基于水泥除尘+脱硝流场的CFD数值模拟研究

随着社会环保意识的增强,大气污染物的排放标准也日益严格,这给环保工程带来了极大的潜在市场。脱硝反应器设计作为SCR脱硝工艺中除了催化剂的另一核心,在水泥行业没有更好的催化剂被研发出来之前,想要脱硝设备的性能得到极佳的发挥,在高温高尘区布置除尘+脱硝设备已经是工程上的一个选择,而在高尘区要保证催化剂的稳定、高效运行,流场的优化必不可少。本文针对某水泥行业除尘+脱硝项目,采用CFD软件对其流场进行数值模拟,并给出导流板的优化设计方案。结果表明：在电除尘器上进气口布置合适的导流板,使得进入电场的烟气分布均匀;同时在整流格栅前添加导流板,脱硝反应器内的流场也得到了极大改善。因此,采用CFD软件数值模拟对水泥行业除尘+脱硝有着重要的意义。     

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。     

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。     

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。     

水泥窑SCR脱硝反应器入口烟气均流扩散的数值模拟研究

为解决上进下出布置形式的SCR反应器入口烟道内流场分布不均匀、催化剂层中心区域磨损以及靠近烟道壁面区域积灰等问题，本研究以天津振兴产能为2 000 t/d二线水泥窑的中温中尘SCR脱硝装置为研究对象进行了流场模拟及流场优化。通过Ansys fluent软件对全尺寸SCR反应器烟道内的流场分布特性进行了模拟，提出了在反应器扩张段烟道进口位置设置一组导流格栅、在扩张段烟道中间位置设置一层均布板及第二组导流格栅的流场优化方案，优化方案中导流格栅起到引导烟气扩散流动的辅助作用，均布板起到了主要的均流作用，本研究通过仿真试验的方式选取50%开孔率、60°错排圆孔、孔径60 mm作为均布板的最优参数，优化方案通过工程案例进行了可行性验证。计算结果显示优化方案对系统压损的负担较小，能有效提高烟气分布均匀性，实现催化剂入口速度分布Cv<15%的技术要求。优化改造后现场实测结果显示，催化剂入口速度分布均匀性由Cv=48.5%，优化到Cv=14.5%，系统阻力仅增加91.5 Pa，脱硝效率提高了11.2%达到86.4%。     

SCR系统流场优化数值模拟研究

为提高选择性催化还原脱硝系统(SCR)的烟气气流均匀性,进而提高SCR反应器的催化效率、减少催化剂的冲蚀和损耗、提高催化剂使用寿命和提高催化反应反应物的接触程度,针对SCR反应器的流场开展数值模拟以及导流板和整流板的结构优化,基于Realizable k-ε模型和多孔介质模型,通过对全尺寸SCR反应器模型的速度场的模拟,研究导流板结构、整流板数量对于SCR脱硝系统的流场组织和气流均匀性的影响。通过模拟SCR反应器内的颗粒分布,研究飞灰颗粒对流场的影响。通过计算整流板前截面的相对速度偏差和分析不同优化方案下的SCR反应器的速度场,评估导流板和整流板的导流效果,进而确定最佳方案。结果表明:在弧形、直弧形、弧形、直弧直4种导流板方案中,直弧直形导流效果最好,这是因为弧形导流板前的水平直板和竖直直板可以更好地引导气流流动;结合反应器采用斜顶设计的几何特点,基于流场调整导流板形状与速度梯度方向相同,可以显著优化烟气的气流组织,减少转弯处的能量耗散;催化剂层前的整流板可进一步引导气流流动,极大改善气流均匀性;但过多的整流板提高近壁面处的烟气气流阻力,加剧能量耗散和速度不均匀性,反而降低整流板的整流效果。本研究整流板数量15较为合适。经过对导流板和整流板结构及数量的调整,最终可将催化剂上层的速度偏差降至6.68%,符合工业要求。针对烟气颗粒场的分析表明,飞灰颗粒主要沉积在烟道右壁面和上升通道上壁面处;同时,对颗粒沉积处必要的飞灰处理可减少烟气飞灰对于催化剂的冲蚀作用。     

石膏板厂沸腾炉SCR系统烟气流场优化

采用Fluent软件对国内某3000万m2/年石膏板生产线烟气脱硝系统进行了模型建立和数值模拟,讨论结构参数对烟道内速度、温度和NH3浓度均匀性的影响,指导烟道布置方案选择.结果 显示:冷风汇人角度不能大于55°,且取55°时烟气混合程度最好;烟道直径为2 m时,其转角半径取1 m时流场最均匀;在催化剂上方布置3块导流板的流场均匀程度最好;布置整流栅格可以有效改善速度场均匀性.     

