脱硝系统新型涡流喷氨混合装置流场数值模拟

SCR脱硝系统的性能取决于进入脱硝反应器的氮氧化物与还原剂氨气混合的均匀程度和烟气速度分布。提出了一种新型的涡流喷氨混合装置,并对其流场进行了三维数值模拟。分析表明,涡流喷氨混合装置能够使进入第1层催化剂的烟气与氨气均匀混合,催化剂入口截面氨气浓度偏差小于10%,混合效果良好;在2个烟道转弯处等距离布置4块导流板,反应器上部等距离布置11块导流板后,烟气速度场达到偏差小于15%的设计要求,因此该新型涡流喷氨混合装置完全能够替代传统的喷氨格栅。     

SCR反应器导流板及喷氨面的优化设计

根据某发电机组的选择性催化还原(SCR)技术烟气脱硝系统的运行参数,对设置不同直型导流板和喷氨面的反应器流场进行模拟,得到SCR烟气脱硝系统的最佳布置方案.使用Gambit软件构造模型,利用Fluent软件进行数值计算得到流场烟气速度分布和NO质量分数分布.分析表明,设置直型导流板可使催化剂层的烟气流场速度分布更均匀;直型导流板数量一定时,增大其倾斜角度有利于改善烟气流场速度分布;角度不变增加直型导流板数量不利于烟气流场速度分布;设置6块倾斜角度为80°的直行导流板,喷氨面位于烟道中部为最佳布置.     

多变截面SCR脱硝系统优化改造

为了解决某电厂600 MW机组选择性催化还原(SCR)脱硝系统存在脱硝效率低以及空气预热器磨损严重的问题,利用数值模拟分析该问题的原因,对该机组SCR脱硝装置进行了优化改造。结果表明:在省煤器出口水平扩张段的多变截面烟道采用小角度、多片数方法设计导流板,消除了水平扩张段的涡流低速区和高速区,提高了喷氨上游烟气流动的均匀性,并且使水平扩张段的流动阻力降低;对比涡流静态混合式喷氨、线性喷氨和分区喷氨,分区喷氨可以更好地控制首层催化剂入口氨氮摩尔比分布的均匀性,进而提高脱硝效率、减少氨逃逸;在SCR脱硝反应器出口到空气预热器入口增加导流板可以提高空气预热器入口烟气流速分布的均匀性,减轻空气预热器的磨损。     

高氮含量焚烧废气SCR脱硝装置的流场模拟及优化

针对某高氮含量化工废液焚烧烟气SCR脱硝装置,基于CFD数值模拟对其反应器进行了优化设计。结构优化后脱硝装置AIG上游、首层催化剂上游截面,烟气流速偏差系数分别由8.6%和77.3%下降至6.2%和13.6%;首层催化剂上游截面NH3浓度偏差系数由5.5%下降至1.89%,该截面温度分布比较均匀,最大温度偏差为1.3℃;催化剂上游截面烟气流动方向与铅直方向的最大偏角为9°,该截面角度偏差面积平均值为6.7°;系统总压降为548.7 Pa,满足小于1000 Pa的设计要求。     

SCR脱硝反应器导流板的结构设计

选择性催化还原剂(SCR)脱硝反应器入口段导流板的作用是使烟气流速均匀,尽可能地分配合理通过催化剂的烟气流量.对此,以某电厂300 MW机组SCR脱硝反应器中导流板为研究对象,采用FLUENT软件,通过对不同结构导流板下反应器内流场的数值模拟,以及多种方案的对比分析,得出最优的导流板结构及反应器内流场分布.     

