关于锅炉SCR烟气脱硝反应器整流装置和烟道导流板采用流场模拟优化设计的探讨

SCR烟气脱硝反应器的性能主要取决于进入脱硝反应器内的NOx与NH_3的混合均匀度及混合气体在进入第1层催化剂前温度、速度分布的均匀性和烟气进入催化剂前流向角偏。以某燃煤锅炉烟气脱硝工程的SCR装置为研究对象,采用数值模拟方法研究反应器内烟气的流动分布,在此基础上,对导流板及整流格栅进行简化,在保证混合气体在进入第1层催化剂前流向角偏差小于10°,提高了脱硝反应器的性能,进一步优化了SCR反应器的运行。     

省煤器分级在提升700MW燃煤机组SCR脱硝系统投运率的应用研究与实践

通过实施省煤器分级改造来提高700 MW燃煤机组低负荷段SCR脱硝系统投运率的工程案例进行了研究分析。结果表明:改造后各负荷段(250 MW^700 MW)SCR入口烟气温度得到不同程度提高,且均满足SCR脱硝催化剂连续喷氨的参数要求,NO x排放浓度普遍降低,特别是低负荷段尤为明显,完全符合当前国家及地方环保要求;同时,锅炉排烟温度进一步降低,额定工况下锅炉效率略有提升,有效保证了机组的安全、经济、稳定运行。此外,改造后该机组每年可为电厂减亏1924万元。实践证明:该项技术改造方案取得了较好的工程效果,为国内采用SCR脱硝系统的燃煤机组有效解决低负荷段NO x的排放难题提供了可靠的技术参考。     

全烟道宽度SCR烟气混合器在对冲锅炉上的应用研究

某前后墙对冲燃烧锅炉SCR烟气脱硝系统配置的涡流盘型氨喷射系统的负荷适应性差,不同负荷下的局部氨逃逸峰值浓度过大,导致空气预热器硫酸氢铵堵塞严重。基于烟气强制混流机理,设计了含小分区格栅型氨喷射系统和全烟道宽度混合器的优化改造方案,并在该SCR系统上进行了应用。CFD模拟结果表明:在机组高、中和低负荷下,优化方案的顶层催化剂上部截面氨氮摩尔比分布相对标准偏差CV值分别为4.5%、3.8%和1.4%,高负荷下系统阻力仅增加130 Pa。改造工程现场测试结果显示,不同负荷下的SCR脱硝反应器出口NO_x浓度分布CV值为10.5%、9.2%和7.9%,喷氨系统具有良好的全负荷适应性。     

SCR脱硝装置对锅炉系统与环境的影响及防治措施

燃煤电厂SCR脱硝装置引入了还原剂和脱硝催化剂,对锅炉系统运行和环境安全造成了一定的负面影响。结合运行实例分析了因SCR脱硝装置的投运造成锅炉烟气系统阻力增加,导致引风机能耗上升、空气预热器冷端硫酸氢铵(NH_4HSO_4)堵塞等新问题,对此提出了有效易行的应对措施。通过计算结果表明:投运SCR脱硝装置的环境影响负荷显著低于未经脱硝直接排入大气的环境影响负荷,但是应控制脱硝出口氨逃逸浓度在低水平,同时对脱硝催化剂进行寿命管理。给出了通过再生技术与回收有价元素,综合处置废弃催化剂以防止二次污染的解决思路。     

电站锅炉SCR系统流场的冷态试验与数值模拟的研究

采用冷态试验和数值模拟相结合对某电厂660 MW燃煤锅炉SCR脱硝系统中整流格栅、多孔板、导流板的设计方案进行了速度场和浓度场分布及压降的研究。结果表明数值模拟结果和冷态试验结果较为吻合。其中AIG上游速度分布CV值为15.4%,催化剂入口速度分布CV值为8.1%,浓度场CV值为5.7%,满足系统设计要求。催化剂入口处安装整流格栅可以优化进入催化剂层的气流方向,使烟气垂直进入催化剂层。     

1100t/h塔式直流燃煤锅炉SCR脱硝装置入口烟温降低的方法及应用

为解决塔式燃煤直流锅炉脱硝装置入口烟温偏高的问题,设计了高温烟气换热器热力系统,将脱硝系统的入口烟温降至脱硝催化剂最佳运行温度范围,并对烟气热量进行回收利用.给出了高温烟气换热器热力系统技术方案,对系统投运效果进行了测试.结果表明:所提方法有效解决了选择性催化还原(SCR)脱硝装置入口烟温偏高的问题;在额定负荷下,脱硝效率可以提高1.4%;在负荷波动时,可以稳定SCR脱硝装置入口烟温;锅炉排烟温度和出口热风温度均降低.     

我国电站锅炉SCR脱硝系统服役过程中的运行规律

对我国典型电厂SCR脱硝系统烟气温度、流速分布、烟气体积分数、脱硝效率和氨逃逸率等主要性能参数进行了现场试验研究.结果表明:反应器出口NO体积分数和入口流速分布不均匀;入口流速相对偏差与出口NO体积分数相对偏差呈明显正相关;流场分布不均和催化剂老化是影响我国电站锅炉SCR脱硝系统性能的关键问题.     

