脱硝系统新型涡流喷氨混合装置流场数值模拟

SCR脱硝系统的性能取决于进入脱硝反应器的氮氧化物与还原剂氨气混合的均匀程度和烟气速度分布。提出了一种新型的涡流喷氨混合装置,并对其流场进行了三维数值模拟。分析表明,涡流喷氨混合装置能够使进入第1层催化剂的烟气与氨气均匀混合,催化剂入口截面氨气浓度偏差小于10%,混合效果良好;在2个烟道转弯处等距离布置4块导流板,反应器上部等距离布置11块导流板后,烟气速度场达到偏差小于15%的设计要求,因此该新型涡流喷氨混合装置完全能够替代传统的喷氨格栅。     

大型火电机组SCR烟气脱硝全流场数值模拟分析与优化

针对某1 000 MW机组选择性催化还原烟气脱硝系统内流场分布不均与氨逃逸值过大的现象,采用ANSYS Fluent软件对该系统进行数值模拟研究。通过分析原模型的流场、浓度场、氨逃逸与脱硝效率等特性,分别提出针对流场分布的三角区域扰流板布置方案和针对反应物浓度场分布的氨气入口角调整与平衡喷氨策略。研究结果表明:在三角烟道区域顶部增设5块平行扰流板可缓解烟气在壁面处速度过大的现象,催化剂入口流速相对标准偏差由16.31%下降至8.10%,有效地提高了系统的流场分布均匀性;在采用氨气入口角优化结合平衡喷氨策略后,催化剂入口氨气浓度相对标准偏差下降至20.62%,反应器出口的氨逃逸量平均值由0.120 03×10–3 mol/m3下降至0.058 23×10–3 mol/m3,降低了氨逃逸对后续系统的影响。     

SCR烟气脱硝系统冷风加热改造技术研究

大唐长春第二热电有限责任公司按照国家要求,对1-6号机组原有的SCR烟气脱硝系统进行超低改造,改造完成后烟气中的氮氧化物满足超低排放标准。但由于水解工艺所用稀释氨气的热稀释风为取自锅炉空气预热器的热风,热风中含灰量较多,极易与氨气中的水蒸气混合,导致氨气管道与喷氨格栅分支管道堵塞,造成氨气流量分配不均,降低脱硝效率。采用冷风加热技术安装在原SCR烟气脱硝系统内,在SCR烟气脱硝系统反应器内安装换热管排,增加1台风机,风源取自室内风,通过管道将室内风送至锅炉尾部烟道内,室内风通过换热管道在脱硝系统反应器内与烟气进行换热,将室内风加热成300～320℃热风,热风与氨气混合进入喷氨格栅分支管道,通过喷嘴射入烟道内与烟气中的氮氧化物反应达到脱硝效果。由于该稀释热风取自室内风,风源中含灰量较少,经加热与氨气混合后大大减少堵塞现象,使氨气流量分配十分均匀,有效提高了脱硝效率,降低了尿素耗量,为电厂节约了发电成本。     

SCR脱硝系统静态混合器喷氨口尺寸优化设计

以某330 MW燃煤机组SCR脱硝系统为研究对象,优化设计喷氨口尺寸,同时基于CFD软件,模拟BMCR工况不同喷氨口对催化剂入口流场及组分分布的影响,研究最佳喷氨口尺寸对机组变工况的适应性。结果表明,适当增大喷氨口直径、喷氨速度略小于烟气主流速度时,催化剂首层入口氨氮摩尔比分布和氨气摩尔浓度分布均匀性较好。BMCR工况下最优喷氨口直径为0.21 m,以0.21 m为设计方案,当机组运行工况的减小,系统压降、氨气摩尔浓度偏差、氨氮摩尔比偏差均降低,满足运行要求。     

低位布置燃气轮机SCR烟气脱硝数值模拟研究与应用

以某低位布置E级燃气蒸汽联合循环机组余热锅炉为例,进行了选择性催化还原（SCR）脱硝技术数值模拟研究,得到余热锅炉SCR烟气脱硝系统流场和余热锅炉内部喷氨格栅的放置位置。结果表明:对于低位布置的燃气轮机,在扩口段烟道设置导流板能够有效改善催化剂入口截面上速度分布均匀性;提出了一种适用于余热锅炉扩口烟道的分割仓式导流板结构;采用分区可调的多组一体式氨注射混合器能在较短距离内加强氨气和NOx的混合;将喷氨格栅布置在模块2之前时,催化剂入口截面上NH3分布均方根偏差为2.05%;在机组实际运行时对喷氨格栅进行分区优化调整可以获得最佳的余热锅炉出口截面NOx分布均匀性和最小的氨逃逸量。     

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.     