低位布置燃气轮机SCR烟气脱硝数值模拟研究与应用

以某低位布置E级燃气蒸汽联合循环机组余热锅炉为例,进行了选择性催化还原（SCR）脱硝技术数值模拟研究,得到余热锅炉SCR烟气脱硝系统流场和余热锅炉内部喷氨格栅的放置位置。结果表明:对于低位布置的燃气轮机,在扩口段烟道设置导流板能够有效改善催化剂入口截面上速度分布均匀性;提出了一种适用于余热锅炉扩口烟道的分割仓式导流板结构;采用分区可调的多组一体式氨注射混合器能在较短距离内加强氨气和NOx的混合;将喷氨格栅布置在模块2之前时,催化剂入口截面上NH3分布均方根偏差为2.05%;在机组实际运行时对喷氨格栅进行分区优化调整可以获得最佳的余热锅炉出口截面NOx分布均匀性和最小的氨逃逸量。     

基于数值模拟的1000MW燃煤机组SCR脱硝系统设计

烟气和NH3在反应器内速度场和浓度场分布是否均匀直接影响SCR技术的脱硝效率。采用FLUENT软件、结合多孔介质模型和组分输运方程对某1000 MW燃煤机组SCR脱硝系统进行数值模拟,获得了4种方案的速度场和浓度场。结果表明:加装导流叶栅和整流格栅,反应器内第一层催化剂入口断面烟气速度不均匀性小于15%。在获得最佳流场的前提下,涡流混合器保证了氨与烟气在反应器中的充分掺混。通过冷态模型试验验证了数值模拟的可靠性,数值计算有效地指导了SCR脱硝系统的设计。     

660MW机组SCR系统喷氨格栅堵塞的原因分析及优化

为分析某660 MW燃煤机组喷氨格栅堵塞的问题,利用Fluent软件模拟了反应器内流场的分布。研究发现:由于反应器存在2个变截面烟道,因此喷氨格栅处的流场分布极不均匀,靠近变截面烟道一侧出现明显的低速区。为提高首层催化剂入口氨氮比分布的均匀性,低速区对应的喷氨阀门开度较小,从而导致了该区域喷嘴堵塞。通过对烟道内导流板布置的调整,可明显提高低速区烟气的速度,喷氨格栅截面的速度相对偏差系数由28%降低至21.5%。     

省煤器烟气旁路在SCR烟气脱硝系统中的应用

由于机组低负荷运行时,选择性催化还原(SCR)烟气脱硝系统的入口烟气温度低于最低喷氨温度,会导致SCR系统无法喷氨运行。为此,需设置省煤器烟气旁路。以某火电厂600MW机组SCR系统为例,通过数值模拟的方法得到最佳省煤器烟气旁路方案,即将省煤器旁路入口设于喷氨格栅前,将部分接口伸入进口烟道内,加深高温烟气进入SCR系统水平烟道的射入距离,有利于高温烟气和低温烟气迅速混合。该方案实施后,第1层催化剂入口截面上烟气平均温度为319℃,烟气温度分布的最大偏差为2.4%,满足最低喷氨温度要求。     

SCR烟气脱硝数学模拟研究

选择性催化还原法(SCR)脱硝反应器中的烟气流动情况对于脱硝反应的实际效果有显著影响.对SCR反应器入口烟气流场、SCR反应器氨浓度分布及SCR反应器出口烟气流场进行数学模拟.通过在弯头处增加弧形导流板,调整喷氨阀门开度,在SCR反应器出口段加装了4个垂直的导流板后,优化了SCR脱硝反应器中的烟气流速和氨浓度分布,在保证氨逃逸率的前提条件下,使脱硝效率达到设计值;通过模拟对烟道及反应器进行优化,大大降低了烟气对催化剂的冲刷,消除了烟道及反应器的飞灰沉积.     

脱硝系统采用烟道尿素直喷热解工艺的可行性研究

以某125 MW燃煤机组为例,使用数值模拟方法对选择性催化还原（SCR）脱硝反应器进口烟道烟气条件下尿素直喷热解技术应用的可行性进行了研究。研究结果表明:在燃煤机组SCR反应器进口烟道烟气条件下,尿素热解的主要产物为氨气和异氰酸,在300~400 ℃烟气温度范围内,当停留时间达到0.5 s以上时,尿素的热解效率在95%以上;在SCR脱硝系统进口烟道布置12支喷枪,尿素溶液平均雾化粒径为35 μm,在尿素溶液喷射点下游设置混合器能够使第一层催化剂入口截面上NH3的摩尔分数分布均匀性最好,均方根偏差为4.8%;在尿素直喷热解工程应用时,宜选用带有保温隔热结构和冷却风装置的双流体喷枪,并将喷枪进行分区设置。     

