SCR脱硝反应器流场优化及积灰预测

火电厂SCR反应器内部积灰现象是影响脱硝性能和安全运行的重要因素。针对火电厂运行过程中出现的脱硝反应器内部积灰问题,通过数值模拟的方法,研究了反应器内部的飞灰分布特征,并通过流场优化,在第三拐角处添加导流板数量,对反应器内部的烟气和飞灰浓度分布进行优化调整,降低了催化剂层前流场和飞灰浓度场的不均匀性。     

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.     

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。     

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。     

烟道导流板和弯头结构对SCR流场影响的模拟分析

为研究SCR脱硝系统的结构布置对喷氨的均匀性和脱硝反应效率的影响,采用Fluent软件模拟了某600 MW燃煤机组脱硝系统,分析了系统内速度场和压力场的分布。结果表明:采用直角弯头和简单的导流板形式会引起显著的流场偏差,导致脱硝系统运行过程中氨逃逸浓度增加,使系统积灰情况加重。     

火电厂锅炉送风流量测量装置的数值研究

为了提高燃煤火电厂锅炉送风流量测量的准确度,解决流量仪表在含尘气流中的堵塞和耐磨等问题,对某电厂锅炉送风管道的弯曲段进行CFD数值模拟,通过采用不同数量导流板布置来探究转弯后的水平直管道的流场分布,同时对设计的多点式风量测量装置的准确度进行数值验证。结果表明:布置合理数量的导流板不仅可以有效改善流场分布均匀性、完全消除涡流或二次流,而且能大幅度减小流动阻力和能量损失;设计的多点式风量测量装置具有很高的测量准确度,测量流量误差在±1%以内。     

SCR催化剂的磨损试验与数值模拟研究

高灰型布置的SCR脱硝系统其催化剂运行环境恶劣,烟气流速、飞灰颗粒及其粒径大小等客观因素对催化剂均会造成磨损。为研究烟气流速、飞灰粒径、飞灰质量浓度以及烟气入射角等对催化剂磨损造成的影响,采用日趋成熟的CFD数值模拟软件对不同工况时的SCR脱硝催化剂磨损情况进行研究,并且通过自建的冷态试验台进行了验证。研究结果表明,脱硝催化剂的磨损与上述4种影响因素均有很大关系,其中飞灰质量浓度、烟气入射角的变化对催化剂的磨损率影响较大,因此在实际运行中应增设导流板,避免因入射角和飞灰质量浓度的不均匀性导致催化剂磨损,另外还应选择合理的烟气流速以减小磨损,保证SCR系统的安全稳定运行。     

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。     

脱硝反应器内烟气与飞灰分布差异的数值模拟

火电SCR脱硝反应器催化剂层积灰现象是影响脱硝性能和安全运行的重要因素之一,而传统工程导流设计方法中飞灰浓度场的分布易被忽视。以某600 MW机组脱硝装置实际积灰情况为例,运用多相流体力学模拟方法建立多相流模型,研究了反应器内烟气流场及飞灰浓度场的分布特征,并通过增设导流板的方式对烟气及飞灰流动状态进行了优化调整。研究结果表明,飞灰浓度场分布均匀性随飞灰颗粒的粒径和真密度增加而下降,飞灰颗粒浓度或真密度较高工况极易造成催化剂层积灰堵塞,导致故障。在制定脱硝装置导流设计方案时,应论证烟气和飞灰的均布性,以确保装置安全高效投运。     

600MW燃煤机组SCR催化剂入口流场模拟优化及改造分析

使用数值模拟软件ANSYS 14.0,以某600 MW燃煤机组及其SCR系统为对象,模拟了SCR催化剂入口4种不同导流挡板布置方案对流场均匀性的影响,定性和定量分析确定了最佳的布置方案;同时以此为基础,进行现场的优化改造,改善了催化剂入口流场的均匀性,有效地提高了机组SCR脱硝系统的脱硝性能。     

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。     

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。     

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。     

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.     

