固体非氨基脱硝系统输送管道的设计计算

小试及工业试验结果表明,固体非氨基脱硝剂对NOx的脱除率较高,且不产生氨逃逸。固体非氨基脱硝剂工业应用的关键点是脱硝系统的管道设计,利用气力输送将脱硝剂颗粒由缓存料仓转料至仓式气力输送罐并喷射进入烟道,实现连续喷剂。本文基于稀相气力输送理论及经验公式,对脱硝系统输送管道的主要参数进行计算,并运用CPFD模拟软件进行模拟计算。模拟结果证明,设计得到的管道结构较为可靠。

超低排放背景下锅炉脱硝深度优化研究

在火电厂NO_(x)超低排放目标下,控制锅炉出口污染物的初始排放和提高尾部烟道选择性催化还原(SCR)脱硝技术的脱硝效率、实现NO_(x)超低排放、控制SCR运行成本、保证系统安全稳定运行是锅炉深度脱硝的关键。通过数值模拟和现场烟道改造测试,对现有SCR烟道结构进行优化设计,校正了烟道速度场、NO_(x)浓度场分布的均匀性。结果表明,烟道改造后,烟道速度场、NO_(x)浓度场分布更加均匀,脱硝出口的NO_(x)浓度相对标准偏差仅为3.19%,有利于减少氨的使用量,液氨单耗平均下降15.94%,脱硝优化设备阻力增加95 Pa,改造效果较好,为锅炉脱硝深度优化提供了可借鉴的应用案例。

选择性催化还原脱硝系统结构数值模拟与优化

浸没燃烧式气化器(SCV)是液化天然气(LNG)接收站的核心设备之一,在SCV运行过程中主要存在燃烧器出口处温度分布不均匀及选择性催化还原法(SCR)脱硝系统催化剂利用率低的问题,针对以上问题采用流体力学研究方法对常规SCV燃烧器和SCR脱硝反应器的流场分布进行了仿真计算,并对燃烧器和反应器入口结构进行了优化设计。结果表明,SCV燃烧器采用单轴向空气入口容易导致燃烧器内O_(2)过剩,而采用轴向环形入口使燃烧更充分,可有效降低CO_(2)排放量并提高燃烧器出口温度分布均匀性。在SCR脱硝反应器安装扰流板可使尿素溶液喷射角超过120°,尤其是在其喷嘴下游安装扰流板,尿素溶液横向扩散效果更好,有利于改善第一层催化剂表面NH_(3)质量分数分布,提高催化剂利用率,保证脱硝效率。

燃煤机组SCR烟气脱硝系统流场均布一体化建模与性能优化

选择性催化还原(SCR)烟气脱硝效率与其内部烟气和还原剂流动的均匀性密切相关。在建立SCR脱硝反应数学模型基础上,采用用户自定义子程序耦合了多组分烟气流动与反应过程;通过比较不同负荷下330 MW等级燃煤机组脱硝性能的实测与模拟数据验证了模型的可靠性和有效性,基于对反应器内烟气和还原剂流动及其反应特性的数值模拟分析,提出了喷氨格栅上游导流板结构优化方案,进而考察了操作条件对NO和NH3排放质量浓度的影响。结果表明:喷氨格栅来流烟气速度分布的非均匀性是导致烟气与还原剂混合效果较差的主要原因,进而通过调整喷氨格栅上游导流板结构并在烟道壁面增设挡板可将脱硝效率提高约3.37%;为满足NO_(x)质量浓度为50 mg/m^(3)及NH3质量浓度为2.5 mg/m^(3)的排放限值需选取适宜喷氨量,以所选取SCR脱硝装置为例,当烟气初始NO质量浓度为650 mg/m^(3),SCR脱硝系统适宜氨氮摩尔比应约为0.94。

水泥窑SCR脱硝反应器入口烟气均流扩散的数值模拟研究

为解决上进下出布置形式的SCR反应器入口烟道内流场分布不均匀、催化剂层中心区域磨损以及靠近烟道壁面区域积灰等问题,本研究以天津振兴产能为2000 t/d二线水泥窑的中温中尘SCR脱硝装置为研究对象进行了流场模拟及流场优化。通过Ansys fluent软件对全尺寸SCR反应器烟道内的流场分布特性进行了模拟,提出了在反应器扩张段烟道进口位置设置一组导流格栅、在扩张段烟道中间位置设置一层均布板及第二组导流格栅的流场优化方案,优化方案中导流格栅起到引导烟气扩散流动的辅助作用,均布板起到了主要的均流作用,本研究通过仿真试验的方式选取50%开孔率、60°错排圆孔、孔径60 mm作为均布板的最优参数,优化方案通过工程案例进行了可行性验证。计算结果显示优化方案对系统压损的负担较小,能有效提高烟气分布均匀性,实现催化剂入口速度分布Cv<15%的技术要求。优化改造后现场实测结果显示,催化剂入口速度分布均匀性由C_(v)=48.5%,优化到C_(v)=14.5%,系统阻力仅增加91.5 Pa,脱硝效率提高了11.2%达到86.4%。

