CFD流场数值模拟在火电厂超低排放改造工程中的应用

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1、CFD流场数值模拟在火电厂超低排放改造工程中的应用（申请清华大学工程硕士专业学位论文）培养单位：热能工程系工程领域：动力工程申请人：李诚指导教师：禚玉群教授联合指导教师：赵旭东教高工二零一七年五月ApplicationofCFDFlow-fieldNumericalSimulationTechnologyintheUltra–lowEmissionofPowerPlantThesisSubmittedtoTsinghuaUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementforthep

2、rofessionaldegreeofMasterofEngineeringbyLiCheng(PowerEngineering)ThesisSupervisor:ProfessorZhuoYuqunAssociateSupervisor:ProfessorEngineerZhaoXudongMay,2017摘要摘要随着对大气环保的要求日益严格，火力发电厂锅炉烟气超低排放改造已经提上日程。《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014-2020)》中特别针对大气污染物排放浓度控制数值提出了新的严格要求。本文通过对PM2.5细颗粒

3、物的组成及形成原因进行分析，明确了火力发电厂SO2、NOx及烟（粉）尘的排放是雾霾形成的主要因素。而其中SO2的排放是导致雾霾的最重要因素。国家对大气污染物最新超低排放浓度控制数值中对二氧化硫、氮氧化物、烟（灰）尘的排放浓度要求分别不高于35、50、5毫克每标立方，为达到最新超低排放指标需对原有湿法脱硫吸收系统进行改造。本文利用Fluent软件对湿法脱硫系统吸收塔内部流场进行CFD数值模拟优化，提出在吸收塔内增设增效环、托盘等流场优化的具体措施，并通过CFD计算机流场模拟对比了增效环和托盘在不同结构和安装位置工况下的流场，确

4、定了最优的增效环结构尺寸和最优的增效环和托盘的安装位置，并结合某一实际脱硫超低排放改造工程，对这些优化措施进行了相应验证。该工程验收报告结果均优于超低排放的指标要求，表明通过CFD计算机数值模拟验证的优化措施在超低排放改造工程中有广阔的应用前景，这对于火电厂烟气超低排放改造工程有一定的指导和借鉴意义。关键词：超低排放；CFD；流场数值模拟；托盘；增效环IAbstractAbstractBecauseofthemoreandmoresevereairprotectionrequirement,itbecomesurgentfo

5、rpowerplanttoreducefluegasemission.《Actionplanforreformingandupgradingofcoalenergyemissionreduction(2014-2020)》setnewemissionlimitsforairpollutants.ThepaperanalysestheconsistenceofPM2.5particlesanditsformationreasons,concludesthatthemainfactorsingeneratingthefogand

6、hazearefromtheSO2,NOxandsmogproducedinthepowerplant.Andmostimportantofall,SO2istheno.1factorwhichcausedtheformationoffogandhaze.Thenewestindexforultra-lowemissionofdust,SO2,NOxare5,35,50mg/Nm3respectively.Inordertoreachthisstandard,weshouldupdatetheoldabsorptionsys

7、temintheWFGD.ThispaperusesFluentsoftwaretosimulatetheoptimizationofCFDdatainabsorberflowfieldandgivesspecificsuggestionsonoptimizingtheflowfieldsuchasinstallingaringandatraywhosedifferentstructures,sizesandinstallingpositionsaffecttheDeSOxeffectalot.Thereisalsoanac

8、tualprojectasanexampletoverifytheoptimizationeffectoftheprocess.Theprojectreportsfarbetterresultsthanthegivenindexesinultra-lowemissionwhichshows