基于CFD模拟的臭氧低温氧化烧结烟气中NO过程分析

以256 m~2烧结机O_3氧化烧结烟气中NO过程为研究对象,采用CFD数值模拟方法考察了含O_3喷射气体与烧结烟气流动及NO低温氧化特性。通过与76步复杂反应机理的对比验证了11步简化机理的适用性,分析了反应温度、O_3/NO摩尔比以及O_3分布特性对NO氧化效率和不同价态NO_x转化率的影响规律。通过对简单结构反应器的模拟结果表明:NO_3稳定性较差,烟道内主要氧化产物为NO_2与N_2O_5;随反应温度升高,NO氧化效率基本保持不变,NO_2转化率提高且提升速率逐渐增大而N_2O_5呈相反规律;随O_3/NO摩尔比增大,NO氧化效率提高但提升速率逐渐减小,NO_2转化率先增大后在摩尔比高于1.25时开始减小,而各工况均产生N_2O_5且生成量逐渐增大,其原因为射流核心区可提供高O_3/NO摩尔比条件;通过优化O_3分布器结构改善O_3与烟气接触与混合条件,O_3与NO摩尔比为1.0、停留时间为0.87 s时NO氧化率可提高约12.8%,摩尔比为2.0、停留时间为1.73 s时N_2O_5转化率可提高约15.6%。     

臭氧低温氧化烟气脱硝过程中的氮平衡试验研究

臭氧氧化污染物协同脱除技术利用臭氧的强氧化性,将烟气中溶解度较低的NO _x 、Hg、VOCs等多种污染物氧化为高价态或易溶解的形式,并结合尾部湿法喷淋系统实现污染物的同时脱除。由于其具有温度窗口低、脱硝效率高、反应速率快及改造难度小等优点,在工业锅炉、窑炉及非电行业得到广泛应用。但是在此过程中的污染物实际转化路径,尤其是氮氧化物的输入/输出平衡,目前还未有详细的验证试验支撑。因此本文针对典型臭氧氧化脱硝过程,对污染物脱除过程中的氮氧化物输入/输出平衡及氮元素流向进行了分析试验。试验结果表明,气相输入的NO经过臭氧氧化耦合湿法喷淋后逐渐转化为液相中硝酸根和亚硝酸根离子。在不同O₃/NO摩尔比下,气相氮元素的减少量均以液相中硝酸根及亚硝酸根的增加量存在,不存在其他含氮形式。同时,吸收浆液中硝酸盐及亚硝酸盐的转化率也与烟气中NO _x 脱除率相匹配。在NO/SO₂同时氧化条件下,调节O₃/NO摩尔比,结合湿法喷淋系统可以实现NO _x /SO₂的协同高效脱除,同时系统满足氮元素输入/输出平衡,为臭氧氧化污染物协同脱除技术的工程应用推广提供了依据。     

燃煤锅炉低温烟气氧化脱硝工程设计

对SCR法脱硝与低温氧化法脱硝技术进行了详细比较,综合运行成本及生产安全等考虑,宜都兴发3×30 t/h链条锅炉脱硝改造工程采用低温氧化法脱硝技术。该脱硝工程采用高效烟道反应器,改造后NO_x排放质量浓度从380 mg/m~3最大可降低到14 mg/m~3以下。脱硝效率大于90%,达到了超低排放标准。     

烧结烟气中NO x 和二英的减排现状及发展趋势

烧结工序是钢铁工业生产链的重要环节,同时也是大气中二氧化硫（SO₂）、氮氧化物（NO _x ）和二英的主要排放源。随着烧结烟气脱硫技术日趋成熟,氮氧化物和二英的减排成为烟气污染物减排的重中之重。本文介绍了钢铁工业烧结烟气超低排放的新法规和相关标准,并从源头控制、过程减排和末端治理三个方面综述了国内外关于烧结烟气中NO _x 和二英减排的最新研究进展及相关技术工业应用现状,提出了采用全流程多技术耦合方式是实现烧结烟气多污染物低成本减排的发展方向。结合钢铁工业“碳减排”新发展要求,指出烧结烟气低温脱硝/二英催化剂的研究挑战,并对其抗水、抗硫性能提升研究进行了展望。     

