改进型(SNCR+SCR)混合脱硝工艺气液多组分混合特性的数值模拟

提出了改进型(SNCR+ SCR)混合法脱硝工艺,建立了省煤器出口烟道NH3逃逸的摩尔分数分布模型和SCR入口烟道流场均流导流组件模块装置,基于Fluent平台,对大型燃煤锅炉改进型(SNCR+ SCR)混合脱硝工艺在锅炉转向角处还原剂液滴与烟气的混合过程进行数值模拟,并进一步掌握SNCR后段烟气流场的氨氮混合特性和分布特性,同时考虑了混合过程与复杂温度场的相互作用,并探讨了其对SCR反应段的脱硝效果影响.计算结果表明,在喷枪位置固定条件下,传统SNCR反应区脱硝效率在尿素溶液喷射初期随喷射量增加而增大,但不是线性关系,当氨氮物质的量之比大于1.15后,增长减缓,且氨逃逸量与增加的尿素溶液量也非线性关系,改进型工艺在转向角补充尿素溶液喷射后,省煤器出口NH3摩尔分数与补充尿素溶液流量呈线性关系,大大降低了尿素耗量,新型均流导流组件解决了SCR反应器入口界面的回流、二次流以及入射角过大问题,优化后催化剂入口界面烟气速度标准偏差小于10％,浓度场偏差小于5％,在(SNCR+ SCR)脱硝总效率70％条件下,综合考虑漏氨,氨氮物质的量之比可控制在1.5以下.最后通过应用该模型计算实际燃煤机组电厂运行反馈信息来验证数学模型的正确性和可靠性.     

煤粉炉内燃烧过程还原区强化脱硝试验研究

提出一种新型脱硝技术——多级强化还原煤粉燃烧技术,并在东方锅炉股份有限公司一台可实现煤粉自持燃烧的50 kW下行燃烧试验炉上开展了该技术的脱硝试验研究。采用再循环烟气携带还原抑制剂(尿素溶液或氨气)喷入强化还原区的方式进行强化脱硝。在空气分级的基础上,对两级燃尽风位置、还原抑制剂喷入位置、还原抑制剂的载气种类、还原抑制剂与烟气混合程度和氨氮比等影响脱硝效率的因素进行了研究。结果表明:在第一级燃尽风之前的还原区喷入尿素溶液,氨氮比为2时,脱硝效率可达20%左右;当在两级燃尽风之间的强化还原区喷入尿素溶液,氨氮比为2时,脱硝效率可达70%左右;氨气作为还原抑制剂时,随着氨氮比的增大,脱硝效率逐渐提高,当氨氮比在1.2～1.6时,脱硝效率稳定在70%左右,当氨氮比为2.5以上时脱硝效率达到80%以上。     

2.8 MW热水锅炉SCR脱硝数值模拟分析

借助CFD数值模拟分析和优化2.8 MW热水锅炉尾气SCR脱硝系统。模拟结果表明：尿素液滴中位粒径为25μm时,蒸发时间小于0.06 s,停留距离约为2 250 mm,将混合器设置在喷枪下游2 800 mm处,可有效防止液滴对混合器造成冲蚀。经优化设计的混合器、导流板、孔板显著加强了氨氮混合,进入第一层催化剂氨气均匀性系数小于15%,满足脱硝反应工艺要求。     

非催化烟气还原脱硝法脱硝特性的试验研究

在沉降炉脱硝试验平台上,对不同氨剂的选择性非催化还原(SNCR)脱硝特性进行了试验研究.结果表明:反应适宜氨氮比为1.5,氨气、尿素、碳酸氢铵脱硝的最佳温度窗口分别为985～1 030℃、775～1 085℃、760～1 075℃,尿素和碳酸氢铵最大脱硝效率达90%,优于氨气的80%;增大氨氮比或降低烟气氧浓度均可提高SNCR脱硝效率;在以尿素作为还原剂的SNCR脱硝反应过程中,协同加入钠盐添加剂可在保证最大脱硝效率基本不变的前提下,使反应温度窗口由782.9～1 086.3℃拓宽为749.5～1 086.3℃.     