动力堆模拟高放废液的甲醛脱硝及脱硝过程中的沉淀行为

两步法玻璃固化工艺中,高放废液可通过化学脱硝达到降低酸度的目的,常用的化学脱硝剂有甲酸、甲醛、蔗糖等。以甲醛为化学脱硝剂,对动力堆模拟高放废液进行脱硝及脱硝过程中沉淀行为进行研究。模拟高放废液在90℃、脱硝比例为1.0~2.0范围内进行脱硝,对脱硝后各物质运用电感耦合等离子发射光谱(ICP-OES)、X射线荧光光谱(XRF)、扫描电镜-能谱分析(SEM-EDS)、Raman光谱、X射线衍射(XRD)、热重分析仪(TG)进行分析。结果表明:脱硝后废液中NO_(3)^(-)含量明显降低,随脱硝比例增大,NO_(3)^(-)的含量逐渐降低,甲醛含量增加。脱硝过程中出现由Zr、Mo、La、Ce、Nd、Fe、Te、Pr、Cs、Sm、Cr、Sr、Y、Co、Ni组成的沉淀,沉淀的形成有两个过程:一个过程为形成颗粒状的结晶物Ln_(2)Zr_(3)(MoO_(4))_(9)(Ln=La、Ce、Nd、Pr、Eu、Sm)和MoO_(2);另外一个过程为形成由O、Fe、Zr、Mo、Te构成的无定形粉末物质;脱硝产物的热分解主要发生在约360℃以下。

塔式炉膛内烟气流动及对其SNCR法脱硝

为研究某1000 MW塔式锅炉在炉墙上对称添加两尿素喷口时炉膛内的燃烧特性及非线性特性,以对称四角切圆超(超)临界塔式锅炉为基础,在左右墙上对称添加两尿素喷口,建立一个几何结构和边界条件完全对称的三维简化锅炉模型。运用FLUENT软件模拟锅炉在满负荷时炉膛内的流场、温度场及NO组分规律,并分析他们的非线性情况,由此研究出一种提高SNCR(选择性非催化还原)法脱硝效率的方法。结果表明:即使对称添加两尿素喷口,完全对称的炉膛内烟气流动速度、温度和组分分布仍存在非线性现象;两尿素喷口对称向炉膛喷射尿素时,炉膛出口NO摩尔分数显著降低,脱硝效率为24.52%;增大尿素液滴粒径能减小计算域出口NO的摩尔分数偏差,且脱硝效率随着液滴粒径的增大先升高后降低,在300μm时脱硝效率最高。

某钢厂110 m^(2)烧结机高温SCR脱硝系统烟气流场优化研究

针对某钢厂110m^(2)烧结机脱硫脱硝系统运行过程中出现SCR反应器内脱硝效率偏低问题,进行了烟气流场模拟,建立了SCR脱硝系统数值计算模型,从流场优化方面展开研究,分析脱硝效率低的原因。通过对导流板的改进优化气流分布,为后期整改提供理论参考,同时对催化剂活性进行了检测。

超临界循环流化床锅炉SNCR脱硝特性研究

在实验室和Fluent软件模拟条件下研究温度和氨氮摩尔比(NSR)变化对选择性非催化还原技术(SNCR)脱硝效率的影响,同时关注氨气逃逸现象。结果显示:温度是SNCR的控制因素,低温情况下,SNCR脱硝效率很低,温度从750℃提升至1 000℃,脱硝效率先提高并在950℃达到峰值,因为NH3的还原作用出现拐点。在低温下提高NSR对脱硝效率的影响不大,温度提高至SNCR反应温度时,提高NSR可以有效促进脱硝反应,但是过高的NSR因为竞争反应会使脱硝效率的增加放缓,NSR=1.5较为合适。低温下,NSR越大,氨气逃逸现象越严重,随着温度增加,SNCR反应提升,氨气逃逸得到明显改善。