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。     

W火焰锅炉SNCR脱硝及其对SCR入口流场的影响

由于W火焰锅炉NO_x排放浓度高,一些电厂采用低氮燃烧+SNCR脱硝+SCR脱硝的耦合脱硝方式,但运行中出现了氨逃逸浓度严重超标的问题。以某600 MW超临界W火焰锅炉为对象,采用CFD数值模拟辅以实测验证方法研究了锅炉负荷、尿素喷射层流场、氨氮摩尔比等因素对SNCR脱硝及SCR入口流场分布的影响。研究发现：SOFA风沿前后墙非等间距布置是造成尿素喷射层速度场及温度场不均的主要原因;随锅炉负荷降低,喷枪层截面平均温度趋向于SNCR最佳脱硝温度,脱硝效率逐渐增加;SCR入口截面温度、流速及NO_x浓度分布皆不均匀,随SNCR脱硝效率提高,SCR入口截面NO_x浓度分布偏差增大,不同负荷时SCR入口截面NO_x相对偏差达35%～53%。SNCR脱硝严重影响SCR脱硝反应器入口NO_x浓度均匀性,最终导致SCR氨逃逸浓度严重超标,建议通过优化SOFA风布置及在SCR入口段加装烟气混合器加以解决。     

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。     

600MW机组SCR烟气脱硝系统性能分析与诊断

某火电厂600 MW机组SCR烟气脱硝系统通过增加喷氨量,使SCR反应器出口NO_x排放质量浓度降至50 mg/m3以下,但由于SCR烟气脱硝系统喷氨量过大、NO_x与氨混合的均匀度不足、烟气流速超过设计值、氨逃逸监测表计不准确等原因,环保系统出现了电除尘器二次电流下降、布袋除尘器阻力增加、SCR反应器出口烟道处与烟囱入口处的NO_x质量浓度存在偏差等问题。通过调整喷氨量和各喷氨阀门的开度,提高了NO_x与氨混合的均匀度,消除了NO_x质量浓度偏差,并就具体问题给出了相应的建议。     

燃煤电厂烟气脱硝技术的研究

根据SCR脱硝工艺,研制了一套能处理烟气量为14000 m3/h的工业脱硝试验装置.在试验装置上开展了NH3/NOx摩尔比与脱硝效率、NH3/NOx摩尔比与氨漏失量、烟气温度与脱硝效率、烟气温度与SO2氧化率、烟气流量与催化剂层流动阻力等相关关系的研究.通过脱硝装置研制和脱硝性能研究工作,为今后脱硝装置的设计、运行以及性能研究提供了经验.     

锅炉负荷变化对脱硝系统内烟气流动影响研究

为研究锅炉负荷变化对脱硝系统运行的影响,采用CFD方法对不同锅炉负荷时脱硝系统内烟气流动过程进行数值模拟,对比了50％,70％和100％三种锅炉负荷下,烟气NOx浓度分布、速度分布和温度分布差异,结果表明:负荷变化时,催化区域前后区域烟气流速会随之变化,但烟道内烟气流动规律基本相似;定量喷氨时,催化层入口区域内烟气各组...     

2×300 MW机组尿素SNCR脱硝工程设计及应用

结合新疆某电厂2×300 MW机组尿素SNCR烟气脱硝工程设计实例,详细阐述了尿素SNCR烟气脱硝系统各主要单元的工艺流程及相关设备选型选材,介绍了喷枪布置依据及系统运行效果,并分析了氨水SNCR脱硝工艺和尿素SNCR脱硝工艺运行、投资费用。实践结果表明,尿素/NOx摩尔比为0.5、原烟气NOx质量浓度(标准状态)为178~187 mg/m3时,脱硝效率可稳定在50%以上,逃逸氨质量浓度(标准状态)为1.2~1.9 mg/m3,满足环保排放标准和设计要求。     