NH_3选择性非催化还原NO的实验研究

在电加热的管式反应炉上进行了NH3选择性非催化还原(SNCR)NO气相均相反应的实验研究,结果表明:最佳脱硝温度约为925℃,最大脱硝效率约为83%。综合考虑脱硝效率、NH3漏失和运行成本,最佳氨氮摩尔比为1.5。NO初始浓度从300μL/L降到100μL/L,脱硝效率由83%降到57%,但是脱硝后NO的排放浓度几乎不变,约为50μL/L。当O2浓度从1%增加到10%,脱硝效率由91%降到75%,反应后剩余的NH3由43μL/L减少到10μL/L。925℃时SNCR反应完全进行需要1s以上的停留时间,而1000℃时只需0.4s。     

富燃料区喷氨降低NO_x排放浓度的热态试验研究

对某热电厂75 t/h煤粉锅炉进行了富燃料区喷氨技术改造,以降低NO_x排放浓度。在改造后的实际运行的煤粉锅炉上进行了热态试验,研究了氨氮比、O_2浓度和温度对脱硝效率的影响。试验结果表明:当氨氮比为1.5时,采用富燃区喷氨技术可在空气分级技术改造的基础上,将NO_x排放浓度降低至50%左右;当氨剂喷入位置处的温度超过1200℃时,会引起NO_x排放浓度的增加;当氨氮比为1.5、4角位置处喷射尿素时,空气分级联合富燃料区喷氨可以达到约70%的脱硝率。     

基于空气分级的主燃区喷氨技术降低锅炉NO_x的热态工业试验研究

基于空气分级主燃区喷氨技术降低NO_x,在一台240 t/h煤粉炉上进行了热态工业试验,并对主燃区的喷氨位置、化学氨氮比(NSR)、OFA运行方式、锅炉负荷等因素对NO_x还原效果的影响进行了试验研究。结果表明:锅炉中下磨满负荷运行时,主燃区四角的喷氨降低NO_x的效果优于侧墙,并且随着化学氨氮比的增加而增加,在NSR=1.6时取得35%的脱硝效率,当OFA的阀门开度维持在60%以下,锅炉运行时的脱硝效果较好,降低锅炉的负荷,相应地提高了主燃区喷氨的脱硝率,中上磨运行时,主燃区喷氨脱硝效果不佳,空气分级结合主燃区喷氨技术可以取得75%的脱硝率。     

泄漏检测与维修技术在芳烃歧化装置的应用

采用泄漏检测与维修(LDAR)技术,对芳烃歧化装置无组织泄漏情况及挥发性有机化合物(VOCs)的无组织排放量,进行全面检测和统计分析,分析泄漏的原因并通过维修减少泄漏。芳烃歧化装置容易泄漏的元件主要为连接件和开口管线,主要分布在分馏区的泵区和换热器区;泄漏浓度SV≥5000μmol/mol的泄漏密封点对总泄漏量的贡献达到了67%。泄漏量大点位主要分布在分馏塔泵区、分馏塔换热区和罐区,主要为连接件、开口管线和阀门等元件,是造成泄漏排放的主要部分。总计检测25501个设备密封点,整体泄漏率为0.69%,VOCs泄漏排放量总计达到43.9t/a,设备管阀件泄漏造成的加工损失率为0.0055%,泄漏点不停工维修修复率为45.2%,泄漏点停工维修修复率为91.5%,停工维修后整体泄漏率降至0.38%;VOCs减排量降至38.6t/a,减排率达到88%。     

气态氨作还原剂的SNCR脱硝工艺的试验研究与模拟

在自行研制的试验台上对氨气作还原剂的SNCR脱硝工艺进行了实验研究,并利用化学反应动力学软件Chemkin 4.1进行了模拟.通过试验发现,采用自制改进型槽缝式TB系列喷嘴内部喷入的方式明显优于侧喷,提高了NO_x的去除率.以NO_x去除率高于50%为标准,试验所得温度窗口为863～937 ℃.随着氨氮比的增大,NO_x的去除率和氨的泄漏量增大,当氨氮比大于1.0后,NO_x去除率的随氨氮比增大的幅度减小,而氨的泄漏量增大幅度增大.利用Chemkin 4.1的模拟所得的温度窗口和NO_x去除率与实验基本相符,通过对详细机理中重要基元的分析,得出了各温度下的主要反应途径.     

基于蒙特卡洛算法的SCR脱硝性能影响因素分析

为分析入口参数不均匀分布对选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction, SCR)反应器脱硝性能的影响,通过MATLAB编程的方法建立了SCR脱硝反应三维数值模型。采用蒙特卡洛算法生成入口边界,以此调用模型,研究入口速度、温度及氨氮比分布不均条件下脱硝效率及氨逃逸率的变化规律。结果表明：当入口速度超过1.5 m/s,速度偏差对脱硝效率及氨逃逸率的影响较为显著,在入口速度为4 m/s时将速度偏差由0增大到80%,脱硝效率由46.77%降低到44.67%,而氨逃逸率由8.31%增加到12.57%;不同温度偏差变化区间对脱硝性能影响不同,当温度偏差小于10%时脱硝效率主要受到反应温度的影响,而当温度偏差大于10%时温度偏差成为影响脱硝效率的主要因素;氨氮比主要影响氨逃逸率,当氨氮比由0.8增大到1.2时,氨逃逸率由0.55%增大到1.02%,而脱硝效率由42.5%增大到57.23%。     