高炉煤气/煤粉掺烧锅炉富氧燃烧和NO_x排放特性研究

针对某1 025t/h高炉煤气/煤粉混烧锅炉,用Fluent数值模拟软件对助燃气体(O2/CO2)中O2浓度分别为30%、35%、40%的3种富氧掺烧工况及常规空气氛围下的炉内燃烧过程进行数值模拟。结果表明:富氧工况下,在炉膛底部及燃烧器区域,烟气温度随着O2浓度的增大而升高,在燃烧器区域之后,呈现出相反的趋势,当O2浓度大于35%后,烟气温度已低于同位置处空气氛围下的烟气温度;NO浓度随着O2浓度的增大而升高,当O2浓度为40%时,NO浓度已超过常规空气工况,NO浓度的升高主要受到炉膛内氧浓度升高的影响。3种工况下的出口CO2都达到较高的水平,这样的水平有利于CO2的液化分离。综合分析,对于掺烧锅炉采用富氧燃烧技术时,初始氧浓度不应超过35%。     

SCR催化剂表面NH3和NO吸附实验与机理研究

选择性催化还原(SCR)技术被广泛应用于大型燃煤机组烟气氮氧化物脱除中,脱硝效率达到90%以上。烟气温度下降会导致SCR系统的催化剂受损,在停机之前会停止向SCR系统喷氨,导致此期间的NO_x排放超标。采集并计算了某电厂停炉过程中排放NO的数据,实验发现NO排放量在此过程中仍会有不同幅度的降低。运用密度泛函理论(DFT)基于V_2O_5团簇模型研究了NO和NH_3在催化剂不同吸附位上的吸附机理。研究结果表明:NO不会稳定吸附在催化剂的表面;NH_3既能吸附在钒基表面的Lewis酸性位,又可吸附在Br?nsted酸性位,而且更稳定。由此可知,停机后由于吸附在催化剂表面的NH_3与烟气中的NO反应,使得出口处的NO量降低。     

600MW墙式对冲燃煤锅炉燃烧数值模拟

为了得到精确的SCR脱硝系统烟气参数(如速度、温度和NO_x浓度),建立了从锅炉炉膛到省煤器出口的全系统研究模型,对某600 MW亚临界对冲燃煤锅炉进行了数值模拟,将旋流燃烧器与炉膛作为一个计算域来模拟,过热器、再热器和省煤器等区域的受热面换热采用用户自定义函数(UDF)进行处理,得到了整个锅炉的速度场、温度场、NO_x体积分数以及省煤器出口的烟气参数。结果表明:省煤器出口的烟气参数分布不均匀,采用省煤器出口参数作为SCR脱硝系统设计或优化的条件,有利于提高脱硝效率、降低氨逃逸率。     

大容量循环流化床锅炉SCR与SNCR脱硝耦合性能研究

为满足日益严格的环保要求,某330 MW流化床机组进行改造增加了单层的SCR催化剂。通过等间距网格法测定SCR反应器烟道烟气场相关参数,研究了对SCR改造应用于循环流化床锅炉时的SCR催化剂的运行性能以及其与SNCR的耦合情况。结果表明:机组满负荷330 MW下,实测反应器脱硝效率为61.36%,对应的氨逃逸浓度为0.57×10~(-6);40%～100%负荷下,NO_x排放均低于25 mg/Nm~3,氨逃逸浓度不大于3×10~(-6);在相同负荷下尿素耗量均明显低于改造前,节能降耗效果显著,烟道上游的SNCR与下游的SCR实现了良好的耦合;改造后锅炉效率基本不受影响,其中排烟热损失和固体未完全燃烧热损失占总体热损失的90%以上。     

不同燃烧气氛条件下SCR烟气脱硝性能实验研究

以淮南烟煤为例,经计算得到富氧、O_2/CO_2以及空气燃烧条件下的烟气成分,通过模拟不同烟气成分,在实验室活性测试平台上研究了氨氮比α、温度(表征反应速率常数k)、表观速度(表征停留时间τ)、入口NO初始的质量浓度CNO以及烟气成分中H_2O和O_2对SCR催化剂脱硝性能的影响。结果表明:相同实验工况下,与空气气氛相比,富氧和O_2/CO_2气氛下SCR烟气脱硝效率降低了8%;不同气氛下,随氨氮比、温度的增加,脱硝效率增长,且增长速率逐渐降低;表观速度增加时,脱硝效率减小,且减小速率也逐渐减低; CNO减小时,脱硝效率仅变化了1%左右;烟气中H_2O和O_2也会影响脱硝性能,但均与烟气中的CO_2无关。     