DFT模拟VPO/TiO_(2)催化剂表面NO和NH_(3)吸附的研究

氮氧化物(NO_(x))作为主要大气污染物之一,严重影响环境安全和人类健康。选择性催化还原法(NH_(3)-SCR)是目前脱除NO_(x)最有效的治理方法,尤其是低温SCR脱硝技术具有非常重要的应用前景和研究意义。研究表明VPO/TiO_(2)催化剂具有优异的低温SCR脱硝活性,本文通过DFT模拟NH_(3)和NO在V_(2)O_(5)和(VO)_(2)P_(2)O_(7)表面的吸附,对VPO催化剂的反应机理进行了微观层面上的研究。研究表明NH_(3)在V_(4)P_(4)O_(22)H_(14)团簇表面的Br nsted酸和Lewis酸都发生稳定的化学吸附,在Br nsted酸位点吸附更稳定,并且NH_(3)在催化剂表面吸附效果佳是因为N的2p轨道和O的2p、V的3d电子轨道能发生了杂化。NO在V_(4)P_(4)O_(22)H_(14)团簇表面也是化学吸附,由于电子转移量较小,显著低于NH_(3)的吸附能,并不能和NH_(3)分子产生强烈竞争,另外NO在V_(6)O_(20)H_(10)团簇表面的Br nsted酸和Lewis酸均发生稳定的化学吸附,且在Br nsted酸位点吸附更稳定。说明了VPO/TiO_(2)催化剂反应机理中的E-R机理和L-H机理。

脱硝系统SCR催化剂局部磨损原理分析和优化改造

采用气固两相流数值模拟和理论分析相结合的方式,对某电厂660 MW机组锅炉选择性催化还原(SCR)烟气脱硝系统内部气固两相流场进行测试计算,分析了该脱硝系统上层催化剂在靠近前墙第一列区域磨损比较严重的原因,结果表明,催化剂磨损与其上方的气固两相流场和飞灰颗粒浓度分布有直接关系。原脱硝装置设计不尽合理造成高质量浓度、大粒径的飞灰颗粒被带到催化剂入口断面的近锅炉侧,从而造成催化剂近锅炉侧的磨损。提出导流板优化改造合理方案对脱硝装置进行了改造,解决了催化剂局部严重磨损问题。

脱硝对粉煤灰作为矿物掺合料性能的影响

脱硝是治理燃煤产生NO_x污染的重要技术手段,而脱硝及其残余副产物对粉煤灰建材资源化影响目前鲜有研究。为了提高脱硝后的粉煤灰建材资源化利用水平,本文以重庆珞璜热电厂和石家庄上安热电厂的脱硝与未脱硝粉煤灰为研究对象,对比研究其作为矿物掺合料的需水量比、凝结时间、火山灰活性及其与聚羧酸减水剂的相容性,并模拟脱硝副产物及其量对粉煤灰的需水性、火山灰活性等的影响。结果表明,正常工况下,脱硝对粉煤灰的需水量比、凝结时间、火山灰活性以及与减水剂相容性均影响不大;模拟研究表明脱硝副产物含量在0.5%以内(以N元素计)是其安全范围,在该含量内,脱硝副产物对其需水量比、凝结时间、火山灰活性以及与减水剂相容性均无明显影响,可以认为脱硝副产物在该含量内是安全的。

CO对选择性非催化还原脱硝工艺影响的试验研究和模拟

在自行设计的选择性非催化还原(SNCR)脱硝试验台上,通过在还原剂中添加CO,研究了CO对SNCR脱硝工艺的影响,并利用Chemkin 4.1软件对试验工况进行了模拟.结果表明:改进型TB系列喷嘴采用中心逆喷方式可大大增强还原气体与主烟气的混合效果,明显优于工业上常用的侧喷方式,且不存在还原剂的催化分解问题;添加CO可使SNCR工艺的反应温度窗口降低并变宽;在低于875℃的条件下,添加CO有助于提高NOx的脱除效率,随着CO添加量的增加,既定温度下NOx的脱除效率先提高后降低,且随着温度的降低,达到NOx的最大脱除效率所需的CO添加量增大;添加CO可大大减少氨的泄漏量.通过对反应机理中的部分反应进行修正,使得模拟结果与试验结果基本一致.

