水泥厂SCR脱硝反应器入口段流场数值模拟研究

为了提高脱硝效率,必须保证SCR脱硝反应器入口段烟气流速均匀分布,使烟气和催化剂均匀接触,进而使催化效率提高。利用计算流体力学软件FLUENT对SCR脱硝反应器入口段进行数值模拟,在模拟研究空塔时烟道内流场的基础上,有针对性地设置导流板进行优化,摸索出最佳的导流板布置形式,分析烟气速度分布和氨质量分数分布情况,结果表明:导流板的加入使SCR脱硝反应器烟道流场有明显改善,烟气进入第一层催化剂前的速度相对标准偏差为8.2%,氨质量分数相对标准偏差为3.5%,均满足行业标准。     

水泥厂SCR脱硝反应器入口段流场数值模拟研究

为了提高脱硝效率,必须保证SCR脱硝反应器入口段烟气流速均匀分布,使烟气和催化剂均匀接触,进而使催化效率提高。本文利用流体力学计算软件Fluent对SCR脱硝反应器入口段进行了数值模拟,在模拟研究空塔时烟道内流场的基础上,有针对性地设置导流板进行优化,摸索出最佳的导流板布置形式,分析了烟气速度分布和氨质量分数分布情况。结果表明:导流板的加入使SCR脱硝反应器烟道流场有明显改善,烟气进入第一层催化剂前的速度相对标准偏差为8.2%,氨质量分数相对标准偏差为3.5%,均满足行业标准。     

中温中尘SCR烟气脱硝系统流场优化的研究

以某新型干法水泥熟料生产线的SCR脱硝系统为研究对象,对SCR反应器内烟气流动进行数值模拟研究。通过对比不同工况条件下烟道内烟气速度分布和第一层催化剂截面的烟气速度分布、速度相对标准偏差、入射角,研究SCR反应器内均流装置对烟气流场均匀性的影响。结果表明：在烟道和喇叭口内布置导流板对速度均匀性有显著改善作用;通过分析第一层催化剂表面的烟气分布得到在格栅处添加一层多孔板能够进一步优化烟气在催化剂表面的分布。可为水泥行业SCR系统流场优化和结构设计提供参考依据。     

影响燃煤电站选择性催化还原脱硝效率的运行因素分析

我国的氮氧化物污染越来越严重,今后燃煤火电厂今后将逐步建设烟气脱硝装置。本文在对SCR脱硝技术进行介绍的基础之上,对影响SCR脱硝效率的主要运行因素进行了分析,主要包括:烟气温度、NH3/NOx比、催化剂压降、锅炉负荷等对脱硝性能的影响,并给出了运行过程中的注意事项。为提高我国的SCR脱硝性能提供借鉴和指导。     

水泥窑尾系统烟气SCR脱硝工艺优化方法

为了提高SCR脱硝效率,以水泥窑尾系统为研究对象,提出烟气SCR脱硝工艺优化方法。依据SCR脱硝工艺脱硝方式,选择的V2O5-TiO2成分催化剂,从脱硝控制、反应机理、反应物扩散三个方面,确定水泥窑尾系统烟气SCR脱硝工艺脱硝的反应原理;计算SCR脱硝工艺脱硝的效率,结合SCR脱硝工艺反应原理,提取SCR脱硝工艺中影响SCR脱硝工艺脱硝效率的烟气温度和流速、氨氮供应量、催化剂性能等因素;采用最小二乘支持向量机,设定优化函数,优化SCR脱硝工艺的烟气温度和流速、氨氮供应量、催化剂性能。设定SCR脱硝工艺试验参数值,应用试验结果：平均供氨流量在设定值范围±0.3 m3/h上下波动,SCR反应器入口NOx浓度,在设定值的上0.4 mg/m3、下0.3 mg/m3范围内波动,SCR出口NOx浓度在设定值上下R0.5 mg/m3波动,对于脱硝过程控制能力高,经脱硝效率计算公式计算,优化后的SCR脱硝工艺脱硝效率提高了3.75%。     

硝酸提浓改造过程中高效NH3-SCR脱硝催化剂开发及工业应用

针对硝酸工业装置尾气特点研究开发NH_3-SCR脱硝催化剂,在空速40 000 h~(-1)和入口NOx浓度1 000×10~(-6)条件下,NH_3-SCR脱硝催化剂最佳反应温度为370℃,NOx出口浓度20×10~(-6),脱除率达98%。经过1 000 h寿命评价,脱除率超过95%,脱硝催化剂表现出良好的活性。根据实际需要进行条型和蜂窝型脱硝催化剂工业生产,条型和蜂窝型脱硝催化剂均能满足硝酸装置提浓改造后尾气NOx浓度增加的要求,催化剂效率高,装填量小,系统压降小,NOx出口浓度20×10~(-6),条型脱硝催化剂反应器压降4.5 kPa,蜂窝型脱硝催化剂反应器压降2 kPa。     

