SCR脱硝系统静态混合器数值模拟

基于数值模拟方法,研究SCR脱硝系统导流板优化布置后,静态混合器不同半径、不同安装角设计方案对催化剂入口截面处氨气摩尔浓度和速度分布的影响。结果显示,半径1.0 m、安装角30°情况下催化剂入口截面氨气摩尔浓度偏差小于5%、速度偏差小于15%,氨气和烟气混合较均匀,满足SCR脱硝系统设计要求。     

非均匀来流条件下SCR系统静态混合器布置及喷氨优化数值模拟研究

针对某650 MW机组W炉SCR系统静态混合器在非均匀来流条件下的布置及喷氨优化进行了数值模拟研究.通过分析常规导流板设计下SCR系统内流场,提出利用静态混合器对SCR系统进行分区流场优化.大范围混合器布置在脱硝入口烟道,分区混合器布置在喷氨格栅下游并将烟道划分为3个分区.经分区流场优化后,SCR系统内流速、温度和NO...     

X型静态混合器流场数值模拟研究

为增强还原剂氨与烟气的混合均匀程度,研发了X型静态混合器,并将其应用于某电厂330 MW机组SCR脱硝反应系统。通过流体软件Fluent 6.3,采用标准κ-ε湍流模型进行数值模拟计算,研究了X型静态混合器压力降与覆盖率、烟气流速的特性曲线,氨氮摩尔比浓度与喷嘴数量的变化关系等,计算结果表明,在X型静态混合器作用下,90个喷嘴时首层催化剂入口NH3浓度Cv=2.7%,小于无混合器时288个喷嘴情况下NH3浓度Cv=3.1%,因此X型静态混合器能够有效提高氨气与烟气的混合均匀程度,减少喷嘴数量,简化喷氨格栅及其控制系统,满足SCR脱硝工程对静态混合器的设计要求。     

新型复合式除雾器分离性能的分析

以折流板除雾器为基本结构,在折流板除雾器弯折管道处增加1排圆管,构成新型复合式除雾器。采用计算流体力学方法对折流板除雾器、带勾板折流板除雾器及新型复合式除雾器进行数值模拟和分析。结果表明:液滴粒径小于20μm时,新型复合式除雾器的除雾效率明显高于折流板除雾器和带勾板折流板除雾器;当入口流速为4 m/s、液滴粒径为10μm时,新型复合式除雾器比折流板除雾器的除雾效率提高了9.33%,比带勾板折流板除雾器的除雾效率提高了5.33%;新型复合式除雾器的管排对来流的节流作用和气流的湍动作用可提高除雾器的除雾效果;在管排处新型复合式除雾器对液滴的捕集数量最大,管排在新型复合式除雾器中起重要作用。     

柴油机Urea-SCR系统数值模拟与混合器结构优化

采用计算流体力学和化学反应动力学相结合的方法,运用FIRE软件对某尿素选择性还原Urea-SCR催化器系统进行全尺寸模拟,研究分析了催化器的流场及尿素液滴和组分浓度的分布规律。未加SCR混合器前,催化剂内部还原剂分布均匀性较差,NOx转化效率仅为45%~60%。最后模拟了安装挡板式和叶片式混合器的SCR系统。研究结果表明:两种混合器都可以大幅改善SCR催化剂入口还原剂的均匀性,安装混合器后,NOx转化效率提高约30%,达到85%以上。经过分析对比,叶片式混合器在改善还原剂均匀性和减少压力损失方面优于挡板式混合器。     

300MW循环流化床锅炉SNCR试验及数值模拟

对一台300 MW循环流化床锅炉SNCR脱硝效率进行了试验研究,并对其内部流场及SNCR还原剂与烟气混合情况进行了CFD数值模拟,分析了速度、温度、氨蒸汽浓度的规律。结果表明,经过SNCR脱硝处理后,烟道内的氮氧化物浓度大幅度降低,脱硝效率达75.5%。由于烟气温度较高,氨水很快受热沸腾蒸发,在进口烟道内即可完全蒸发完毕。由于液滴粒径小、进口烟道流速高,还原剂液滴的穿透距离有限,不到1/2烟道深度。此喷枪布置方式下,旋风分离器外侧的氨浓度比内部稍高,经过1/2周长后,趋于混合均匀。     

关于锅炉SCR烟气脱硝反应器整流装置和烟道导流板采用流场模拟优化设计的探讨

SCR烟气脱硝反应器的性能主要取决于进入脱硝反应器内的NOx与NH_3的混合均匀度及混合气体在进入第1层催化剂前温度、速度分布的均匀性和烟气进入催化剂前流向角偏。以某燃煤锅炉烟气脱硝工程的SCR装置为研究对象,采用数值模拟方法研究反应器内烟气的流动分布,在此基础上,对导流板及整流格栅进行简化,在保证混合气体在进入第1层催化剂前流向角偏差小于10°,提高了脱硝反应器的性能,进一步优化了SCR反应器的运行。     

