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)了全國總裝機(jī)容量的主導(dǎo)地位。因此，火電機(jī)組煤炭燃燒過程中產(chǎn)生的污染是我國主要的污染源之一，解決其燃燒所帶來的污染問題也是治理環(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。基于以上問題，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程中其壁溫先呈線性升高再線性降低的趨勢變化。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?。┑姆绞竭M(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