中小型燃煤烟气脱硝实验研究

介绍了选用NH3作还原剂,活性炭作催化剂,在低温(<200℃)和氧气存在的条件下,选择性催化还原(SCR)NOx的技术和反应机理,研究了氧气浓度、NOx入口浓度和烟气温度对脱NOx率的影响。实验表明:当氧气体积分数为6%、烟气温度为45℃时,采用直径为8mm～9mm的圆柱体活性炭,脱NOx率最高,达92%,选择性催化还原烟气脱硝技术适宜于中小型燃煤烟气的脱硝。     

高温除尘脱硝一体化技术开发及流场模拟研究

相对于高温高尘区SCR脱硝工艺,高温低尘布置的SCR工艺在保护催化剂和空气预热器方面具有明显优势。因此提出了一种高温除尘脱硝一体化技术,将高温电袋复合除尘器和SCR脱硝反应器有机结合,对比分析了下进上出、侧进侧出和上进下出3种脱硝反应器形式,下进上出布置形式以其结构简单、经济性高等优点成为优选结构形式。以某350 MW机组为对象,采用Fluent软件对其高温除尘脱硝一体化装置开展了数值模拟研究,分析了装置内的流场分布情况,并提出了优化设计方案。结果表明,通过改进烟道结构和设计导流措施(烟道导流板、整流格栅、孔板开孔率、灰斗阻流板等)减小了烟道内涡流、改善了装置内的流场分布。优化后,喷氨入口、第一电场入口、首层催化剂入口和空预器入口的速度分布变异系数由优化前的27.1%、38.8%、17.6%、22.4%降低为12.1%、22.3%、5.5%、11.3%,首层催化剂入口的氨浓度分布变异系数和入射烟气角度由优化前的15.0%、172°降低为3.8%、5.3°,满足相关的流场技术要求,为工程设计提供可靠的指导依据。     

水泥窑炉烟气中温脱硝技术的研究与分析

根据中温（160~230 ℃）催化剂研究成果,开展了水泥窑炉烟气中温SCR脱硝技术的应用研究与效率分析。针对不同配方催化剂系列,测试了多种工况条件下NOx脱除效率,并对催化剂的高尘防堵与吹灰技术进行了设计和研究。试验研究表明,中温中尘脱硝效率均可达85%以上,NOx浓度稳定控制＜50 mg/Nm3,催化剂阻力＜200 Pa/层。以上研究为水泥窑炉烟气中温SCR脱硝工程应用奠定基础,即中温中尘SCR脱硝技术是水泥窑炉烟气NOx深度减排的重要措施。     

低温NH3-SCR催化剂脱硝工业侧线实验

采用浸渍法制备了低温NH₃-SCR催化剂,并在某硝酸车间进行了超过1 000 h的低温SCR脱硝工业侧线实验,结果表明,在压力0.2 MPa、烟气入口温度230 ℃和空速 5 000 h^-1条件下,脱硝率大于95%,出口NOx浓度低于100×10^-6,催化剂具有良好的活性稳定性。采用BET、SEM和XRD等对催化剂进行表征,结果表明,催化剂实验前后物性和晶相结构没有显著差别。     

660MW燃煤机组SCR流场模拟优化与喷氨优化运行

以某电厂660 MW亚临界燃煤机组SCR烟气脱硝系统为研究对象,对SCR反应器内烟气流动以及喷氨分布均匀性进行数值模拟研究。通过对比首层催化剂前烟气速度分布及NH_3浓度分布,研究了SCR反应器内均流部件对烟气流场均匀特性的影响,并且在数值模拟的基础上对喷氨方式进行了优化调整研究。研究结果表明:优化调整烟道内均流部件对速度、浓度均匀性有显著改善作用;通过分析流场不均匀性得到的分区喷氨方法能够进一步优化NH_3在烟道中分布;现场试验验证了调节喷氨格栅阀门可降低SCR反应器出口NO_x浓度。本文研究可为燃煤机组SCR系统导流板优化及实际电厂喷氨优化调试提供参考。     

水泥窑SCR烟气脱硝反应器内流场均匀性研究

采用Fluent软件对选择性催化还原(SCR)脱硝反应器内流场进行模拟,基于标准k-ε模型、多孔介质模型、物质输运模型、DPM模型,采用单一气相烟气分析了不同整流格栅间距、整流格栅高度、整流格栅位置及导流板个数、导流板角度对烟气流场均匀性的影响,最终对最优方案下单一气相不同组分的烟气、不同负荷进行了验证,以及DPM双相耦合条件下不同负荷进行了验证。结果表明,从无整流格栅到加整流格栅时,最大入射角均小于90°,催化剂上方涡流消失;当整流格栅的间距为107 mm,整流格栅高度为200 mm,整流位置与入口下边缘平齐时首层催化剂上层100 mm处的速度分布偏差系数降至19%;当导流板的个数为7个,导流板角度为18.2°时最为合适,此时首层催化剂上方100 mm处的速度分布偏差系数为11.91%,最大入射角度为3.14°。当最佳参数下对单一气相不同组分的烟气、不同负荷进行模拟,均符合工程要求。采用DPM双相耦合,颗粒物采用Rosin-Rammler分布条件下与单一气相进行对比发现,首层催化剂上方100 mm处平均速度有了一定的增加,速度标准差变化较小,速度分布偏差系数相应减小,符合工程要求。     

