开题报告与文献综述-郝正阳.doc

华 北 电 力 大 学毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告学生姓名：郝正阳班级：热动11K3班 所在院系： 动力工程系所在专业：热动设计（论文）题目：燃煤锅炉SCR入口烟温调节技术的研究指导教师： 高正阳 2015年 3月 31 日毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告一、结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写不低于2000字的文献综述。（另附）二、本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：为控制燃煤电站氮氧化物排放，我国电站较普遍安装选择性催化还原系统(SCR)，锅炉烟气温度与机组负荷是正向相关的，因此，机组在低负荷时，由于烟气温度降低，会影响SCR 脱硝装置的投运率，造成机组低负荷时NOx 排放难以满足环保要求，本课题拟对此进行研究。具体的内容：1） 查阅资料，熟悉本课题的相关内容，确定当前主流SCR入口烟温控制技术；2） 根据收集的资料结合任务书写出开题报告；3） 对一台锅炉进行热力计算，计算不同调节方式下SCR入口烟温变化规律及锅炉运行特性变化规律；4） 翻译一篇与研究内容相关的外文资料。三、指导教师意见：1 对“文献综述”的评语：该“文献综述”基本反映了课题的研究背景与研究意义，以及本课题在国内外的基本研究现状。确定的研究内容是合理的，适合作为本科毕业设计题目，说明该同学对其课题有了一定的认识。“文献综述”参考文献数量以及文字撰写与排版符合要求。可以进行下一阶段工作。2对学生前期工作情况的评价（包括确定的研究方法、手段是否合理等方面）：该同学在开题报告中提出的研究方法合理，手段可行，适合本科毕业设计。通过确定的方法与手段，应可以得到较好的结果。指导教师： 年 月 日华 北 电 力 大 学毕 业 设 计（论 文）文献综述 学生姓名：郝正阳 班级：热动11K3班 在院系： 动力工程系 所在专业：热动 设计（论文）题目：燃煤锅炉SCR入口烟温调节技术的研究 指导教师：高正阳 燃煤锅炉SCR入口烟温调节技术的研究1 选题背景及意义我国是世界上主要的煤炭生产和消费国，也是以煤炭为主要一次能源的国家。据统计，原煤在我国一次能源构成中所占比例约为70%，而用于发电的煤炭约占煤炭消费量的50%。大量的煤炭资源消耗，利用过程中产生的污染物直接排入大气中，大气污染日趋严重。大气中的氮氧化物（NOx)不仅是光化学烟雾形成的主要来源，也是全国各地出现的酸雨问题的主要形成原因1-2。近期全国多地出现了大面积“雾霾”灾害性天气现象，NOx也是“雾霾”现象的成因之一。氣氧化物中的NO进入血液中会引起神经麻察，而其中的N02则对肺部等呼吸器官有极强的刺激作用3-5，对人体存在着很大的危害。NOx的大量排放严重危害了环境和人类的生命安全，因此，针对NOx的治理和控制巳成为全世界需要共同解决的重点问题6。发电厂的大量煤炭燃烧，产生大量的烟气。通常600MW机组每小时向大气中排放的烟气量约为300万立方，而1000MW机组每小时向大气排放的烟气量达到约500万立方。电厂排放的烟气中有多种有害物质，如粉尘、硫氧化物(SOx)、氮氧化物(NOx)和CO:等，造成酸雨，破坏臭氧层等一系列严重的环境问题。电厂的烟气排放是我国经济可持续发展急待解决的重要问题。随着环保意识的提高，我国于1991制定了第一部火电厂污染物排放标准，在19%年和2003年己经两次修订，排放标准一次比一次提高。目前我国对于火力发电厂的S02及NOx的排放标准都较为严格，新建电厂均要求实现同步建设脱硫及脱硝系统。