燃气电厂卧式余热锅炉SCR烟气脱硝喷氨设计优化

以燃气-蒸汽联合循环电厂卧式余热锅炉(HRSG)的SCR烟气脱硝装置为对象,基于计算流体力学仿真(CFD)技术,研究了超短距喷氨均匀度调控问题。在燃气电厂余热锅炉脱硝装置中,SCR装置的特殊性在于超短的氨/烟气混合距离。喷氨格栅与催化剂反应面之间只有4m距离,要在如此短距离内实现氨浓度均匀分布的要求是非常困难的。通过利用CFD仿真模拟技术,优化喷氨格栅的结构参数,优化喷氨嘴配置,达到了很好的氨/烟气混合效果,使氨浓度相对标准差小于3%。     

燃煤机组SCR脱硝系统的优化设计分析

采用冷态试验和数值模拟相结合对某电厂360MW燃煤锅炉SCR脱硝系统设计方案进行了系统分析。结果表明,数值模拟结果和冷态试验结果较为吻合,催化剂入口速度分布Cv值以及浓度场Cv值都能满足设计要求。数值模拟可用于指导SCR脱硝系统的优化设计。     

烟气再循环对1000MW超超临界二次再热锅炉燃烧的影响

以某1 000 MW超超临界二次再热锅炉为例,采用数值模拟与炉膛分区段热力计算相结合的方法,研究了不同负荷下再循环烟气量对炉膛内部温度场、各气体组分的浓度场及NO_x生成的影响。结果表明:引入再循环烟气后,在锅炉最大连续蒸发量(BMCR)负荷下烟气再循环率在0%～15%内每增加5%,可使屏底烟温平均下降约4.7 K,屏底O_2体积分数下降4.1%,CO体积分数上升31.81%,NO体积分数下降6.2%;随着负荷降低,在相同再循环率下,屏底烟温下降幅度增大,屏底O_2体积分数下降幅度和CO体积分数上升幅度均减小。     

燃煤机组 SCR 脱硝系统的数值模拟与冷态模型试验

采用数值模拟和冷态模型试验相结合的方法,对某电厂600 MW 燃煤锅炉 SCR 脱硝系统进行了数值模拟和冷态模型试验对比研究.结果表明,数值模拟结果和冷态模型试验结果较为吻合;催化剂入口速度分布 CV 值以及浓度场 CV 值均满足设计要求;数值模拟可用于指导 SCR 脱硝系统的优化设计.     

电站锅炉脱硝系统催化剂磨损数值模拟

国内某660 MW超超临界直流锅炉脱硝系统SCR催化剂出现严重磨损导致脱硝装置失效,统计得知磨损区域集中于催化剂的近锅炉侧。利用数值模拟,分析了磨损形成的机理,数值模拟计算的磨损位置与实际吻合,催化剂磨损的主要原因是由飞灰颗粒场的不均匀分布所导致,提出了6种改造方案并加以计算。通过对比分析,选择一最佳改造方案,通过加装导流撞击装置,使催化剂上部的飞灰颗粒向催化剂的远锅炉侧移动,从而改善SCR烟道内流场及飞灰颗粒场的不均匀性。数值模拟结果证明最佳改造方案能有效解决SCR催化剂磨损问题,显著提高脱硝系统运行的可靠性,且具有施工简单、经济可靠的特点。     

SCR尿素热解炉优化的数值模拟

以采用选择性催化还原法(SCR)的尿素热解炉为研究对象,对炉内烟气速度场、氨气浓度场进行数值模拟,结果表明烟气入口的弯管结构造成热解产物(NH_3)浓度在一定范围出现不均匀。针对这一问题,分别采用添加整流器、增加烟气引入管长度、同时添加整流器和增加烟气引入管长度的三种改进方案。结果显示:同时添加整流器和增加烟气引入管长度的改进方案效果最好,有利于氨气浓度分布均匀,提高脱硝效率。     

生物质循环流化床锅炉烟气脱硝技术研究与应用

随着社会对环保越来越重视,锅炉烟气超低排放已经在全国范围内推广实行。生物质直燃发电供汽过程中的氮氧化物排放不可忽视。针对生物质直燃循环流化床锅炉SCR脱硝过程中烟气温度低、碱金属和飞灰含量高的问题,从SCR催化剂配方、脱硝反应器优化设计、脱硝系统集成优化和智能管理等几个方面进行研究,最终研究成果应用于130t/h高温高压生物质循环流化床锅炉。实践表明,SCR脱硝系统能够将NO_x排放水平控制在50mg/m~3以下,脱硝效率超过80%,氨逃逸浓度低于2.3mg/m~3,满足超低排放要求。     

准东煤飞灰对SCR催化剂活性影响的实验研究

锅炉燃用准东煤时,SCR催化剂在长时间运行后容易出现堵塞、磨损和破碎等问题。利用商用的蜂窝状催化剂(V_2O_5-WO_3/TiO_2),通过搭建的携带流积灰和磨蚀系统,模拟了SCR催化剂的实际运行工况,结合催化剂活性测试系统和机械强度、SEM、EDX、XRF等测量手段,分析了致使SCR催化剂失活的主要因素。结果表明:催化剂的机械强度会因磨损而降低,且质量损失速率随磨蚀时间增加而减少。而积灰时间增加时,脱硝效率会随之降低,且变化趋势与烟气流速和积灰浓度有关。