烟气选择性催化还原脱硝的数值模拟研究进展

采用数值模拟方法对火电厂SCR系统的预报具有经济、快捷和实用的优点。本文在总结国内外大量文献资料的基础上,对数值模拟技术在烟气SCR脱硝中的应用进行了综述。并把SCR模拟的发展归纳为:非均相动力学模型;均相反应速率模型;催化剂单孔道反应数值模拟;系统流场的数值模拟。在此基础上,提出了三维流动和详细反应的耦合是今后SCR模拟的一个重要发展方向。

SCR脱硝系统催化剂磨损机理分析与治理

国内某超超临界660 MW机组直流锅炉脱硝系统选择性催化还原(SCR)催化剂出现严重磨损,导致脱硝装置失效,经检查发现磨损区域集中于催化剂的近锅炉侧。结合数值模拟及现场试验数据,分析得出催化剂局部磨损的形成机理是烟道内飞灰质量浓度分布不均匀,造成飞灰颗粒富集在催化剂近锅炉侧,长期冲刷催化剂局部。通过调整型烟道水平段第1组导流板位置、减少导流板的数量并增加撞击式导流装置后,SCR装置内型烟道水平段和催化剂上部竖直烟道的烟气流场及飞灰颗粒场的分布更加均匀,型烟道水平段飞灰质量浓度相对均方根由优化前的0.331减至0.241,有效解决了SCR催化剂局部严重磨损问题。

混合过程对选择性非催化还原反应的影响

分别采用柱塞流反应器模型和Zwietering反应器模型对携带流反应器上完成的选择性非催化还原(selective non-catalytic reduction,SNCR)反应进行反应动力学模拟。模拟与实验结果比较表明:Zwietering反应器模型可以较好地描述携带流反应器中心射流和环形射流的混合过程;温度低于900℃时,化学反应速率较低,SNCR反应主要受反应动力学因素控制,混合过程对SNCR反应影响较小;温度高于950℃时,化学反应速率增加,混合过程对SNCR反应的制约明显;混合特征时间的增加,高于950℃时SNCR反应脱硝效率降低,SNCR反应温度窗口变窄。

基于CHEMKIN对锅炉SNCR脱硝系统模拟及优化

为了提高锅炉SNCR系统脱硝效率,本文利用化学动力学CHEMKIN软件,应用SNCR脱硝系统基元反应机理,对SNCR技术及含添加剂(CH4、H2)的SNCR脱硝过程进行数值模拟,以预测反应条件(温度、氨氮摩尔比、停留时间、烟气中初始NO浓度、烟气中的氧浓度)及添加剂(CH4、H2)对脱硝效率的影响及优化。通过CHEMKIN软件模拟及优化,能有效确定适合实际工程应用的反应温度窗口及还原剂氨的合适喷射量。

SCR脱硝系统导流板优化设置的数值模拟

根据某电厂SCR脱硝装置气流均匀性的设计要求,按1:1比例建立三维模型,划分网格后进行CFD仿真模拟,并根据模拟结果对比分析了速度相对标准偏差、最大烟气入射角度、温度最大绝对偏差、氨氮物质的量之比、系统压损5个参数,研究了关键位置导流板的优化设置规律。结果表明,在整个SCR脱硝装置烟道系统中,烟道入口处宜设置等间距导流板,以使气流均匀进入后部管道;烟道系统中任何有变径或变向的烟道均宜设置导流板,以防止气流偏向某一方;距离反应器最近处的烟道外形、导流板尺寸对气流均匀性影响最大;在反应器顶部加设干扰气流的小圆管,对改善局部区域气流均匀性有一定作用。

链条炉SNCR烟气脱硝系统数值模拟及优化

以某台90t/h链条炉为研究对象,运用Fluent软件对炉内的流动传热、气相燃烧过程进行模拟,得到炉内的速度场和温度场,并由此确定了炉膛中上部为适宜进行选择性非催化还原(SNCR)烟气脱硝的区域,进而结合该链条炉炉膛空间较大的特点,将喷氨口位置选定在前墙5.7m高度处,沿宽度方向均匀布置8个喷氨口。对SNCR烟气脱硝系统进行数值模拟,结果表明:氨水液滴的喷射速度为40m/s,n(NH3)∶n(NO)为1.5,NH3总消耗量为0.002 58kg/s,氨水液滴直径为60μm时,还原剂NH3和NO反应最充分,NO脱除效率最高,为42.3%。

SCR脱硝反应器内流动的物理模拟实验研究

针对某电厂600 MW超临界压力燃煤锅炉机组初步设计阶段拟定的锅炉尾部烟道及脱硝反应器的结构与总体布置,建立了SCR脱硝反应器内流动的物理模拟实验台,对脱硝反应器内催化剂前烟气流场与还原剂浓度在流动截面上的分布进行了实验研究。实验结果表明,优化和调整脱硝反应器内导流装置的结构布置可保证反应器内气体速度标准偏差小于14%,还原剂浓度标准偏差小于10%,符合工业要求。