某350MW工程SCR脱硝装置流场数值模拟计算

本文对某350 MW工程SCR脱硝装置流场进行数值模拟研究,使用Gambit建立模型,通过Fluent14.0用数值模拟的方法研究SCR脱硝装置的流场特性,以此来合理布置导流板,优化脱硝装置内烟气流场分布。     

重型柴油机NO_x尿素SCR混合器的设计与试验研究

设计了2种紧凑型混合器,分别为带4个叶片的混合器1和带4组叶片对(8个叶片)的混合器2。试验用U型管和傅里叶变换红外光谱仪研究了混合器对压力损失和NOx转化效率的影响。试验结果表明:排气流量、排气管管径对压力损失影响较大,而温度对压力损失影响较小;混合器2的压力损失比混合器1的小;混合器使NOx转化效率最大提高约10%;混合器安装在喷嘴后端比安装在喷嘴前端时的NOx转化效率高;无混合器时外径63mm排气管对应的NOx转化效率比外径76mm排气管对应的NOx转化效率提高约8%。     

空气预热器硫酸氢铵积灰的数值研究

建立了适用于液态黏性NH_4HSO_4沉积的积灰模型,对某SCR脱硝改造后的300MW机组回转式空气预热器蓄热板的积灰过程进行了数值模拟,分析了烟灰颗粒法向碰撞速度和角度、积灰强度、积灰厚度及积灰概率等积灰特性的变化规律.结果表明:在NH_4HSO_4沉积区,上、下板平均积灰强度分别为普通积灰区的7.3倍和4.5倍,且不同颗粒粒径的积灰概率保持在90%左右,而在普通积灰区均小于35%;上板平均积灰强度约为下板平均积灰强度的2倍;积灰厚度与积灰强度的分布规律一致.     

燃煤锅炉选择性催化还原脱硝反应器结构的模拟优化

以某600 MW燃煤锅炉选择性催化还原(SCR)反应器为研究对象建立数学模型,对SCR反应器的结构进行了数值模拟优化,并对优化结果进行了物理模拟分析及验证.结果表明:导流板对均匀流场具有明显的作用;物理模拟试验中进入催化剂第1层前的COx浓度分布标准偏差小于2%,速度分布标准偏差接近14%,与数值模拟结果较吻合,从而验证了优化方案的合理性;物理模拟系统的风道在催化剂层前拥有5级调节装置,可对脱硝反应器的优化设计及运行起到参考作用.     

基于优化尿素液滴蒸发特性的SCR混合器

从改善尿素溶液蒸发速率方面对一款选择性催化还原(SCR)系统催化转化器的混合器结构进行改进设计,提出一种由半球型和百叶窗组成的新型混合器结构.基于连续相与离散相的耦合计算,对改进前、后的催化转化器内部流场进行数值模拟,结果表明:新型混合器结构能显著提高尿素液滴的蒸发性能,改善催化转化器载体前端气流和氨(NH_3)蒸气分布的均匀性;采用新型混合器结构的催化转化器可使NO_x转化率较改进前明显提高,催化器内部基本无尿素结晶产生,满足国Ⅴ排放要求.     

某350MW机组脱硝系统楔型顶盖烟道流场模拟与优化

脱硝装置顶盖烟道紧邻催化剂层,其流场分布均匀性对脱硝效率及催化剂使用寿命有着关键影响。为改善某350 MW机组配套脱硝装置流场性能,对脱硝装置顶盖烟道外形和导流部件进行了模拟优化设计,并通过速度云图及相对均方差值进行定性及定量分析。对本机组脱硝装置的研究表明:顶盖烟道的楔型外形要优于矩形外形,圆弧形导流板要优于斜角形导流板,防磨构件能有效改善顶盖烟道顶板壁面流场。     

中试平台脱硝催化剂的宽温度性能试验研究

在实际燃煤烟气全流程污染物排放控制中试平台上开展了宽温度脱硝催化剂的性能测试,研究了脱硝效率、运行温度和压差等指标,现场取样并计算氨逃逸质量浓度和SO_2/SO_3转化率,研究宽温度脱硝催化剂实际运行情况。分析了脱硝效率、煤质收到基硫质量分数、机组负荷和运行温度对SO_2/SO_3转化率的影响。结果表明:脱硝催化剂运行温度为275℃、脱硝效率为88%时,氨逃逸质量浓度小于2.25 mg/m~3,SO_2/SO_3转化率小于1%;机组负荷和运行温度对SO_2/SO_3转化率的影响较为明显。     