烧结烟气FOSS法氧化脱硝工艺监测研究

以FOSS法氧化脱硝工艺产生的烧结烟气为研究对象开展监测研究,首先介绍了脱硝工艺的基本原理和特点,然后开展了氧化法脱硝工艺监测方法研究,确定了废气及灰样检测方法。烟气监测结果表明,在工艺正常运行的情况下烟气中氮氧化物排放质量浓度能控制在50 mg·m^-3以下,NO_x脱除效率超过80%,满足钢铁行业超低排放要求;灰样流向分析显示,有相当一部分烟气中的氮元素以NO₂^-和NO₃^-的形式被固定在脱硝废灰中,且废灰脱硝前后均有较高质量分数Cl^-,建议加强其脱硝反应后灰渣的管理以防高浓度含氯废水泄漏。     

微纳米气泡对实际烧结烟气中NO_X和SO_2催化氧化吸收的研究

前人研究表明利用微纳米气泡发生器将水、空气和NO混合产生微纳米气泡气液体系用于NO吸收的效率很好,在此基础上研究微纳米气液分散体系对实际烧结烟气是否也能达到良好的吸收效果。结果表明,1.00 g烧结料与1.23 g NaNO_2燃烧产生的烧结烟气经微纳米气泡机在进水pH=5的条件下,NO_X的吸收效率可以达到59.3%,SO_2几乎全部被吸收。在水相中加入Mn⁽²⁺⁾且其摩尔浓度为2 mmol/L时,NO_X的吸收效率能达到71.7%。而聚氯乙烯塑料的添加则会对NO_X的吸收效率造成反向影响。     

采用数值模拟方法研究同时氧化烟气中NO和SO2的可行性添加剂

Mechanism analysis on simultaneous oxidation of NO and SO2 with additives was presented and numerical simulation was developed to investigate the performances of three additives on oxidation of NO and SO2. The simulation result showed that reaction temperature, residence time, additive dose and NO concentration influence the oxidation process significantly. There exists an optimum reaction condition for each additive, n-C4H10 has the strongest ability to oxidize NO and SO2.     

基于CFD方法的烟气脱硝装置数值模拟

烟气脱硝是火力发电厂环保重要环节,脱硝装置内部流动特性直接影响其性能,为了分析还原剂喷射夹角对还原剂分布的影响.本文采用计算流体数值模拟的方式对脱硝装置内部流动过程进行模拟计算,可为今后CFB锅炉再脱硝环节的优化设计奠定基础。     

臭氧氧化脱硝技术研究进展

区别于还原法脱硝技术,臭氧氧化脱硝技术将NO氧化为易溶于水的NO₂和N₂O₅等,结合后续吸收工艺进行脱硝。臭氧氧化脱硝技术已经广泛应用于催化裂化、工业锅炉烟气NO_x排放控制。结合臭氧氧化技术的工艺特点及反应动力学,分析了复杂烟气组分中NO氧化的选择性,重点关注臭氧与NO摩尔比、反应温度和停留时间等关键工艺参数对氧化产物组成的影响。通过阐述湿法与半干法脱硫工艺中的硫硝协同吸收原理,分析吸收剂、吸收气体组成、添加剂等因素对吸收效率的影响。在此基础上,提出臭氧氧化脱硝技术研究中存在的不足以及此技术未来的发展前景。     

湿法烟气脱硫塔内传递与化学反应过程CFD模拟

以某330 MW燃煤发电机组湿法烟气脱硫塔为研究对象，采用欧拉-拉格朗日方法建立了塔内气-液两相流动、热质交换模型，以溶解平衡、质量守恒及电荷守恒描述浆液内13种溶质组分瞬时化学反应特性，通过用户自定义函数实现流动模型与传质模型、化学反应模型的耦合。基于上述模型预测了脱硫塔内气-液两相流动、液滴蒸发与SO₂化学吸收过程，获得了SO₂浓度与浆液pH的径向分布特性，详细分析了气-液流动对化学吸收特性的影响，结果表明局部液气比分布特性是影响SO₂径向分布的关键因素之一，可通过调控近壁区及主管道区的两相流动状态提高脱硫塔的吸收性能；随着气相侧SO₂浓度提高或液滴粒径减小，浆液pH下降速率增大且各化学组分浓度达到稳定状态用时缩短。     

