催化剂结构对SCR脱硝性能影响分析

为评估新能源大规模并网下,煤电机组频繁调峰引起选择性催化还原(selective catalytic reaction,SCR)脱硝装置氨逃逸率的变化问题,通过MATLAB编程方法构建SCR脱硝三维数值模型,就催化剂结构参数对脱硝性能的影响进行了研究。结果表明:催化剂孔节距对脱硝效率及氨逃逸率影响显著,反应温度为629.15K时,催化剂孔节距从6 mm增加到12 mm,SCR脱硝效率由72.63%降到51.04%,氨逃逸率由9.76%上升到25.1%;SCR脱硝性能随催化剂长度增加而增强,反应温度为639.15 K时,催化剂长度从300 mm增加到1000 mm,脱硝效率由36.23%上升至69.05%;氨逃逸率由51.15%降低至8.90%。电厂负荷下降有利氨逃逸率降低,负荷从550 MW降低至330 MW脱硝效率由67.71%上升至73.28%,氨逃逸率由1.1%降低至0.14%。煤质劣化使氨逃逸率上升,煤质热值由16747.2 J下降至15491.16 J脱硝效率由71.14%上升至71.73%,氨逃逸率由1.47%上升至1.72%。

基于蒙特卡洛算法的SCR脱硝性能影响因素分析

为分析入口参数不均匀分布对选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction,SCR)反应器脱硝性能的影响,通过MATLAB编程的方法建立了SCR脱硝反应三维数值模型。采用蒙特卡洛算法生成入口边界,以此调用模型,研究入口速度、温度及氨氮比分布不均条件下脱硝效率及氨逃逸率的变化规律。结果表明:当入口速度超过1.5 m/s,速度偏差对脱硝效率及氨逃逸率的影响较为显著,在入口速度为4 m/s时将速度偏差由0增大到80%,脱硝效率由46.77%降低到44.67%,而氨逃逸率由8.31%增加到12.57%;不同温度偏差变化区间对脱硝性能影响不同,当温度偏差小于10%时脱硝效率主要受到反应温度的影响,而当温度偏差大于10%时温度偏差成为影响脱硝效率的主要因素;氨氮比主要影响氨逃逸率,当氨氮比由0.8增大到1.2时,氨逃逸率由0.55%增大到1.02%,而脱硝效率由42.5%增大到57.23%。

排气口与排尘口直径对旋风分离器性能影响的对比分析

针对排气口与排尘口直径对旋风分离器流场及分离性能的影响,通过数值模拟,分析缩小排气口与增大排尘口直径下不同旋风分离器的切向速度、轴向速度、压降、分离效率的变化情况。研究结果表明:缩小排气口直径,旋风分离器内部切向速度和轴向速度整体增大,内部涡流直径缩减,显著提升旋风分离器的分离能力,且对于颗粒粒径越小的颗粒分离效率提升越显著,但旋风分离器内部压降损失也会随着排气口直径的缩小而急剧增加。增大排尘口直径,当出口直径增大为0.5D时,整体切向速度会略微减小,外旋流部分轴向速度增大,旋风分离器的总分离效率会得到提升,内部压降损失会降低。继续增大排尘口直径到0.625D,对旋风分离器内部流场及分离性能影响不大。

SCR反应器入口参数与反应温度对脱硝性能的交互作用

为系统研究选择性催化还原(SCR)反应器入口参数与反应温度对脱硝性能的交互作用,基于E-R机理,通过建立SCR脱硝反应一维模型,结合燃煤电厂调峰实际运行数据设定入口参数界限,利用MATLAB数值仿真,分别对反应温度同氨氮摩尔比(NSR)、入口NO质量浓度和入口速度对脱硝效率及氨逃逸率的耦合效应进行了重点分析。结果表明:入口参数对最佳反应温度影响较大;偏离最佳反应温度越多,NSR对氨逃逸率影响程度越低,NSR>1时,脱硝性能对NSR敏感性降低;增大入口NO质量浓度可改善整体脱硝性能,当入口质量NO浓度为1 050 mg·Nm-3时,脱硝效率可达82.42%,氨逃逸率低至0.33%;入口速度与反应温度的交互作用最大,降低入口速度可拓宽催化剂高活性温度窗口,显著提升脱硝性能,将入口速度由7 m·s-1降至1 m·s-1,最佳脱硝效率由69.32%升至89.17%,最低氨逃逸率由8.11%趋近于0;燃煤电厂调峰运行负荷上升会导致脱硝效率下降和氨逃逸加剧。该研究结果可为燃煤电厂SCR脱硝性能的整体优化提供参考。