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。     

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。     

某电厂脱硝装置流场测试及模拟优化试验

某电厂计划加装第3层催化剂,为提升机组SCR脱硝装置的运行性能,该电厂从流场和浓度场两方面对机组SCR脱硝装置进行综合治理.SCR脱硝装置内部流场进行了数值模拟,并结合内部流场冷态测试,通过模拟针对性优化改造方案.根据数值模拟发现加装预留层催化剂之后,首层催化剂入口截面上移至预留层上方,此时后墙侧烟气流速明显偏大,长期...     

燃煤电站SCR烟气脱硝CFD技术的研究进展

选择性催化还原（SCR）烟气脱硝技术虽然应用广泛,但催化剂磨损、堵塞及还原剂与烟气混合不均等问题时有发生,CFD技术可多角度模拟现场情况,有助于问题的解决。对国内外燃煤电站SCR烟气脱硝CFD技术的研究进行了综述,在对文献进行梳理的基础上,阐述了计算流体力学CFD软件在SCR烟气脱硝模拟中的应用情况,其主要领域包括：流场模拟、组分浓度场模拟、气固两相流模拟、化学反应模拟等。指出合理均匀的流场是整个SCR系统经济安全运行的基础;耦合详细反应机理的SCR模型与锅炉燃烧、SNCR等模型的联合模拟是未来研究的重点。     

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.     

某600 MW机组SC R烟气脱硝装置优化设计

采用数值模拟和模型试验的方法对某600 MW机组选择性催化还原(SCR)烟气脱硝装置的流场进行了优化设计。在挡板门上部加装了导流板,使满负荷和低负荷时挡板门上部的烟气流速均提高到8m/s以上,从而解决了此处大量积灰的问题,且进入第1层催化剂的烟气速度分布、NH3浓度分布、烟气流线与垂直方向夹角和系统阻力均满足技术要求。利用物理模型对第1层催化剂入口的速度场和替代气体浓度场进行了测量,使用烟花示踪的方式观察了系统的流线,并在低负荷下进行了积灰试验,其结果与数值模拟结论一致。     

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。     

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。     

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。     

选择性催化还原脱硝装置内部磨损数值模拟

为解决选择性催化还原(SCR)脱硝装置在运行中出现的喷氨喷嘴和催化剂层严重磨损问题,采用GAMBIT软件模拟脱硝装置内部流场的速度分布,并通过现场冷态试验验证模型的有效性。模拟结果表明:SCR脱硝装置入口处烟道存在上下或左右倾斜,整流格栅和转向弯头处存在高度差,使得烟气经过整流格栅后进入催化剂层的速度分布不均匀,导致喷氨喷嘴和催化剂层磨损;本文在数值模拟中改变引起流场分布不均的结构,能够解决其所造成的脱硝装置磨损问题;模拟结果与实际磨损状况一致,说明本文所用数值模型能准确模拟脱硝装置速度分布。     

某330 MW机组烟气脱硝系统超低排放性能诊断与分析

超低排放改造后,一些电厂NO_x排放未达到预期目标。为解决此类问题,以某330MW超低排放机组为例,对运行了15500h的烟气脱硝装置进行现场勘查、运行资料收集,并对运行催化剂进行取样检测,逐一排查NO_x超标排放的原因。研究结果表明：SCR脱硝系统设计裕量低,催化剂主活性成分V₂O₅含量偏低,催化剂微孔数与活性点位数减少导致脱硝效率下降,加之反应器入口NO_x浓度偏高、负荷变化频繁、喷氨响应不及时,造成SCR脱硝装置出口NO_x浓度超过50mg/m³。建议加强锅炉优化运行,尽量避免入口NO_x浓度大幅度波动,提高喷氨响应速度,并应新增1层催化剂,将现有2层催化剂进行再生,以确保NO_x排放浓度稳定达标。     

电厂锅炉SCR烟气脱硝系统设计优化

为满足日趋严格的环保要求，我国燃煤火电厂今后将逐步建设烟气脱硝装置.系统地研究总结和分析国内外燃煤电厂锅炉选择性催化还原（SCR）烟气脱硝系统的设计特点与运行经验，包括SCR系统的技术原理与设计要求、技术关键、反应塔布置及其催化剂特性、氨逃逸及其对空气预热器的影响、供氨与喷氨系统等设计优化技术，对我国火电厂今后发展SCR烟气脱硝技术提供借鉴与指导。     