柴油机尿素SCR催化剂储氨特性与氨泄漏影响因素的试验研究

在一台满足国-Ⅳ排放标准的柴油机上对尿素选择性催化还原系统中的氨泄漏及储氨特性进行了试验研究。重点研究了空速、温度及储氨量对氨泄漏的影响。研究结果表明:20 000h-1空速下,从尿素起喷到该工况下最大转化效率所用时间随温度增加而减小;达到饱和储氨量的时间随温度升高呈减少趋势;各工况下饱和储氨量为1.23~8.56g,随温度升高呈下降趋势。250℃催化剂入口温度下,从尿素起喷到该工况下最大转化效率所用时间随空速增加而减少;达到饱和储氨量的时间随空速增加呈减少趋势;各工况下饱和储氨量为2.68~12.10g,随空速增加呈下降趋势。固定空速条件下,随氨氮比增加,NO_x转化效率呈升高趋势,但在250℃以下升幅并不明显;不同氨氮比下的氨泄漏量随催化剂入口温度的升高均呈先升高后降低的趋势。固定催化剂入口温度条件下,不同氨氮比下的氨泄漏量随空速的增加而升高。     

SNCR/SCR联合脱硝的应用及对锅炉运行的影响

研究了410 t/h煤粉炉的SNCR/SCR联合脱硝技术。当NSR为1.5时,NO_x浓度从350 mg/m~3下降到100 mg/m~3以下,脱硝率约为71.4%,NH_3逃逸小于5 m L/m~3。脱硝率随着负荷的下降呈现上升趋势,NSR的进一步增加对提高脱硝率的意义不大,但是会大量增加NH_3逃逸。向炉膛喷射尿素溶液会间接增加冷灰斗水封水的氨味及积灰,此外要避免尿素溶液滴落在水冷壁或喷射到换热器管上从而产生腐蚀。逃逸的NH_3促进烟气中硫酸氢铵的生成,加剧空预器的腐蚀,同时还会影响飞灰的品质,与烟气中的HCl等生成NH_4Cl从而影响GGH的运行,增加烟气PM_(2.5)中NH~+_4离子浓度从而增加烟囱排放的烟羽浊度,形成新的污染,因此要严格控制NH_3逃逸并加强空预器、GGH等吹灰措施。     

SNCR脱硝过程中固体聚合脱硝剂的性能研究

由于以尿素或氨水为还原剂的传统非催化还原脱硝(SNCR)技术存在还原剂分解不充分、反应温度高、脱硝效率低等问题,固体脱硝剂可用于克服上述问题。以三聚氰胺、尿素、甲醛为基体,制备了一种固体聚合脱硝剂,并分析反应温度、O₂体积分数、H₂O体积分数、停留时间和氨氮比等对其反应活性的影响。结果表明：固体聚合脱硝剂的活性温度窗口与常规还原剂相比较低;当O₂体积分数为1.2%时,脱硝效率最高,为84.2%;H₂O体积分数为1.4%时,脱硝效率最高,为91.4%;而停留时间对脱硝剂反应活性的影响不明显,氨氮比的影响更为明显,当氨氮比为1.5时脱硝效率最高。     

SNCR应用于130t/h循环流化床锅炉烟气脱硝的研究

介绍了130 t/h循环流化床锅炉上采用选择性非催化还原脱硝技术进行氮氧化物脱除,探讨了反应温度、氨氮比(NSR)、还原剂粒径及钙硫比(Ca/S)对脱硝率及氨逃逸的影响。结果表明,NSR=1.4,脱硝率能达到最大值76.8%,最佳脱硝反应温度在920~935℃。脱硝率随着NSR升高而增加,而NSR1.6后,脱硝率增加趋于平缓。在NSR恒定的情况下,脱硝率随着喷射流量的增加而增加,最佳的喷射流量为160 L/h,相应的雾化粒径为120μm。Ca/S的增加将导致没有参与反应的CaO含量增多,而CaO对NH3有催化氧化效果,虽然减少了NH3逃逸但同时也降低了NH3的利用率。     