某生活垃圾焚烧发电厂SCR脱硝系统数值模拟研究

以某生活垃圾焚烧发电厂SCR脱硝系统为研究对象,针对无导流板结构、有导流板结构的SCR反应器流场进行了数值模拟计算,并进行了对比分析,可以看出,研究案例中所用的SCR反应器在设置导流板的情况下,相比无导流板结构结构,烟气流动压降略有增加,但进催化剂前的烟气速度偏差可由无导流板的47.8%降低到14.8%,氨气的浓度偏差可由无导流板结构的28.7%降低到9.7%。     

浅谈CFD数值模拟技术在水泥环保设备中的研究与应用

CFD数值模拟技术迅速发展,目前已经深入到各行各业。该技术最大的优势就在于,它能够将设备流场内部真实、形象地表达出来。水泥行业用于废气处理的环保设备主要包括：袋除尘器、 SCR系统、强制风冷冷却器等,设备内部烟气的分布状况是影响设备性能的重要因素。然而在设计阶段却很少会考虑到烟气的流动状况,从而导致在实际工况中设备的运行效率较低,有时甚至会因此导致极其恶劣的后果。在设计或者诊断时,应用CFD数值模拟技术可以有效地解决上述问题,模拟结果能直观地显示设备内部气流的分布状态,同时也能显示设备内部每个点的烟气速度及阻力数据。CFD数值模拟技术在环保设备中应用,对于改善导流装置的作用,增强设备的使用效率,提高设备的性能有非常重大的意义。     

平板玻璃炉窑脱硝除尘工艺的几个典型问题分析

通过对石家庄某平板玻璃炉窑脱硝除尘工艺的工程应用实践,就平板玻璃炉窑脱硝除尘系统中出现的几个典型问题进行具体分析,对高温电除尘系统和低粉尘SCR系统在工程实践上的遇到的问题提出相应对策,使工艺得到进一步完善,为系统正常调试、运行提供可靠保证,同时为平板玻璃炉窑脱硝除尘工艺的工程应用实践提供参考。     

我国水泥行业环保装备产业现状与发展趋势

我国水泥行业环保装备产业的技术水平和生产能力均已达到国际先进水平。我国加入世贸组织,水泥工业结构调整,水泥环保新标准等给我国水泥行业环保装备产业带来前所未有的市场空间。电收尘器的技术含量和系统控制水平将有较大的提升;袋除尘器将向着大型化和适应高温、高浓度方向发展。     

炼油催化剂废水短程硝化反硝化脱氮技术研究

随着国家对环境保护的重视,炼化行业废水排放标准也在逐步升级,《石油炼制工业污染物排放标准》(GB 31570-2015)首次对石化行业总氮排放限值提出了要求,并于2017年7月1日起正式实施。对于炼油催化剂废水,由于其低C/N比,低成本总氮(TN)脱除是其难题。本文以催化剂生产废水为研究对象,结合该废水高含盐、低C/N比的特点,在SBR反应器内采用实时控制的方式,采用短程硝化反硝化脱氮技术对模拟催化剂废水进行实验研究。实验结果表明:在实时控制条件下,低C/N比的含盐催化剂废水稳定运行时NH4+-N和TNN(TNN为亚硝酸盐和硝酸盐之和)去除率分别达到96.9%和99.8%,硝化出水亚硝酸盐积累率NAR平均为98.1%,同时反硝化阶段对碳源需求:醋酸钠(Na Ac)/TNN为3.1∶1,节省了大量碳源。     