石膏旋流器空气柱内三维速度场的数值模拟

石膏旋流器是火电厂石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统中的重要设备,在运行过程中会出现空气柱现象,致使能耗增大、流场不稳定、分离效率降低。为了解空气柱内气体流场特性,采用Fluent软件,应用流体体积模型（VOF）,对单一入口石膏旋流器内空气柱产生、发展到稳定的整个过程进行了数值模拟。研究结果表明：空气柱内为螺旋流动;由两端出口进入的空气在相遇后还需经过一定时间的发展才能达到稳定的状态;气相的轴向速度随时间有明显的变化,切向速度变化幅度较小,径向速度比轴向及切向速度小一个数量级。进行石膏旋流器结构优化时应考虑设计对称入口结构和空气柱内空气运动方向不同。     

某电厂600 MW机组烟气脱硝系统性能评价

对烟气脱硝系统进行性能评价,有助于脱硝系统寿命管理和安全运行。以某火电厂600 MW机组选择性催化还原（SCR）烟气脱硝系统为例,介绍了烟气脱硝系统的评价过程与评价方法。通过测试一系列基础参数,包括脱硝效率、反应温度、SO2/SO3转化率、氨逃逸率、催化剂压降、催化剂内烟气流速及飞灰浓度等,掌握了此台机组脱硝系统的主要性能。试验结果表明,该SCR脱硝系统性能良好。为防止高温下SO2/SO3转化率升高及高负荷下催化剂内烟气流速过高,对该脱硝系统的运行调整提出了建议。     

大型电站烟风管道节能优化及工程应用

为探究大型火力发电厂烟风管道系统优化机理,利用数值模拟的方法,对所建方截面烟道和圆截面烟道模型的流场进行数值计算并分析。结果表明：方截面烟道的内撑杆后存在明显的尾迹涡流区,且流动稳定以后的直烟道有效流动面积仅为烟道截面总面积的79%左右;方截面直烟道和90°弯头的出口速度偏差分别为0.209、0.246,烟道压力损失严重;圆截面烟道内部流动分离相对减少,圆截面直烟道和90°弯头的出口速度偏差分别为0.052、0.146,与方截面烟道相比,压损减少60%以上。同时,通过对某300 MW电厂烟道改造项目的数值计算可知,经过将烟道截面优化为圆形和整体布置优化以后,烟道阻力下降了74.6%,内部流场均匀性得到改善,经济效益明显。     

湿法烟气脱硫喷淋塔内流场的优化

通过安装流场优化构件,对湿法烟气脱硫喷淋塔内的流场进行优化,并通过试验研究及计算流体力学模拟的方法考察流场优化构件及其几何结构对塔内流场和SO2吸收的影响。流场模拟基于Reynolds时均Navier-Stokes方程,标准k-e双方程模型和颗粒轨道模型,方程的离散格式选用二阶迎风差分格式,采用Simple算法进行压力-速度耦合。SO2吸收的模拟则是根据双膜理论编写用户自定义程序,作为相间作用的源项加载到Fluent软件中来实现的。结果表明,流场优化构件能够防止烟气沿塔壁逃逸,整流气相流场,强化气液两相在吸收区的混合,有利于SO2的吸收。此外,通流截面一定时,塔内压降和脱硫效率随构件与水平面夹角的增大而增大;构件与水平面夹角一定时,塔内压降和脱硫效率随通流截面的增大而减小。     

大型燃气轮机余热锅炉进口烟道速度均匀性研究

通过对燃气轮机出口与锅炉本体进口之间过渡烟道的数值模拟，得出不同仰角上面板烟道出口的速度分布。根据出口速度均匀性，确定了最佳仰角。此外，对非均速进口气流流经锅炉管束时的流场也进行了数值模拟，结果表明：大约经过4～5排管子，主气流速度即趋于均匀。在管箱顶部和底部，存在局部高速区，易造成管子磨损。这些结论已用于燃机余热锅炉的设计，并取得良好效果，使烟气均匀性问题得到解决。