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燃煤电厂采用的选择性催化还原法(简称SCR)在脱硫脱硝过程中生成的硫酸氢铵易堆积在空气预热器中,导致换热效率降低而造成发电机组负荷下降,增加电厂非计划停机次数。燃煤电厂目前常采用吹灰法或高压水冲洗方法清理堆积的硫酸氢铵,这些方法存在效率低下、水资源浪费严重的问题。因此研究一种清洁高效的清理方法既能节省资源,也可以降低电厂的清洁成本。
本文提出了一种基于涡流加热的硫酸氢铵清理方法,通过对硫酸氢铵在烟道与空气预热器上的附着特性进行分析,设计了利用涡流效应分别对传热环与空气预热器进行加热,使硫酸氢铵熔融后再进行清理的方案。首先进行了电磁场与温度场的耦合仿真,主要从感应电流密度的分布特征,不同线圈参数、材料属性、空气间隙、电场强度、电源频率对涡流分布的影响规律,以及涡流产生热量的传导规律进行分析。仿真结果表明,横向磁通感应加热时,涡流密度集中在线圈投影区域内,有效利用这一规律,就可以在传热环或金属的空气预热器表面产生大量焦耳热,在热传导作用下快速融化硫酸氢铵固体。
其次是设计感应加热电源,通过分析横向磁通感应加热系统的应用条件与不同负载特性、换流方式、调功方式的优缺点,设计了采用串联谐振逆变的整体方案,以单相全桥逆变电路为电源主拓扑结构,采用脉冲频率调制(PFM)的方法,控制以MOSFET功率管为开关器件的逆变电路输出不同频率的交流电压。控制电路以集成锁相环芯片CD4046为核心,实现功率管开关信号对逆变器输出信号的频率跟踪。此外还设计了电源、驱动、保护、隔离等辅助电路,对主电路与锁相环电路进行了Pspice软件仿真,并制作了感应加热电源样机。
最后进行了感应加热实验,利用涡流效应分别加热传热环与平板以熔化硫酸氢铵。加热实验表明,传热环周围的硫酸氢铵在60s左右开始熔化,150s内传热环上的最高温度可以达178℃以上。而平板加热方式在30s左右就可使硫酸氢钠开始熔化,加热90s时的温度达280℃以上,可以将附着在平板上的硫酸氢铵固体全部熔化。
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Basic Info :
Degree: 工学硕士
Mentor: 汤晓君
Year: 2019
Language: Other
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