基于FLUENT除尘器流场模拟

许多环境工程设备需要针对不同的工作条件进行设计。但环境净化和处理设备内部的流场极其复杂。单靠经验很难判断设备工作状况和净化效果。在设计过程中借助CFD软件对除尘器内部流场模拟,可以观测设备内部流场参数分布,通过调节参数使除尘器达到设计要求。本文以旋风除尘器为例,利用FLUENT对旋风除尘器内部流场进行了数值模拟．讨论了不同条件对内部流场的影响．探讨了FLUENT软件在环境工程教学科研中的用途。     

新型AmOn反应器好氧区流场优化与实验研究

基于气升式环流反应器原理设计的新型AnOn反应器，是集传统氧化沟和二沉池工艺于一体，同时实现有机物去除、反硝化脱氮除磷、污泥回流以及泥水分离等功能的高效污水处理生化反应器。曝气装置是该反应器的核心部件，不但起到曝气充氧、紊动传质的作用，而且还是整个反应器内液相垂直流动的动力来源。本文借助CFD技术，对好氧区曝气方式改进前后流场特征进行模拟，分析不同流场情况对好氧区紊动传质及处理效果的影响。实验表明，双管曝气方式下，中间一道曝气管的曝气搅拌作用破坏了单管曝气方式下的循环涡流，使得液速和气含率分布更加均匀合理，好氧区流场更加有利于气液和液固传质，相同曝气量条件下污水处理效果得到很大加强。     

新型干法水泥生产技术的现状与发展

以国产装备为主导的新型干法水泥生产技术是20世纪我国工程科技最伟大的成就之一,主要表现在原料综合利用和预均化、粉磨、烧成、无烟煤利用、环境保护和软件开发等技术取得的成就。新型干法水泥生产技术的继续发展,将按照我国水泥工业走循环经济和可持续发展道路的要求进行。     

CFD数值模拟在废气催化氧化处理中的应用

催化氧化技术是处理VOCs的常用方法之一,为节省占地、节约投资,将常用催化氧化装置集合为组合式催化氧化反应器。为使净化气均匀地进入换热段、降低速度偏差、保证换热效率,利用计算流体软件CFD对反应段出口至换热段的烟道流场分布进行了数值模拟,并通过计算得到了使流场均匀分布的导流板结构。     

选择性催化还原蜂窝状催化剂内流动特性的多尺度模拟

为提高选择性催化还原(SCR)脱硝反应器内催化剂的脱硝效率和使用寿命，从细观和宏观两个角度对SCR脱硝反应器的流动特性多尺度数值进行研究。在细观层面研究了不同高度的催化剂层产生的阻力随进口速度的变化，并计算得到阻力关系式。宏观层面，基于阻力关系式，计算出催化剂宏观结构数值模拟所需的粘性阻力系数和惯性阻力系数，对反应器内的流动特性进行数值模拟，并将其结果与实验数据对比，最大误差为8.6%。将关系式应用于具有不同结构(蜂窝状和斜板状)催化剂的脱硝反应器中，计算结果与文献值趋势基本一致，最大误差为12.9%。     

生物电化学脱氮系统构建和影响因素的最新研究进展

生物电化学脱氮技术是一种以电化学活性细菌作为催化剂的污水处理技术，因其绿色、环保、节能的特点而备受关注。本文介绍了不同脱氮技术的机理，从脱氮性能、成本、二次污染大小和污染物转化率等角度对现有脱氮技术进行评价，指出了生物电化学脱氮技术的优势和应用前景；重点综述反应器运行参数、溶液组分、脱氮生物膜的培养方式、生物电化学脱氮系统内菌种构成等因素对生物电化学脱氮系统的影响，并提出了优化脱氮系统的方法；同时总结了生物电化学脱氮技术在处理屠宰场废水、焦化废水和含高氯酸盐废水等方面的应用现状。研究表明：从脱氮系统内不同微生物的角度，尤其是电活性微生物角度探究生物电化学脱氮过程的机理，调控脱氮生物膜的形成和改变脱氮系统运行参数，是改进生物电化学脱氮技术的有效途径。