脱硝还原剂液氨改尿素技术应用及优化

电厂烟气脱硝SCR系统脱硝还原剂采用尿素取代液氨已成为行业趋势,尿素具有与液氨相同的脱硝性能,且具有环保、无毒性和安全性高等优点。某电厂对烟气脱硝SCR系统实施液氨改尿素热解制氨工艺,本次改造的热解系统单套640kg/h的制氨量是迄今国内最大的,具有停留时间长、能耗大、运行费用高、调节范围大等难点。为此,在进行流场/温度场模拟的基础上,采用高温烟气换热方案代替电加热器方案,对运行模式和喷枪控制进行了调整。从运行后的数据来看,在锅炉满负荷(600MW)运行时,热解炉系统满足氮氧化物排放低于50mg/m³且氨逃逸低于3μL/L的要求,炉内尿素热解完全,无结晶出现。采用炉内气气管式换热器代替电加热器作为热源,每年可节省电费约570万元,不到半年即可收回投资成本。项目的顺利实施为尿素热解系统的超大型化应用积累了更多经验。     

废气脱硝氨排放因子存在的不足及改进建议

依据《大气氨源排放清单编制技术指南(试行)》所给废气脱硝氨排放因子,会严重低估脱硝氨排放量。脱硝过程中,未参与还原反应的氨气形成氨氮物,并通过固体颗粒物、脱硫废水等介质迁移外排,大部分最终以氨气形式排放至大气。使用未参与还原反应的氨气浓度代替"氨逃逸",能够更真实反映废气脱硝的氨排放水平。依据实际用氨量和理论用氨量之间的差值,可用于计算分行业的氨排放因子、烟气脱硝氨排放浓度。     

流化床流动和燃烧特性对SNCR脱硝的影响研究

为研究循环流化床炉内流动和燃烧产生的NO_x的不均匀性对SNCR(选择性非催化还原)脱硝效率的影响,针对炉内燃烧、喷氨和SNCR脱硝反应等一系列过程,建立了稠密气固流动耦合化学反应的数学模型,全面模拟了CFB(循环流化床)锅炉的气固流动、燃烧反应、NO_x生成和脱硝反应过程,重点研究了非均匀入口时不同喷氨方式对脱硝效率和氨逃逸率的影响。结果表明:CFB锅炉燃烧后在水平烟道出口存在明显的NO_x通量不均匀;通过改变喷氨点结构参数和操作参数,能显著提高脱硝效率,当采用第一列喷氨、垂直入射等措施且氨氮比为1.2时,脱硝效率能达到68%以上。     

基于数值模拟的SCR喷氨优化及反应潜能提升研究

在燃煤电厂机组超低排放改造后,SCR脱硝系统仍存在很多问题,如因空间有限导致的烟道布置不合理,造成脱硝流场、浓度场、氨氮比分布不均匀,氨耗量大,氨逃逸量高等。通过数值模拟计算对非对称布置的烟道进行优化设计,优化后催化剂入口流场相对标准偏差由35%下降为13%;通过冷态、热态喷氨优化调整,浓度场相对标准偏差由54%下降为14%;经效果评估,反应器反应潜能上升约0.8。     

高速燃尽风射流对NOx与CO协同控制的模拟研究

针对某75 t/h四角切圆煤粉电站锅炉采用深度空气分级脱硝后带来的CO浓度提升问题,提出了高风速燃尽风射流对NO_x与CO协同控制的方法。使用计算流体力学(CFD)数值模拟方法,研究了该技术的工作原理以及对火焰燃烧特性的影响。研究结果表明:(1)对传统空气分级,燃尽风风率从20%增加到40%时,锅炉出口NO_x质量浓度从450 mg/m~3降低到263 mg/m~3,同时折烟角处CO质量浓度从15.5 mg/m~3增加到428.3 mg/m~3;(2)采用高速燃尽风,燃尽风风率为40%,风速提高至82 m/s,可以保证NO_x与CO同时有效控制;(3)高风速对CO燃尽的原因,归因于在炉内形成一个大回流区,此处有氧浓度高、停留时间长、湍流强度高等特点,这些都促进了CO燃尽,模拟也表明高风速燃尽风喷射不影响炉内煤粉燃烧过程。该新工艺的提出与数值模拟研究,对深度空气分级脱硝与CO同时控制的工业应用有一定理论指导意义。     

煤粉锅炉气体再燃及SNCR联合 脱硝的实验研究

对某厂一台240 t/h煤粉锅炉采用空气分级、化工合成气再燃及以氨气为还原剂的SNCR(选择性非催化还原)等技术进行联合脱硝改造。实验结果表明:气体再燃比在0~20%时,随着再燃量增大脱硝效率增加,高、低负荷工况时脱硝效率可达39.1%、43.1%;SNCR喷射点位置沿炉膛纵深存在温度梯度,水冷壁附近温度梯度较大,靠近炉膛中心处温度梯度降低;在空气分级基础上,高、低负荷工况时SNCR可分别提高35.1%、42.4%脱硝效率,氨气的使用不会造成锅炉效率的降低;满负荷工况采用气体再燃及SNCR技术联合脱硝时,在尾部氨逃逸小于12 mg/m3时,可达到80.2%的整体脱硝效率。