SCR脱硝催化剂磨损及堆灰治理

为解决四川某电厂催化剂层局部磨损和堆灰的问题,基于Flunet14.0数值模拟软件,在SCR反应器内部增设导流装置,对多种工况下的流场分布情况及颗粒轨迹进行模拟对比。结果表明:SCR系统中布置导流装置可以有效改善流场分布均匀性,相对速度偏差由空塔时的58.42%降低为15.64%;颗粒轨迹与流场分布高度一致。通过改善流场分布可以有效缓解催化剂层局部磨损、堆灰的问题。     

600 MW燃煤机组MGGH烟道系统优化设计

采用FLUENT软件对某600 MW燃煤电厂中间热媒介烟气换热器(MGGH)烟道系统的流场进行模拟,并通过加装导流装置对脱硫塔和MGGH入口及相关烟道流场进行优化,探究新增导流装置对其内部流场的影响。结果表明:MGGH烟气冷却器与烟气再热器压降的数值模拟数据与试验数据吻合。通过加装导流板,可以保证系统内脱硫塔入口、烟气冷却器与烟气再热器入口截面处大部分区域内的烟气速度不均匀度在±0.2内,入口速度偏差系数均低于10%。合理的导流板设计能有效消除弯头以及变截面烟道引起的涡流及流场分离现象,使烟气更均匀地进入MGGH及脱硫塔。     

660MW燃煤电厂SCR脱硝系统CFD模拟优化研究

为探究流场和组分浓度分布对SCR装置脱硝效率和氨逃逸的影响进而提升脱硝性能,基于ANSYS FLUENT软件平台、耦合多孔介质模型和E-R脱硝反应动力学模型,建立国内某660 MW燃煤机组SCR系统的三维计算流体力学模型;详细分析不同负荷下烟气速度分布、组分浓度分布、脱硝效率和氨逃逸等流动反应特性;进而针对分区喷氨和静态混合器对脱硝性能的影响进行模拟与优化。结果表明:当顶部导流板倾角与楔形弯头倾角相同时,流场分离现象消失,速度分布更加均匀。较之于均匀喷氨方式,分区喷氨可使NH_3浓度均匀性提高55%、出口NO浓度偏差降低50%。采用平板型混合器结合分区喷氨策略,催化剂入口截面NH3浓度偏差系数小于2.5%,出口截面NO浓度偏差系数小于8%,局部最大氨逃逸为1.82mg/m~3,脱硝效率提高了7%,实现SCR装置的稳定高效运行。     

SCR脱硝系统流道均流装置数值模拟与优化

为改善某选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)烟气脱硝系统流道的流场分布,采用ANSYS-Fluent软件对该流道流动情况进行数值模拟,利用正交试验方法设计18组计算工况,分析不同结构参数的导流板、多孔板、整流格栅对喷氨格栅(ammonia injection grid,AIG)上游和第1层催化剂入口速度均匀性的影响。模拟结果表明:多孔板开孔率对AIG上游速度均匀性影响最大,整流格栅间距对第1层催化剂入口速度均匀性影响最大;在优化方案下,AIG上游相对标准偏差系数Cv1值为3.94%,第1层催化剂入口相对标准偏差系数Cv2值为4.33%,系统压降为517Pa。     

1000MW机组脱硝系统流场模拟与优化

脱硝装置中流场分布不均会严重影响脱硝效率及催化剂使用寿命。针对超超临界1 000 MW机组配套脱硝系统实际应用案例较少,经验不足等问题,以1 000 MW机组配套脱硝装置为仿真对象,通过改直角弯道为圆角弯道,在不同位置增设不同尺寸、形状的导流板,催化剂上方增设整流格栅对其内部流场进行优化,并通过云图及均方根值进行定性及定量分析。研究表明:导流板及整流格栅可以改变烟气流动的方向,对烟气进行深度整流,使烟道及催化剂上方截面速度分布偏差系数降低到15%以下。在SCR反应器及烟道内合理增设导流及整流装置,可以使流场分布趋于均匀,提高脱硝反应效率和催化剂使用寿命。     

