超低排放SCR烟气脱硝系统的优化分析

SCR烟气脱硝系统超低排放改造后出现了NH_3/NO_x分布均匀性及喷氨优化调整要求提高的现象。对此,在流场优化的基础上提出了基于氨氮比修正因子的SCR喷氨优化调整方法,采用CFD数值计算对比分析了某300 MW机组优化导流装置前后考核截面速度分布、压差变化以及喷氨优化调整前后的氨氮比分布,最后将计算结果与工业性试验进行了比较。结果表明:通过对导流装置的优化,SCR反应器的流场得到较大改善,可满足超低排放后SCR系统对流场的要求。基于氨氮比修正因子的SCR喷氨优化调整方法解决了仅依靠经验调整反应器出口NO_x浓度场耗时长、效率低、难度大的缺点,优化后的SCR脱硝系统运行指标良好,实现了稳定的超低排放运行。     

SCR系统优化运行数值模拟研究及试验验证

对600 MW燃煤电站SCR系统流场进行优化并试验验证,首先诊断基于原导流板方案下系统喷氨格栅及首层催化剂入口截面内的速度、浓度分布标准偏差,根据诊断结果进行导流板优化方案设计,并研究导流板优化后系统运行特性,最后设计冷模试验进行对比验证。结果表明:导流板优化方案能够有效改善流场、浓度场分布均匀性,AIG截面内流场均匀性相对改善量达54.08%,首层催化剂入口截面内速度、浓度均匀性相对改善量分别为71.79%和61.17%,冷模试验结果与数值模拟结果吻合良好,最大偏差仅为4.44%,合理的导流板优化布置有助于提升SCR系统的运行性能。     

基于神经网络的分区喷氨量研究

电厂烟气脱硝常采用SCR(选择性催化还原)系统,在实际运行过程中发现第一层催化剂入口往往存在NOX浓度分布不均的情况,按照已有的均匀喷氨方案往往导致催化剂层入口氨氮比分布偏差大的问题,从而进一步影响脱硝效果。文中在已有的SCR反应器冷态试验台的基础上,以喷氨格栅(AIG)分区精准喷氨为研究对象,首先将AIG分为10个分区,其次以催化剂入口截面设置的25个测点的与分区喷氨量相对应氨气浓度为目标,建立CFD仿真模型,得到不同的AIG分区喷氨量组合在25个测点上的氨浓度分布;然后将25个测点的氨气浓度为输入参数,分区喷氨量为输出参数对BP人工神经网络进行训练,而在实际使用中根据测点NOX浓度按照设定氨氮摩尔比将所需氨浓度输入神经网络,即可得到当前NOX分布下的所需的分区喷氨量;最后针对几种典型的入口NOX分布,使用训练好的BP神经网络得到分区喷氨量,将该分区喷氨量输入CFD仿真发现第一层催化剂入口前25个监测点的氨氮比标准偏差系数在3.6%以下,满足电厂低于5%的技术需求。     

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。     

不均匀喷氨的NOx通量获取方法和喷氨格栅阻力特性

不均匀喷氨的方法是根据喷氨格栅建立不同分区的NO_x通量,设计分区不同的喷氨量,而NO_x通量由两个参数即烟气流速和NO_x浓度决定,试验和数值模拟方法是获得这两个参数的重要手段。通过对比发现,数值模拟的边界条件在实际中难以确定,无法较好地模拟流速场,而试验是更优的一种方法。试验结果显示,不同负荷和煤种下,喷氨格栅截面的流速分布基本不变,某些区域始终高,某些区域始终低。同时得到NO_x浓度的不均匀系数相对于流速不均匀系数很小,且考虑喷氨截面到催化剂还有一段扩散距离,可以仅考虑主要影响因素即烟气流速对不均匀喷氨的喷氨量进行设计,该方法简单有效,在工程实际中应用效果较好。同时对喷氨支管的阻力特性进行了试验研究,利用多孔介质代替该区域可以极大简化数值模拟区域。     

喷氨格栅处烟气速度场对高效SCR均流与还原剂混合性能的影响

随着SCR脱硝效率的上升,喷氨格栅(AIG)处烟气速度场在SCR均流与混合技术中变得越来越重要.以某高效电站SCR为研究对象,利用经冷态模型校验过的SCR数值模型,分析AIG处烟气速度场10种典型变化对电站SCR系统内均流与还原剂混合性能的影响.结果显示,对高脱硝效率的SCR系统,AIG处烟气速度场变化对催化剂入口界面上氨氮比分布影响很大,对入口界面上速度场也有一定影响.设计中控制AIG处烟气流速不均匀性可以提高SCR内均流与混合的品质.在AIG处流速不均匀性控制得较好的高效SCR中,随着AIG处流速不均匀性上升,催化剂入口界面上氨氮比不均匀性增大;AIG处速度场与催化剂处速度场具有相似性.     

500MW机组脱硝系统喷氨格栅优化设计

合理的喷氨系统可保证烟气中的氮氧化物和脱硝剂氨均匀混合,有利于提高脱硝效率,节约氨耗量;减少催化剂预装量,延长催化剂寿命;保证达标排放,降低硫铵堵塞引发的安全风险;降低投资和运行管理成本。以某500 MW机组SCR系统为研究对象,设计3种不同形式的喷氨格栅进行数值模拟。选择催化剂入口截面速度和氨浓度分布最为均匀的方案,对原喷氨系统进行改造。结果表明:工程改造后,SCR出口NO_x浓度不均匀度由最高57.40%降低到20.20%,氨逃逸由最高24×10~(-6)降低到1×10~(-6),液氨耗量节约10%以上。     

燃煤锅炉喷氨系统性能诊断及结构优化研究

以某300 MW燃煤锅炉选择性催化还原脱硝系统为研究对象,通过现场试验和性能诊断证实喷氨系统的结构设计缺陷和机组长期运行造成喷氨格栅锈蚀堵塞是导致脱硝入口反应物混合不均匀的重要原因。系统优化后实现了在喷氨支管截止阀全开条件下,脱硝出口烟道截面NOx分布相对标准偏差降至20%以内。     

余热锅炉入口烟道数值模拟

余热锅炉入口烟道的不同结构对其速度场的分布会产生重要的影响.采用标准 k-ε两方程模型,对入口烟道的第1段仰角及其长度、入口烟道的总长度的改变以及加装导流板等情况进行了速度场的数值模拟.结果表明这些因素之间存在优化组合,使出口截面的速度分布趋于均匀,加装导流板可明显改善入口烟道内及其出口截面的速度分布均匀性.     

V型喷氨混合装置结构优化研究

采用FLUENT软件结合标准κ-ε双方程模型和组分输运模型对简化试验系统流场进行数值模拟。经网格调整后的数值结果和实验数据的对照证实了数值模拟的可靠性。再利用数值计算研究了混合单元数、拓扑结构和覆盖率等因素对V型喷氨混合装置的速度场和浓度场分布特性的影响。计算结果表明,V型喷氨混合装置混合性能由喷氨点数和V型元件湍流涡混双重因素确定;V型喷氨混合单元数为18时,混合最佳,与传统喷氨格栅相近;V型混合对齐布置时,相邻元件相互作用,强化混合;覆盖率增大,混合距离缩短,压降增加。