SCR烟气脱硝催化剂的化学动力学模拟研究

选择性催化还原(SCR)烟气脱硝是目前应用最为广泛的烟气脱硝技术之一。根据SCR脱硝机理,建立了催化剂的化学反应速率方程,采用计算流体力学(CFD)模拟软件Fluent,模拟了脱硝效率与氨氮摩尔比及停留时间的关系、氨逃逸率与氨氮摩尔比之间的关系。将模拟结果与一些已有的试验结果进行比较,证明CFD模拟能有效反映催化剂孔内的化学反应状况。     

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。     

基于CFD模拟计算的SCR脱硝系统喷氨优化试验方法

提出了一种对脱硝系统进行计算流体力学（CFD）模拟计算、并引入示踪气体精准调节喷氨格栅阀门的方法。将SCR系统全尺度建模划分网格,对部分喷氨支管使用等量示踪气体替换原有烟气,数值模拟SCR反应器内气体湍流流动、多组分扩散,计算反应器出口断面各示踪气体的浓度分布,获得各喷氨支管喷出的氨气所对应的影响区域,精确指导试验人员调整每根喷氨支管的开度,调节喷氨流量,使反应器出口断面NO_x浓度均匀分布。以某1 000 MW机组塔式锅炉SCR入口烟道为实例进行验证,结果表明,该方法能够提高典型试验的效率和准确性,能有效指导现场喷氨优化试验。     

SCR烟气脱硝催化剂活性在线测试方法

以某电厂600 MW机组SCR脱硝装置催化剂为研究对象,对不同负荷下的脱硝效率、烟气量、氨逃逸率等参数进行了测试,并对催化剂的活性进行了计算分析。研究发现,机组负荷为600 MW,A、B两侧反应器催化剂活性分别为49.98 m/h和44.71 m/h,450 MW时A、B两侧分别为41.43 m/h和45.01 m/h,300 MW时A、B两侧分别为29.81 m/h和30.40 m/h,均与设计值37 m/h存在一定偏差;分析原因认为是实际烟气量和设计烟气量的差异造成的。以A侧催化剂为例,按照反应器空速,以线性方程对上述测试结果进行拟合计算,得出催化剂活性为37.43m/h,与设计值非常接近,验证了在线测试方法的可行性。     

Reduction of NOx from combustion flue gases bysuperimposed barrier discharge plasma reactors

NO_x reduction from combustion flue gases by superimposed barrier discharge plasma reactors is experimentally investigated. The experiments are conducted for applied voltages from 0 to 28 kV, flue gas rates from 0.5 to 2 L/min, ammonia mixture concentrations from 0.7 to 2.65 stoichiometry, and applied voltage phase differences from 0° to 180°, where two 60-Hz AC power supplies are used. The results show the following: (1) NO_x reduction rate decreases with increasing discharge power for surface discharge operations, however, NO_x reduction rate increases with increasing discharge power for silent and superimposing discharge operating modes; (2) NO_x reduction rate increases with increasing discharge power, gas flow rate and ammonia stoichiometry under in-phase operations; (3) NO_x reduction rate for out-of-phase operations is much higher compared with in-phase operations, however, NO_x reduction rate has an optimum condition on ammonia stoichiometry, discharge power, and gas flow rate; and (4) energy efficiency of NO_x reduction increases with increasing ammonia mixture and gas flow rate and decreases with increasing discharge power     

300 MW级燃煤机组SCR烟气脱硝超低排放性能评估

对脱硝超低排放机组进行性能评估与分析,可为超低排放形势下燃煤机组选择性催化还原法（SCR）烟气脱硝装置的稳定、高效、经济运行提供借鉴及指导。某3台300 MW级燃煤机组SCR脱硝装置已实现NO_x超低排放,以此为例,对其脱硝装置的脱硝效率、进出口NO_x浓度分布、出口速度分布、氨逃逸率、SO₂/SO₃转化率、系统阻力等运行参数进行了评估,掌握了此类机组脱硝装置主要性能。试验结果表明,3台300 MW级燃煤机组脱硝装置整体性能良好,但存在流场不均、飞灰堵塞、氨逃逸超标等问题,为此提出了避免此类问题的方法和建议。