灰钙循环烟气脱硫反应器气固两相流动数值模拟

灰钙循环烟气脱硫反应器内气固两相流动及流场特性是直接影响装置稳定有效运行的关键因素,采用CFD软件Fluent中k-ε湍流模型对灰钙循环烟气脱硫反应器进行了数值模拟,确定反应器内各段阻力及流场分布。研究结果表明:灰钙循环烟气脱硫反应器的循环物料入口设置是影响反应器内流场分布的重要因素,且进料口前阻力占反应器总阻力大于90%,并对其在20 t/h煤粉工业锅炉配套灰钙循环烟气脱硫装置上进行了实验验证,在各测点测量气速与静压,结果证明模拟结果可靠,进料口前阻力模拟偏差率仅为1.7%。同时采用双进料口对反应器流场进行了优化,模拟结果验证该优化方法确实可行,计算得到良好的流场。     

Gas-phase oxidation of NO at high pressure relevant to sour gas compression purification process for oxy-fuel combustion flue gas

The removal of NO from oxy-fuel combustion is typically incorporated in sour gas compression purification process. This process involves the oxidation of NO to NO_2 at a high pressure of 1–3 MPa, followed by absorption of NO_2 by water. In this pressure range, the NO conversion rates calculated using the existing kinetic constants are often higher than those obtained experimentally. This study aimed to achieve the regression of kinetic parameters of NO oxidation based on the existing experimental results and theoretical models.Based on three existing NO oxidation mechanisms, first, the expressions for NO conversion against residence time were derived. By minimizing the mean-square errors of NO conversion ratio, the optimum kinetic rate constants were obtained. Without considering the reverse reaction for NO oxidation, similar mean-square errors for NO conversion ratio were calculated. Considering the reverse reaction for NO oxidation based on the termolecular reaction mechanism, the minimum mean-square error for NO conversion ratio was obtained. Thus, the optimum NO oxidation rate in the pressure range 0.1–3 MPa can be expressed as follows:-d[NO]/dt=d[NO_2]/dt=0.0026[NO]~2[O_2]-0.0034[NO_2]~2 Detailed elementary reactions for N_2/NO/NO_2/O_2 system were established to simulate the NO oxidation rate. A sensitivity analysis showed that the critical elementary reaction is 2 NO + O_2? 2 NO_2. However, the simulated NO conversions at a high pressure of 10–30 bar are still higher than the experimental values and similar to those obtained from the models without considering the reverse reaction for NO oxidation.     

三乙烯四胺合钴溶液脱除烟气中NO的实验研究

采用三乙烯四胺合钴溶液作为吸收液,在填料塔内,对模拟烟气进行了湿法脱硝的实验研究.主要考察了不同吸收液的NO脱除能力,以及温度和氧体积分数对NO脱除效率的影响.研究结果表明:无氧条件下,三乙烯四胺合钴溶液脱除NO的能力比Fe2+-乙二胺四乙酸(EDTA)溶液脱除NO的能力强;气相中的氧体积分数对NO的脱除影响显著,气相...     

烟气中一氧化氮的液相吸收与综合利用

采用两步法来脱除烟气中的一氧化氮,首先以FeⅡEDTA溶液来配位固定烟气中的一氧化氮,然后用双氧水把配位固定的一氧化氮氧化为硝酸根。为了使吸收液再生,调节溶液的pH为4.0,加入铁粉还原溶液中生成的FeⅢ,使其转化为FeⅡEDTA,可继续吸收烟气中一氧化氮。实验时考察了FeⅡEDTA吸收液的pH、浓度、温度和双氧水用量等对FeⅡEDTA吸收一氧化氮和进一步氧化为硝酸根的效率的影响。研究表明：用浓度为0.13 mol/L的FeⅡEDTA吸收液吸收一氧化氮达到饱和后,取适量吸收溶液,向其中加入双氧水氧化,氧化后可生成硝酸根浓度为0.109 mol/L的溶液,一氧化氮的吸收氧化效率可达83.8%。吸收液循环使用5次后,用调节pH等方式可把溶液中的EDTA、铁盐和硝酸盐等回收以达到综合利用的目的。吸收液经过5次循环吸收后,EDTA的回收率为93.1%。     