Application of computational fluid dynamics analysis for improving performance of commercial scale selective catalytic reduction

The performance of commercial scale selective catalytic reduction (SCR) system is strongly dependant upon the degree of mixing between NH₃ and NOx or NH₃ concentration distribution at the catalyst layer according to the reaction kinetics of SCR catalysts. Insufficient mixing of the reduction agent and NOx mass flow necessitates an uneconomically large catalyst volume and high NH₃ slip to meet the required NOx emission values. The effective methodology which can increase the performance of commercial scale SCR through improving NH₃ concentration distribution at the catalyst layer using computational fluid dynamics (CFD) analysis was suggested and applied to the real operations. The operation results have shown that the performance of commercial SCR was improved from 54.4% to 74.8% as NH₃ concentration deviation at the catalyst layer was reduced from 23.6% to 8.6%. It is established that the increase of NH₃ concentration uniformity at the catalyst layer contributes to improvement of performance of commercial scale SCR.     

栅格型导流板对SCR反应器内流场影响特性分析

基于某水泥厂环保改造项目,对SCR反应器进行设计改造,应用计算流体力学软件对SCR反应器内流场进行数值模拟研究,前期获取大量实际运行数据,通过算法验证,本文使用的模拟方法具有可靠性,与实际较为吻合。随后,在比较分析不加装导流板反应器和原反应器（内置扇形导流板及多孔整流层）内流场的基础上,进一步研究了倒V型导流板+栅格整流层和栅格型导流板对SCR反应器内流场特性的影响,结果表明：栅格型导流板能有效改善流场均匀性,并且使得进入催化剂层的烟气速度偏差大大降低。     

220 t/h水煤浆锅炉烟气脱硝工艺技术

介绍了中国石化北京燕山分公司针对220 t/h水煤浆锅炉烟气的特点和脱硝的要求,选取了选择性催化还原（SCR）技术对该锅炉尾部烟气实施脱硝治理。通过对脱硝方案的研究,确定了脱硝的工艺流程和脱硝的有关工艺参数。SCR反应器操作温度控制在320～370 ℃范围内,氨与空气的混合体积比约为5∶95,SO2转化率小于1%,SCR反应区压降小于1000 Pa,NH3的逃逸率小于3%。项目通过建设、试运行和相关测试,锅炉的脱硝效果达到了北京市地方环保规定的标准。该项目对引进国外技术结合国内大型锅炉的特点进行锅炉烟气脱硝治理有重要意义。     

TiO2载体低温催化剂脱氮技术应用试验

将TiO2载体低温催化剂在水泥窑脱氮上进行了初步试验。首先取氨氮比为0.9,计算出理论喷氨量并运用于该试验。在相同烟气量和喷氨量下,经过催化反应,NOx浓度从初始的503mg/m3(标态)降为170℃时的57.5mg/m3(标态)。当喷入过量氨气时,随着温度的升高,催化剂的脱氮效率变化规律与氨气没有过量喷入时基本相同,其最大脱氮效率为89.45%,反应条件为170℃,氨气流量4.00SL/min。连续运行20h,脱氮效率上下波动为±1%。使用6个月后烟气截面催化剂孔道没有阻塞,即此低温催化剂可在水泥窑袋除尘器之后长期使用。     

Selective catalytic reduction failure of low NH3-NOx ratio

An insufficient amount of NH_3(ammonia) will reduce the conversion efficiency of NO_x , which may lead to excess NO_x emissions, resulting in NH_3-SCR failure. In this article, SCR failure caused by a low NH_3-NO_x ratio is studied systematically by experiments. The main reasons for a low NH_3-NO_x ratio in SCR include insufficient urea injection, hydrothermal aging of catalysts and urea crystallization. It was found from an insufficient urea injection experiment that with the increase of NH_3-NO_x ratio, the NO_x conversion efficiency of the SCR system increased, but the ammonia leakage also increased. The main influencing factors of NO_x conversion efficiency are different under different NH_3-NO_x ratios. A flow reactor system was used in the catalyst hydrothermal aging experiment to investigate the effect of hydrothermal aging on catalyst activity. After a 24 h hydrothermal aging experiment at 800 °C, the NO_x conversion efficiency of the copper-based zeolite catalysts decreased significantly at the boundary of medium and low temperature regions. And the NO_2-NO_x ratio in the mixture had a significant effect on the catalytic performance.Thermogravimetry coupled to Fourier transform infrared spectroscopy(TG-FTIR) was used to analyze the composition of urea deposits in a urea deposits analysis experiment. It was found that the main components of urea deposits were urea and isocyanic acid(HNCO). Preventing HNCO polymerization, especially the formation of CYA, can decrease the formation of urea deposits.