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%。     

脱硝反应器烟气整琉格栅琉场数值模拟研究

脱硝反应器内流场均匀与否关系到脱硝系统的实现,而决定反应器内流场均匀性的关键在于催化剂床层上部导流装置的性能.应用计算流体力学软件CFD,通过改变导流板间距、导流板长度、与Z轴的夹角(垂直轴)以及第1块导流板距反应器边壁的距离,对烟气整流格栅进行模拟,从而分析烟气整流格栅结构参数对反应器流场分布的影响.结果表明,第1块导流板距反应器边壁距离的改变对流场性能影响很弱,可以忽略;各结构参数取值存在一个使反应器流场最佳的范围;原始方案在均匀性、烟气速度矢量指标、压降中均最优,可作为设计基准.     

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。     

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。     

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。     

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.     

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。     

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。     

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。     

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.     

新型旋流煤粉燃烧器出口区域气固两相流场的PDA实验研究

针对电站锅炉燃用煤种和负荷多变的问题,提出一种新型的旋流燃烧技术,即利用在一次风管中加装浓缩构件实行煤粉浓淡分离的浓淡旋流燃烧器。采用三维相位多普勒颗粒分析仪（ＰＤＡ）对浓淡旋流燃烧器和双调风旋流燃烧器出口区域两相流场进行了实验研究,得出了两种燃烧器几何结构下气固两相流场和浓度场的分布规律,并且进行了理论分析,证明了浓淡燃烧的优越性。     

采用颗粒团离散单元方法研究颗粒浓度的非均匀分布

气固两相流中尤其是稠密气固两相流中颗粒浓度在空间的分布总是非均匀，局部颗粒聚集。该文直接以颗粒团为研究对象，采用颗粒团离散单元方法(DEM)，建立非球形颗粒团的运动碰撞的模型与算法，基于真实碰撞，跟踪每个颗粒团的运动，模拟3种均匀或非均匀流场内的颗粒团运动经历。计算结果展现了颗粒浓度非均匀局部聚集的过程，揭示不同工况下流场中颗粒团的大小，颗粒分布及局部颗粒聚集的规律，结果表明在均匀流场中，颗粒均匀密集，非均匀流场中，颗粒浓度的非均匀性加剧。所得计算结果合理，与前人的模拟结果及实验结果相符。同时计算表明，采用颗粒团DEM模型能真实地揭示稠密气固两相流的特性，并使计算量有效减少。     

气液两相流动粒子成像测速技术(PIV)研究进展

粒子图像测速技术(PIV)作为一种全新的无扰、瞬态、全场速度测量方法,已被广泛应用于液体或气体的单相流流速场测定。对于两相流PIV技术,目前还处于起步与发展阶段。本文对近年来两相PIV技术的发展及取得的成就进行了回顾,简要地分析了PIV技术在两相流测量中的潜在优势及存在的困难,着重对目前两相流PIV技术中的关键技术-相分离方法进行了较为详尽的总结与评述,并对PIV技术在分散相颗粒尺寸及浓度测量方面的应用进行了讨论。     

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。     

粒径对弯管气固两相流动影响的数值分析

气固两相流体流经弯管时，在弯管内两侧形成压差，已有的文献表明，该压差大小与气固两相流的混合浓度ρm，气相流速v^→g，固相流速v^→p，弯管的曲率半径R，弯管直流（或水力直径）D等因素有关，一定条件下的固相颗粒对气相具有使其湍流强度抑制和加强两种作用，在分别对其进行数值模拟研究时发现：压差除受上述诸因素影响外，无论是在气相湍流抑制区还是湍中强区，颗粒粒径对压差也具有较大的影响，尤其是颗粒粒径越小这种影响越显著，从理论上分析并解释了形成这种现象的原因，提出了固相浓度为参变数的弯管内外两侧压差随颗粒粒径的为化的关联式。     

气力输送中固相流量测量传热法的研究

将一电加热的传感探头置于气固两相流中,不同流速、浓度及颗粒直径的流动介质将与探头产生不同的传热效果,在确定的输送风量（ 风速） 条件下,通过探头的电加热功率和测取探头的表面温度来测量气固两相流中的固相流量。在模拟稀相气力输送的试验台上,对窄筛分石英砂做了大量不同条件下的输送实验。研究表明,该文首次提出的传热法为气力输送中固相流量的测量提供了一种简单可靠的新方法。图４ 参４     

气固两相流横掠圆管传热的研究

本文根据气固两相流横掠圆管的传热机理，建立了能综合考虑颗粒运动轨迹、颗粒与壁面的碰撞频率、碰撞角度、颗粒在壁面停留时间、颗粒与壁面接触面积、固体颗粒浓度、颗粒粒度、圆管位置、烟气流速和温度等因素对气固两相流传热影响的两维数学模型。模型通过对流场和颗粒场的计算可较好地模拟气固两相流传热过程的复杂性和随机性，模型计算结果与实验相吻合。本模型可为工程应用提供较可靠的计算方法。     

水煤浆水平管内流动特性数值模拟

基于颗粒动理学理论,采用Eulerian多相流模型对水平管内水煤浆流动进行模拟,并采用RNG k-e湍流模型描述颗粒间具有强烈作用的两相湍流流动。将具有双峰分布特性的煤粉颗粒看作直径不同的 2 种固相,同时考虑固相与液相、固相与固相之间的动量交换。模型的有效性通过与计算相同条件下的压降试验值验证。在此基础上,通过模拟考察入口流速和浓度等因素对浓度分布、速度分布及压降的影响。结果表明：重力因素及不同颗粒相间的相互作用是影响颗粒相管内浓度分布和速度分布的根本原因。     

撞击流气化炉内气固两相流动与颗粒附壁沉积数值模拟

对多喷嘴对置式气化炉内复杂的气固两相流动与颗粒附壁沉积进行3D数值模拟。采用Realizable k-ε湍流模型计算炉内气相湍流流场,应用Euler-Lagrange模型模拟气固两相流动,颗粒轨迹跟踪采用随机轨道模型。根据液态排渣气化炉本身特点,描述炉壁熔渣流的形成过程,建立适用于液态排渣气化炉的颗粒附壁沉积模型,模拟结果与实验值吻合较好。模拟结果表明,数值模拟再现了撞击流气化炉内分区流动的情况;射流撞击使颗粒在气化炉内分布较为均匀,撞击中心和撞击流股区域浓度略高;颗粒在炉壁沉积基本覆盖整个气化炉,不存在局部积渣;当气化炉操作压力达到 4.0 MPa时,渣口气流夹带颗粒量有所提高,气流流速的增大而提高,颗粒停留时间缩短,影响碳转化率。     

非均匀直流电场气固混合体流化床击穿特性

试验研究了电压极性、固相物介电常数、固相物占空比等对非均匀电场中流化床状态气固混合体直流击穿电压的影响 ,计算了存在固体颗粒物时电极间隙中的电场分布 ,并定性分析了放电现象。结果表明 :固体颗粒物的存在使电场发生畸变 ;气固混合体在非均匀电场中的直流击穿特性也具有正极性击穿电压低于负极性的“极性效应” ,固相物介电常数较大的混合体容易击穿