烟气除湿喷淋塔出口液滴逃逸率研究

为了降低火电厂烟气含湿量,以新型的上喷淋上进气喷淋塔为研究对象,采用FLUENT模型模拟喷淋塔内两相流体的运动,并与实验验证,采用单变量分析方法研究烟气流速、喷淋液滴直径、喷淋速度、喷淋流量四种因素对出口液滴逃逸率的影响。研究表明：操作条件对出口液滴逃逸率的影响程度液滴直径>进气速度>喷淋流量>喷淋速度;出口液滴逃逸率随着进气速度的增长而线性增长,喷淋流量和喷淋速度则反之;在进气速度3.5 m/s下,当液滴直径小于1.00 mm时,逃逸率随液滴直径减小而迅速上升;当直径大于1.00 mm时,液滴逃逸率几乎为0.0%,不受喷淋流量影响。     

不同蒸发冷却装置工作的影响因素及对比

采用CFD模拟了2种蒸发冷却装置,讨论了一次空气入口温度和喷淋水温度对蒸发冷却装置效率的影响。通过模拟一、二次空气出口处的温度分布,水蒸气相分布以及装置内整个通道的温度分布,得到影响2个蒸发冷却装置的传热性能的变化规律。同时,比较2个蒸发冷却装置的传热性能,给出了一种确定蒸发冷却装置性能的方法。对于管式蒸发冷却装置,选择管径为5 mm和10 mm,管间距为5 mm和10 mm的装置进行模拟。对于板式蒸发冷却,取板长度为500 mm和1 000 mm,并且板宽度为6 mm,8 mm和10 mm用于模拟。通过模拟得到装置尺寸对蒸发冷却效率的影响。     

折线型三通道除雾器内部流场的数值模拟与除雾效率分析

采用CFD(计算流体动力学)软件对折线型三通道除雾器的流场进行数值模拟。根据除雾器内部流场的流动特性对气相采用基于雷诺时均方程的RNG k-ε湍流模型模拟,对液相采用基于Euler-Lagrange方法的DPM(固液离散相)模型模拟。研究表明:除雾器的除雾效率受自身板型、气流速度、液滴直径因素影响;随两板间距的增大,除雾效率降低;随液滴直径和气流速度的增大,除雾效率均增大;折线型三通道除雾器效率一般要高于两通道除雾器的除雾效率,当气流速度小于2 m/s或大于5 m/s时,两种除雾器效率相差不是很明显,当气流速度大于2 m/s且小于5 m/s时,折线型三通道除雾器则具有明显优势。     

喷嘴集成式SCR混合器设计与数值模拟研究

根据某柴油机设计一款喷嘴集成式选择性催化还原(SCR)系统,使其排放满足国Ⅴ标准,结晶量小于3g。首先研究穿孔管加混合器结构,结果表明这种结构的载体前端面蒸汽均匀性系数和尿素蒸发量不能满足设计要求,且在混合器上会形成大块结晶。随后提出一种新型混合腔结构,分析表明:载体前端面速度和蒸汽均匀性系数分别为0.95和0.98,载体能被充分利用;喷射系统采用三孔气助喷嘴,使得喷出的液滴直接撞向内筒圆管,在内筒圆管的高温作用下,液膜全部蒸发;此外尿素喷射轨迹会在底部形成2个较大旋涡,促进了液滴的雾化与混合。试验验证此结构SCR排放满足国Ⅴ标准,在低温工况下NO_x转化效率明显高于其他结构,尿素结晶满足设计要求。     

静态混合器的研究进展

静态混合器是化工工艺流程中一种在线的高效混合设备,其首次提出见于1959年荷兰的专利,到20世纪70年代逐渐在美国、德国、日本等国家工业界开始大量应用。由于静态混合器内部没有运动部件,可靠性高,长期使用对维护要求低,这个突出优点在石油化工、精细化工、轻工、食品、冶金等行业具有突出优势,目前逐步拓展应用到萃取、强化传热等领域。静态混合器常见的根据内部混合元件结构形式分为螺旋式和板栅条式,根据混合元件的不同,我国机械行业标准将静态混合器分为SV、SX、SL、SH和SK等五种类型,其应用的流体情况各不相同,随着混合元件改进,其应用领域正从传统的液-液混合拓展到强化传热、液气混合等领域。通过构建静态混合器三维模型,应用Fluent等数值模拟软件对静态混合器内部流动混合规律进行研究,其模拟结果直观、可靠,有助于开发新型混合元件的静态混合器和静态混合器工程化设计选型。     

SCR法脱硝装置脱硝和脱汞性能的模拟研究

以电站SCR脱硝系统为研究对象,应用Aspen Plus软件对系统的协同脱汞性能进行了模拟。结果表明:脱硝装置能够提高烟气中汞的去除效率,在氨氮比高时,系统脱汞性能下降;在氨氮比小于1时,系统脱硝性能随氨氮比升高而增加;在氨氮比大于1时,系统脱硝性能降低,同时伴随着大量的氨逃逸率;在不同氨氮比时,随温度升高,汞的氧化率都会降低。在低温时,汞的氧化效果较明显;在380℃左右时,脱硝效果最好;汞的氧化率随HCl和SO_2浓度的升高而增加,但SO_2浓度的增加会降低脱硝催化剂活性。