300 MW机组锅炉SCR装置流场研究

通过数值模拟和模型试验的方法,对某电厂300 MW机组锅炉选择性催化还原(SCR)烟气脱硝装置内的流场分布进行了研究.通过调整烟道结构、安装导流叶片以及延长整流格栅前导流叶片长度等,改善了流场分布.改进后SCR装置内催化剂来流烟速分布均匀性及方向性、催化剂来流氨氮摩尔比、脱硝系统阻力、催化剂来流灰量分布均匀性等指标均满足技术要求.     

CFD数值模拟在燃煤电厂烟气脱硝系统改造中的应用

阐述了流场优化对SCR脱硝系统的影响,对流场优化的关键技术进行了分析。并通过ANSYS系列软件对某2×600 MW机组整个烟气脱硝系统进行数值模拟,对省煤器出口到空预器的烟道系统、均流格栅、导流板、喷氨格栅、催化剂等装置进行了优化设计。     

基于组分输运模型的SCR烟气脱硝系统模拟及优化

采用计算流体力学软件对某600 MW燃煤机组烟气脱硝系统的烟气流场和氨浓度场进行仿真模拟,将不同组分烟气和氨混合物与湍流流动方程耦合求解,得到了系统内的烟气流动和组分分布状况;并根据模拟结果对烟道进行优化。结果表明:在BMCR工况下,3个烟道直角转角处加入渐缩型圆弧导流板,首层催化剂前加入整流格栅,使脱硝装置流速不均匀系数从47.42%降至12.18%,但氨浓度均匀性未满足要求;当整流格栅倾斜角为30°,在烟气脱硝反应器入口拐角处等间距布置3片1/4圆弧导板,烟气流速分布不均匀系数和氨浓度分布不均匀系数分别为8.27%和9.53%,满足技术要求;此外,该方案在不同运行工况下均满足技术要求,因而适用于机组变负荷运行。     

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.     

W型锅炉SCR脱硝装置积灰原因分析与治理

某电厂W型火焰锅炉燃用高灰分无烟煤,SCR脱硝反应器催化剂、导流板、整流格栅、支撑钢梁积灰严重,造成了流场不均匀和催化剂堵塞,影响了SCR脱硝系统的性能。根据运行经验和CFD技术,分析得出SCR脱硝装置积灰的原因是设计不合理、催化剂选型不合理、流场不均、吹灰效果不佳、长期低负荷运行和燃煤灰分远超设计值。通过采用烟气流场优化及1∶10物理模型试验,对导流板、整流格栅和顶部烟道进行了改造,同时将蜂窝式催化剂更换为板式催化剂,加装声波吹灰器。改造后运行3个月,对脱硝装置进行内部检查,反应器水平烟道、导流板积灰明显减少,整流层未见积灰,催化剂表面和孔隙无积灰、堵塞现象,证明所采取的各项措施有效解决了SCR反应器内积灰、催化剂堵塞问题。     

燃用高沾污性煤质锅炉SCR脱硝流场优化

某2×300 MW机组选择性催化还原(SCR)烟气脱硝装置,自2013年运行以来,一直存在喷氨格栅、水平烟道和导流板等位置积灰严重,氨逃逸量明显超标,空气预热器差压高等问题。通过计算流体动力学(CFD)流场校核分析产生问题的原因,最终确定优化方案为:更换防积灰能力强、混合特性好的花瓣型喷氨格栅,优化导流板布置,并加大导流板和烟道壁面处流速以减轻积灰。优化后,喷氨格栅分区可调性能明显好转,SCR脱硝装置出口NOx质量浓度分布更为均匀,氨逃逸量显著降低,运行8个月后停炉检修时发现喷氨格栅、烟道和导流板异常堵灰的情况得到了根本解决。     

三河电厂二期工程SCR脱硝装置流场的模型试验和数值分析

结合三河电厂二期2×300MW机组SCR脱硝项目,通过冷模试验和数值模拟相结合的方法,对脱硝装置烟道中的整流装置、均流格栅、喷射格栅及导流板等装置进行优化设计,使烟气流场达到了设计要求。     

SCR防堵灰型流场优化技术及工程应用

贵州地区燃煤机组普遍燃用高硫、高灰分及高沾污性煤质,选择性催化还原（SCR）脱硝系统普遍存在喷氨格栅、水平烟道、导流板、整流格栅和催化剂等位置严重积灰,及氨逃逸量高和空气预热器等后续设备堵塞的问题。为此,本文提出SCR防堵灰型流场优化技术,并应用于贵州某电厂660 MW机组W型炉SCR脱硝系统。该技术改造方案是将原喷氨格栅更换为防积灰型花瓣式喷氨格栅,优化导流板形式和布置,加大导流板和烟道底部壁面流速以减轻积灰,优化入射整流格栅角度。改造后运行5个月停炉检查,喷氨格栅、烟道壁面和导流板严重堵灰问题得到了根本解决,为SCR脱硝系统发挥正常性能,降低氨逃逸量,保证后续设备安全可靠运行提供了有利条件。     

