燃煤电厂SCR烟气脱硝试验研究及数学模型建立

火电厂选择性催化还原(SCR)烟气脱硝技术,在目前乃至今后相当长时间内是国际上的主流技术,随着我国经济快速发展、电力需求的增长及环保力度的加大,对SCR烟气脱硝装置的市场需求不断增大。在“十五”期间,国家将SCR烟气脱硝技术的研究开发与国产化,列入国家科技研究开发计划。本论文工作即为“十五”国家高科技发展计划(“863计划”)子课题“大型燃煤电站烟气净化技术”研究工作的一部分。 本论文工作以SCR烟气脱硝技术的实际应用为目标,以SCR烟气脱硝装置设计和运行技术为核心研究内容,进行了包括SCR脱硝小型试验、SCR脱硝中间试验、反应器混合与均流冷态实验研究、SCR脱硝数学建模及模拟研究、SCR反应器运行特性研究和SCR反应器设计分析等研究工作。 本论文工作取得的主要创新成果如下: (1)SCR脱硝过程数学建模 基于催化剂脱硝宏观特性试验数据和SCR脱硝机理建立了SCR烟气脱硝反应过程数学模型,并开发了相应的计算机软件。将偏微分方程数值解法与无约束非线性最优化算法相结合,提出了利用SCR烟气脱硝宏观反应数据推算SCR烟气脱硝模型中关键参数的方法,采用该方法可在SCR数学模型中直接利用实际脱硝装置的运行数据。 (2)SCR反应器混合与均流技术研究与开发 研究开发了气体静态混合器及均流结构,其技术指标能够达到国际惯例水平,为SCR脱硝装置的工程应用奠定了基础。基于SCR数学模型并采用概率分布描述反应物的不均匀性,提出了一种对反应物不均匀性对脱硝性能的影响的模拟分析方法,该方法可以用于SCR脱硝装置反应物混合性能的设计及运行分析。 (3)SCR脱硝反应器设计与运行分析 采用SCR数学模型对锅炉烟气参数变化对脱硝反应器性能影响进行了数值模拟,揭示了脱硝反应器的变工况运行特性。基于SCR数学模型和催化剂失活模型,提出了计及催化剂失活的SCR脱硝反应器设计分析方法。基于SCR数学模型并采用概率分布描述SCR脱硝装置设计和运行条件的不确定性,提出了对不确定因素对SCR脱硝反应器性能影响的模拟分析方法。所得到的模拟分析结果,对SCR脱硝反应器的设计和运行具有重要的指导意义。