燃煤机组SCR脱硝系统氨氮混合优化

以某电厂660 MW燃煤机组选择性催化还原(SCR)脱硝系统为研究对象,针对氨逃逸严重、空气预热器(空预器)运行短时间堵塞的问题,结合物理模型速度场冷态试验及现场NO_x浓度分布测试试验,建立了该脱硝系统的三维模型,并运用Fluent软件模拟了不同圆盘导流板安装角度及不同喷氨方案下该SCR脱硝系统烟气流场和组分分布。结果表明,适当调大圆盘导流板倾角及各喷口喷氨速度,可有效改善催化剂层入口处NH_3浓度和氨氮摩尔比分布的均匀性,使催化剂层入口处氨氮摩尔比相对标准偏差控制在4%以下,满足设计和运行要求,为大型燃煤机组SCR脱硝系统的优化调整和运行提供理论参考。     

某660 MW超超临界机组脱硝催化剂不均匀磨损治理

火电厂SCR脱硝催化剂不均匀磨损会降低催化剂的整体使用寿命。以某660 MW机组超超临界锅炉SCR装置为研究对象,利用数值模拟和现场测试方法,找出了催化剂不均匀磨损的原因;运用数值模拟方法对不同改造方案进行模拟计算,优选出SCR脱硝装置入口断面流场、颗粒浓度场分布均匀的改造方案并加以实施。改造后的测试结果表明,脱硝装置入口烟气流速和飞灰浓度均匀性得到提高,因而可使催化剂的不均匀磨损问题基本得到解决。     

SCR脱硝反应器流场的数值模拟及结构优化

基于Fluent计算为平台,采用k-ε双方程湍流模型及多孔介质模型,对某玻璃窑炉选择性催化还原法(SCR)反应器系统进行了数值模拟。模拟结果表明,在SCR反应器进口连接管道及入口段合理设置导流板和散流器,可以显著改善SCR反应器进口段的流场分布。与未设置导流板的SCR系统相比,在反应器入口烟道设置5块曲面型导流板,可使得首层催化剂层入口截面处烟气速度偏差由42.18%降低至10.97%。在反应器入口扩展段布置散流器,可以改善该区域的涡流强度,并使得进入首层催化剂截面的烟气平均入射角度从29.84°降低至19.30°,同时进一步降低首层催化剂入口截面速度偏差至9.1%。     

SCR脱硝系统新型侧进侧出连接烟道布置及优化

针对燃煤机组脱硝改造中场地空间有限,选择性催化还原(SCR)脱硝装置无法按常规设计布置的情况,研究了一种SCR脱硝系统侧进、侧出新型连接烟道,并基于计算流体动力学(CFD)流场模拟,对新型SCR烟气脱硝装置的流场进行了优化设计,设置合理的导流板,使得进入第一层催化剂的烟气速度、NH3浓度分布、烟气流线与垂直方向夹角以及系统阻力均满足相关技术要求。该新型SCR脱硝系统连接烟道应用于某燃煤发电厂2×135MW机组,有效解决了现场空间无法布置常规SCR脱硝装置的问题,其脱硝效率达到85%以上,氨逃逸率小于3 mg/m3,运行效果较好。为解决燃煤机组加装SCR装置空间不足的问题提供了一种有效的解决办法。     

300 MW机组锅炉SCR装置流场研究

通过数值模拟和模型试验的方法,对某电厂300 MW机组锅炉选择性催化还原(SCR)烟气脱硝装置内的流场分布进行了研究.通过调整烟道结构、安装导流叶片以及延长整流格栅前导流叶片长度等,改善了流场分布.改进后SCR装置内催化剂来流烟速分布均匀性及方向性、催化剂来流氨氮摩尔比、脱硝系统阻力、催化剂来流灰量分布均匀性等指标均满足技术要求.     

喷氨格栅后加装V型导流板的数值研究

氨气与烟气混合均匀与否对脱硝效率及氨逃逸情况影响显著。以某燃煤电厂600 MW机组选择性催化还原（SCR）烟气脱硝系统为研究对象,使用Fluent软件,在无导流板、氨气-空气混合物流速为0.5、0.8 m/s情况下,对不同烟气流速时的SCR脱硝系统气流速度进行了数值计算,得到最佳流速组合为烟气流速3.7 m/s,氨气-空气混合物流速为0.5 m/s。以此为基础,在喷氨格栅后拟加装V型扰流板（布置方式为横向或纵向）,以使氨气与烟气混合均匀,对速度、流场均匀性、压力、压降等数值进行模拟,结果为横向布置的V型扰流板效果较好,其可使氨气与烟气混合均匀,系统压降损失达到设计要求。