 Ⅲ

符号说明 1

第一章 绪 论 3

1.1研究的目的与意义 3

1.2 文献综述 3

1.2.1国内发展现状 3

1.2.2国外发展现状 4

1.3 SCR脱硝系统的工作原理和特点 4

1.3.1 SCR法脱硝的工作原理 5

1.3.1 SCR法脱硝的工作特点 6

1.4 SCR脱硝系统的影响因素 7

1.5 SCR反应流场的优化设计 8

1.5.1SCR反应器前流场优化设计对流场的影响 8

1.5.2SCR反应器入口烟道的分析 9

1.5.3SCR反应器入口烟道的优化和装置方法 9

1.5.4总结 10

第三章 SCR脱硝流场数值计算的方法 11

引言 11

2.1 数值计算方法 11

2.2描述脱硝系统问题的控制方程 12

2.2.1控制方程的单值性条件 13

2.2.2网格划分原则 14

2.2.3数值计算误差分析 15

2.3　Ｆｌｕｅｎｔ软件介绍 16

第三章 脱硝反应器设计 17

引言 17

3.1脱硝反应器的要求 17

3.2反应器尺寸的选择 18

第四章 脱硝系统内流场的设计与分析 20

引言 20

4.1未加装倒流板和催化剂层的系统设计 20

4.1.1几何模型及网格划分 20

4.1.2边界条件 21

4.1.3结果分析 21

4.2未加装倒流板加装催化剂层脱硝系统 22

4.2.1加装催化剂层的网格分布 22

4.2.2边界条件 23

4.2.3结果分析 23

4.3加装倒流装置的脱硝系统 25

4.3.1加装倒流装置后几何模型及网格划分 25

4.3.2边界条件 28

4.3.3结果分析 28

第五章 结论与展望 31

5.1结论 31

5.2展望 31

参考文献 33

致谢词 35

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