烧结烟气半干法脱硫微细颗粒物特征分析

通过激光粒度分析仪（LPSA）对烧结烟气微细颗粒物进行粒度分析，获得烧结过程烟气排放的主要微细颗粒物粒径范围及分布特性。运用扫描电镜-能谱分析仪（SEM-EDS）、X射线衍射仪（XRD）对半干法脱硫前后烧结烟气中的微细颗粒物形貌、元素组成和物相成分进行分析对比。结果发现：脱硫前后的烧结粉尘颗粒特性存在较大差异。在粒径分布上，脱硫前后粒径范围分别为0.816～60.988μm和0.259～407.850μm，脱硫后中位粒径向小粒径偏移；在颗粒形貌上，大烟道中以不光滑球形和不规则颗粒为主，脱硫后以板块状和片状颗粒为主。在元素和物相组成上，大烟道中颗粒中主要元素为Fe、K、Cl，Fe元素以Fe₂O₃为主，K元素主要以KCl存在，并能观察到明显的立方体KCl颗粒；脱硫后，受脱硫剂影响，颗粒物中主要元素为Ca、O、S，主要以Ca(OH)₂、CaSO₃和CaSO₄为主，同时还含有一定量的石英、氧化镁及一些不定形玻璃相。     

焦炉气催化部分氧化的数值模拟

利用F luent中标准κ-ε模型和多孔介质模型对焦炉气催化部分氧化转化炉进行模拟计算。整个反应床层分为氧化反应区和转化区,氧化反应区主要发生燃烧反应;转化区则装填催化剂,发生甲烷重整反应。通过模拟计算给出了转化炉内温度分布、压力分布、组分摩尔分数分布。转化炉出口的温度与气体摩尔分数与Aspen P lus软件模拟结果相吻合。表明CFD模拟结果是准确的,可用于焦炉气催化部分氧化转化炉的工艺和结构设计中。     

烟气再循环在煤粉工业锅炉上的数值模拟研究

为考察烟气再循环对工业煤粉锅炉NOx排放及炉内燃烧过程的影响,对30 t/h高效煤粉双锅筒室燃工业锅炉进行研究。采用数值模拟和试验研究,考察烟气再循环的低氮效果,分析烟气循环倍率对NOx排放浓度的影响,并研究循环倍率对炉膛温度、排烟温度等炉况的影响规律。结果表明:循环烟气通入炉内,火焰尺寸增大,温度更加均匀,减少了NOx的排放浓度;同时随着循环烟气的加大,排烟温度逐渐升高,蒸汽流量逐渐降低;当烟气循环倍率为20%时,NOx减排17%。     

催化臭氧氧化有机废气处理技术研究进展

气相催化臭氧氧化是一种能够使有机废气在低温下实现催化氧化的高级氧化技术。气相催化臭氧氧化的催化剂载体主要有氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、沸石和分子筛SBA-16等,负载的活性组分主要集中在铜、钴、锰和镍等金属氧化物,研究较多的是MnOx/γ-Al₂O₃。综述国内外催化臭氧氧化技术的研究进展,并对催化臭氧氧化有机废气的研究方向进行展望。催化氧化影响因素研究主要集中在活性组分及负载量、反应温度、运行时间、副产物和湿度等。反应机理研究按反应过程拆分为臭氧分解和有机物氧化两部分,研究认为,实现有机物氧化的关键物为催化分解臭氧产生的活性氧或过氧化物物种O^*₂。今后研究需解决的问题有催化剂载体的吸附性能影响、避免催化剂失活的最佳反应温度和完整的气相催化氧化反应机理。