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循环流化床锅炉SNCR+SCR联合脱硝流场优化研究

  来源:电力科技与环保 叶兴联 | 发布时间:2018-07-24

 
  
 
  模拟结果显示,优化前后首层催化剂上游断面的氨浓度分布均匀性很好,为脱硝反应提供了很好的条件,该处的还原剂NH3来源于上游SNCR脱硝未参与反应的逃逸氨。
 
  统计结果得出优化前后的相对标准偏差分别为0.8%、0.6%(远小于5%的脱硝设计标准),可见,优化前后催化剂层的浓度分布均匀性变化很小,可以忽略,故对该循环流化床锅炉SNCR+SCR联合脱硝装置中的SCR部分进行优化时,可以仅对速度场进行优化,而忽略对浓度场的优化。
 
  2.3 温度分布
 
  对分离器内温度颁和首层催化剂上游温度分布进行模拟,模拟所得温度分布结果显示,分离器内温度在892~998℃之间,正好处于SNCR反应的温度窗口内。SCR装置内首层催化剂上游断面的温度分布范围为312~339℃,也处于SCR脱硝反应的温度窗口内。
 
  2.4 喷入点位置影响
 
  为了研究分离器喷入点位置的影响,现将喷入点布置在分离器进口段内侧,模拟结果如图7所示。与图6相比,还原剂在分离器入口断面的扩散更明显,因为喷入点设在内侧,还原剂气化后,随着烟气向外甩,还原剂由分离器内侧迅速向外侧扩散,使还原剂在分离器中均匀分布。因此,喷入点设置在进口烟道内侧,更有利于加强还原剂与烟气的混合,提高SNCR脱硝效率。
 
  
  2.5 喷射速度的影响
 
  喷入点选在内侧,喷雾锥角为60°、雾化粒径为90μm、喷射速度为40m/s、80m/s、120m/s工况下分离器入口断面的还原剂浓度分布模拟结果如图8所示。从图8可看出,随着喷射速度的增加,还原剂穿透距离加大,更容易扩散到烟气中,分离器入口截面的浓度分布变得更均匀,将有利于提高脱硝效率,因此,在保证其他条件一定的情况下,适当提高喷射速度有利于脱硝反应。
 
  
 
  2.6 雾化粒径的影响
 
  计算了喷射速度为40m/s、喷射锥角为60°,雾化粒径为50μm、90μm、130μm的分离器入口断面浓度分布如图9所示,可见,随着雾化粒径的增加,还原剂的穿透距离增大,分离器入口断面的浓度分布更均匀。这是因为雾化粒径提高后,单个颗粒的体积增大,气化后产生的气团体积也增大,更容易扩散到烟气中,增强了还原剂与烟气的混合。因此,在其他条件一定的情况下,可以通过适当增大雾化粒径来提高SNCR脱硝效率。
 
  
 
  2.7 喷雾锥角的影响
 
  图10给出了喷射速度为40m/s、雾化粒径为90μm条件下不同喷雾锥角对分离器入口还原剂浓度分布的影响。当喷雾锥角由30°增大到90°时,还原剂在分离器入口的浓度分布相差不大,这是因为随着喷雾锥角的增加,还原剂的初始扩散面积加大,但是穿透距离也会随之减小,且由于喷射方向与壁面垂直,增大锥角时靠近分离器入口断面内侧的浓度会随之增加,故总体均匀性会略微变差,所以,对该分离器而言,增大喷雾锥角并不能起到正面效果。
 
  
 
  3结语
 
  采用CFD软件对某75t/h燃煤型循环流化床锅炉SNCR+SCR联合脱硝流场进行了数值模拟,比较了SCR部分优化前后的速度分布、浓度分布,并重点研究了SNCR还原剂喷入点的位置、喷射速度、喷雾粒径、喷雾锥角对SNCR脱硝的影响。结果表明:
 
  (1)在SCR脱硝装置烟道中设置合理的导流装置后,首层催化剂入口断面的速度分布有了明显改善,有利于减轻催化剂的磨损和积灰,延长催化剂使用寿命。优化前后SCR部分氨浓度分布均匀性非常好,且相差不大,故进行SCR部分优化时可以仅考虑速度场,而忽略对浓度场的优化。另外,SNCR及SCR的烟气温度都处于各自的反应温度窗口内,有利于脱硝反应。
 
  (2)还原剂喷入点设在进口烟道内侧(较外侧)时,还原剂更容易扩散到烟气中,更有利于加强还原剂与烟气的混合,提高SNCR脱硝效率。
 
  (3)增大喷射速度和雾化粒径,均能增大还原剂的穿透距离,使得分离器入口的浓度分布更均匀,提高脱硝效率。
 
  (4)增大喷雾锥角,分离器入口的浓度分布均匀性略微变差,故针对该装置,增大喷雾锥角对脱硝反应有负面影响。
 
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关键词: 脱硝技术   环保技术   环保管家  

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