2004年，国家环保总局公布了新的火电厂大气污染物排放标准GB13223一2003，明确要求“第3时段火力发电锅炉须预留烟气脱除氮氧化物装置空间”，同时规定处于第三时段的燃料煤所含挥发分大于20%的电厂，其氮氧化物的排放浓度不得超过 450mg/m3。而目前的新火电厂大气污染物排放标准二次报批稿中， 2012年1月1日起新建电厂氮氧化物的排放浓度不得超过 200mg/m3，京津唐、长三角、珠三角等重点地区新建电厂氮氧化物的排放浓度不得超过100mg/m37。脱硝己经是电厂的一个必备系统。脱硝系统运行的好坏与电厂运行密切相关。 随着国家一系列治理控制NOx排放的政策及标准的发布和实施，国内重点地区的燃煤电站需按规定严格执行lOOmg/m3排放浓度的要求。因此，除了进行低NOx燃烧技术改造外，重点地区燃煤电站仍需实施相应的烟气脱销技术才能始终保证尾部烟气中的NOx达标排放。而SCR作为脱销效率最高且技术最成熟的脱销技术，尽管在国外得到了广泛的应用和推广89，但是在国内的应用时间较短，运行经验较少，还未形成系统的运行及推广经验。考虑到SCR催化刹的反应温度需要，国内燃煤电站的SCR反应器一般布置在燃煤电站锅炉省煤器和空预器之间10。燃煤电站常用的SCR反应器中，催化剂正常的活性反应温度区间一般为320400C11。SCR催化剂的最佳反应温度窗口主要集中在340380C12，入口烟温在360380C以下时，SCR反应效率随着温度的提高而提高，相应的氨逃逸率则逐渐降低13。解决上述问题，需要在不影响锅炉整体运行的情况下，适当提高烟气温度，从而提高SCR反应速率，维持SCR催化剂的较高活性，保证原SCR反应器系统高效稳定的运行的同时，降低氧逃逸率，解决空预器堵灰隐患。2 国内外研究现状 在国内，脱硝技术起步较晚。第一台被国家批准建设实施烟气脱硝的电站机组为浙江国华宁海电厂4号机组，批准的时间为2004年。随着国家越来越重视环保问题，脱硝技术逐渐开始应用于工业领域。近年来，随着各大企业的社会责任感的加强，特别是NOx排放的大户一电力企业的节能减排工作的大力开展，很多电力企业把控制NOx的排放作为工作的重要内容之一。目前，国内外专家学者对于如何有效提高SCR反应效率做了不少实验和研究，主要集中在催化机理、反应动力学和催化剂性能等方面。徐旭14在容量为420t/h的燃煤锅炉上安装了 SCR脱销试验装置，在实际运行条件下，认为在0.9的氨氮摩尔比和325350C的反应温度下，脱销效率最高可达到90%且此时的氨逃逸量符合设计要求。周响球15根据SCR反应器中所进行的主要化学反应建立了数个模型并进行了相关计算，结果表明：反应温度对NOx的脱销效率有较大的影响，且当氨氮摩尔比为1.0，温度在360C以下时，随着反应温度的提高，脱销效率不断提高。Chae16建立了 SCR动力学模型，研究了催化刻结构和SCR反应器结构对脱销效率和氨逃逸率的影响。操睛婷17通过模拟烟气的方式，针对三种铁猛催化剂的制备方法得到的催化剂，探索研究猛铁摩尔比对低温状态下的催化剂脱销性能的影响。Schaub18通过建立SCR数值模型，研究了空速、NOx浓度等对NO脱除率的影响，同时指出了温度对于脱销反应有着重要影响。吕刚19同样指出反应温度对于催化刻的反应效率存在着较大影响。高岩20通过试验分析了自制的蜂窝状催化剂性能，认为空速和反应温度对蜂窝状催化剂的影响最大，且低于350C时，催化剂反应效率随温度的升高而大幅增加。 尽管上述大部分研究中均涉及SCR反应器入口烟温对催化剂的影响，但是针对调节SCR反应器入口烟温以提高SCR反应效率应用研究较少，如陈杭君21、管一明22、陈海林23、王洁和吴阿峰11等人也仅是提出了初步的设想：通过设置省煤器外旁路提高低负荷下的SCR反应器进口烟温。3 研究课题的主要内容及方法本文主要是对一台锅炉进行热力计算，计算不同调节方式下SCR入口烟温变化规律及锅炉运行特性变化规律。