选择性催化还原烟气脱硝系统速度场及组分分布对脱硝效率的影响

为了获得较高的选择性催化还原(SCR)反应器内脱硝效率,通过Fluent软件耦合SCR详细反应机理的方法建立了脱硝反应三维数值模型,研究了脱硝反应入口烟气速度及氨氮摩尔比分布不均对脱硝效率和氨逃逸量的影响。结果表明:首层催化剂入口烟气速度分布不均对脱硝反应影响不大;氨氮摩尔比分布不均对脱硝反应影响较大,当氨氮摩尔比为0.85∶1时,其相对偏差系数从0增大到30%,2层催化剂的脱硝效率从84.6%降低到77.8%,出口氨逃逸量从2.02×10-6增大到36.00×10-6。所以在设计SCR脱硝反应器时,应尽可能地提高喷氨格栅及混合器对NH3和NO的混合效果,使进入前层催化剂的氨氮摩尔比相对偏差控制在5%以内。     

W火焰锅炉SNCR脱硝及其对SCR入口流场的影响

由于W火焰锅炉NO_x排放浓度高,一些电厂采用低氮燃烧+SNCR脱硝+SCR脱硝的耦合脱硝方式,但运行中出现了氨逃逸浓度严重超标的问题。以某600 MW超临界W火焰锅炉为对象,采用CFD数值模拟辅以实测验证方法研究了锅炉负荷、尿素喷射层流场、氨氮摩尔比等因素对SNCR脱硝及SCR入口流场分布的影响。研究发现：SOFA风沿前后墙非等间距布置是造成尿素喷射层速度场及温度场不均的主要原因;随锅炉负荷降低,喷枪层截面平均温度趋向于SNCR最佳脱硝温度,脱硝效率逐渐增加;SCR入口截面温度、流速及NO_x浓度分布皆不均匀,随SNCR脱硝效率提高,SCR入口截面NO_x浓度分布偏差增大,不同负荷时SCR入口截面NO_x相对偏差达35%～53%。SNCR脱硝严重影响SCR脱硝反应器入口NO_x浓度均匀性,最终导致SCR氨逃逸浓度严重超标,建议通过优化SOFA风布置及在SCR入口段加装烟气混合器加以解决。     

300MW机组选择性催化还原脱硝反应塔入口结构优化

选择性催化还原（selectivecatalyticreduction,scR）脱硝反应塔入口气流不均匀会导致脱硝率下降、氨逃逸率增大以及加速部分催化剂老化等问题,对此,采用Flunt数值模拟方法,对某300MW机组SCR脱硝反应塔入13＇结构进行优化。模拟结果表明,反应塔入口宜采用三角形入口,入口处设置垂直导流板,之前还需设置倾斜导流板,这种结构能使进入反应塔的烟气流动均匀和稳定。     

降低燃煤机组SCR脱硝系统催化剂磨损的流场优化

针对国内某300MW燃煤机组SCR脱硝系统催化剂严重磨损失效问题,提出了利用圆盘静态混合器代替常规导流板的改造方案。采用工业性试验测试气固两相流场分布情况并依此确定边界条件,利用计算流体力学方法对SCR脱硝系统中烟气速度、烟尘速度、烟尘质量浓度分布等规律进行研究,最终将优化方案应用到脱硝改造工程中。研究结果表明：催化剂的磨损主要是由烟道中烟尘掺混不均及最接近催化剂的导流板安装不合理所致。竖直烟道中安装圆盘静态混合器可使气固两相均匀分布,在较低的压阻下解决SCR脱硝系统催化剂入口截面气固两相混合不均的问题,有效延长催化剂的使用寿命。