基于CFD模拟的SCR脱硝装置优化改造

为解决某600 MW机组SCR脱硝装置在运行中出现的催化剂层前墙区域烟气速度低、后墙区域烟气速度高的问题,通过对脱硝装置内部流场的数值模拟分析,结合现场冷态试验验证数值模拟的准确性,并提出了优化方案。结果表明合理设置导流板、调整整流格栅结构可优化内部流场,解决该问题。     

SCR脱硝系统新型侧进侧出连接烟道布置及优化

针对燃煤机组脱硝改造中场地空间有限,选择性催化还原(SCR)脱硝装置无法按常规设计布置的情况,研究了一种SCR脱硝系统侧进、侧出新型连接烟道,并基于计算流体动力学(CFD)流场模拟,对新型SCR烟气脱硝装置的流场进行了优化设计,设置合理的导流板,使得进入第一层催化剂的烟气速度、NH3浓度分布、烟气流线与垂直方向夹角以及系统阻力均满足相关技术要求。该新型SCR脱硝系统连接烟道应用于某燃煤发电厂2×135MW机组,有效解决了现场空间无法布置常规SCR脱硝装置的问题,其脱硝效率达到85%以上,氨逃逸率小于3 mg/m3,运行效果较好。为解决燃煤机组加装SCR装置空间不足的问题提供了一种有效的解决办法。     

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。     

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。     

降低燃煤机组SCR脱硝系统催化剂磨损的流场优化

针对国内某300MW燃煤机组SCR脱硝系统催化剂严重磨损失效问题,提出了利用圆盘静态混合器代替常规导流板的改造方案。采用工业性试验测试气固两相流场分布情况并依此确定边界条件,利用计算流体力学方法对SCR脱硝系统中烟气速度、烟尘速度、烟尘质量浓度分布等规律进行研究,最终将优化方案应用到脱硝改造工程中。研究结果表明：催化剂的磨损主要是由烟道中烟尘掺混不均及最接近催化剂的导流板安装不合理所致。竖直烟道中安装圆盘静态混合器可使气固两相均匀分布,在较低的压阻下解决SCR脱硝系统催化剂入口截面气固两相混合不均的问题,有效延长催化剂的使用寿命。     

选择性催化还原脱硝装置内部磨损数值模拟

为解决选择性催化还原(SCR)脱硝装置在运行中出现的喷氨喷嘴和催化剂层严重磨损问题,采用GAMBIT软件模拟脱硝装置内部流场的速度分布,并通过现场冷态试验验证模型的有效性。模拟结果表明:SCR脱硝装置入口处烟道存在上下或左右倾斜,整流格栅和转向弯头处存在高度差,使得烟气经过整流格栅后进入催化剂层的速度分布不均匀,导致喷氨喷嘴和催化剂层磨损;本文在数值模拟中改变引起流场分布不均的结构,能够解决其所造成的脱硝装置磨损问题;模拟结果与实际磨损状况一致,说明本文所用数值模型能准确模拟脱硝装置速度分布。     

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。     

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。     

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。     

湿式静电除尘系统流场数值模拟与优化

为优化某330MW机组燃煤锅炉烟气湿式静电除尘系统的流场,设计了5种导流装置布置方案,采用计算流体动力学(CFD)数值模拟方法,研究不同方案下收尘模块进口截面烟气流场的分布特性。结果表明:整流格栅具有减小流线夹角实现烟气整流的作用;调节多孔板的开孔率,可以改善电场流量的分配特性;在进口喇叭中间位置设置多孔板、在装置本体顶端设置整流格栅及在整流格栅上部铺设多孔板为最佳导流布置方案,采用此方案收尘模块进口烟气流场气流均布系数为0.138,明显低于设计要求(0.25)。     

SCR整流格栅高度与催化剂安装耦合影响分析

选择性催化还原（SCR）脱硝反应器内均匀的流场、浓度场是保证脱硝效率的前提,以某1 000 MW燃煤机组SCR脱硝反应器为研究对象,对其结构进行了深入研究。通过模拟确定最佳整流格栅间距及高度,继而模拟整流格栅高度与首层催化剂安装高度的比值（c）对首层催化剂流场、浓度场均匀性的耦合影响,并通过实验予以验证。结果表明：格栅间距不宜过大或过小,整流格栅之间的距离0.2 m左右为宜;随c值增大,首层催化剂的速度偏差增大,当c大于一定数值后,不同格栅高度下的速度偏差都会突增;格栅高度0.8 m时,对整流格栅与首层催化剂之间的距离要求最低,c值可放宽到0.8左右。     

某330 MW燃煤机组脱硝系统流场优化设计

为解决某电厂330 MW机组脱硝系统静态混合器、顶棚烟道以及反应器催化剂磨损严重的问题,采用Fluent软件对该机组脱硝系统进行了数值模拟。根据模拟结果初步分析造成磨损的原因,在此基础上针对性地对烟道中导流装置进行优化设计,并结合物模试验检验了数值模拟结果的可靠性以及相应设计的可行性,最终提出了移除反应器前竖井烟道中两层静态混合器、喷氨支管数量减半以及优化反应器前烟道中导流板数量和形状的方案。结果表明:优化后脱硝系统中低速涡流区与局部高速区显著减少,流场均匀性显著提升;首层催化剂上游截面速度分布标准偏差由原来的0.23降至0.07;脱硝系统整体阻力降低407 Pa,优化效果显著。