本文提出了两种种SCR入口烟温优化调整方案：省煤器给水旁路方案、省煤器内部烟气旁路方案。本文中方案主要通过热力计算的方法，分析研究烟温优化调整方案下的SCR反应器入口烟温调节能力，并分析烟温调节过程对锅炉主要运行参数及相关设备运行状况的影响。热力计算主要包括：（1)针对校核煤种，对锅炉整体进行校核计算，确定主要热力参数及各受热面的传热系数；（2)以校核完成后的参数为基础，针对校核煤种，研究多种方案对省煤器出口烟温的调节能力。 参考文献1麦雪君.火电厂里脱硝技术的应用J.电源技术应用，2013(03) ： 3852梁红亮，郭宾彬.SCR催化剂的研宄应用状况和发展方向J.科技情报开发与经济，2008(14)：120-1213侯臻锴.火电机组锅炉运行对大气污染物排放控制措施探讨J.科技风，2013(10)：270-2714徐青，郑章靖，凌长明等.氮氧化物污染现状和控制措施J.安徽农业科学，2010(29):16388-163915宋涛.SCR烟气脱氮催化剂及技术研宂D:山东科技大学，20106杜娟.浅谈氮氧化物对大气的污染及处理技术J.科技创新与应用，2013(09) ： 897GBI3223-2003，火电厂大气污染物排放标准sJ.中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，20038顾卫荣，周明吉，马薇.燃煤烟气脱硝技术的研宄进展J.化工进展，2012(09) ： 2084-20929赵桂锋，杨文波.SCR脱硝技术概述J.锅炉制造，2007(02) ： 41-4210陈崇明，宋国升，邹斯诣.SCR催化剂在火电厂的应用J.电站辅机，2010(04) ： 14-1711王洁，滕农，张文杰等.机组负荷对SCR系统运行影响研究J.电力科技与环保，2011（03) ： 16-1812周响球，杨晨.选择性催化还原脱硝反应器数学模型及仿真J.重庆大学学报(自然科学版)，200713沈伯雄，赵宁，刘亭.烟气脱硝选择性催化还原催化剂反应模拟研究f.中国电机工程学报，2011(08) ： 31-3714徐旭，应剑，王新龙.燃煤电厂选择性催化还原烟气脱硝系统的性能试验J.动力工程学报，2010(06) ： 439-44315周响球，杨晨.选择性催化还原脱硝反应器数学模型及仿真J.重庆大学学报(自然科学版)，2007(06) ： 39-4316ChaeH.J.Choo Al. Direct use of kinetic parameters for modeling and simulation of a selective catalytic reduction processJ. Industrial and Engineering Chemistry Research, 2000，5 (39) : 1159-117017操婧婷，周海东，黄志伟等.铁锰氧化物对NH_3低温选择性还原NO的催化活性J.复旦学报(自然科学版)，2012 (05) ： 632-63618Schaub G. Unruh D. Al. Kinetic analysis of selective catalytic NOx reduction (SCR) in a catalytic filterJ.Chemical Engineering and Processing, 2003，5 (42) : 365-37119吕刚，宋崇林，高文斌等.V205/W03/Ti2催化剂制备及其SCR性能研宂J.工程热物理学报，2008(11) ： 1969-197220高岩,栾涛,程凯等.选择性催化还原蜂窝状催化剂工业试验研宄J.中国电机工程学报，2011(35):21-2821陈杭君，赵华，丁经纬.火电厂烟气脱硝技术介绍J.热力发电，2005(02) ： 15-1822管一明，胡宇峰.火电厂高飞灰布置S