关于锅炉SCR烟气脱硝反应器整流装置和烟道导流板采用流场模拟优化设计的探讨

SCR烟气脱硝反应器的性能主要取决于进入脱硝反应器内的NOx与NH_3的混合均匀度及混合气体在进入第1层催化剂前温度、速度分布的均匀性和烟气进入催化剂前流向角偏。以某燃煤锅炉烟气脱硝工程的SCR装置为研究对象,采用数值模拟方法研究反应器内烟气的流动分布,在此基础上,对导流板及整流格栅进行简化,在保证混合气体在进入第1层催化剂前流向角偏差小于10°,提高了脱硝反应器的性能,进一步优化了SCR反应器的运行。     

SCR烟气脱硝效率及催化剂活性的影响因素分析

分析了影响选择性催化还原法烟气脱硝性能的主要因素,重点分析了脱硝效率及催化剂活性随反应温度、NH3/NOx摩尔比、入口NOx浓度等参数的变化规律.     

选择性催化还原烟气脱硝反应器的变工况运行分析

建立了选择性催化还原烟气脱硝过程数学模型,对烟气脱硝反应器的变工况参数进行了计算分析,并研究了反应器入口烟气流量、温度和NOx浓度等参数变化对脱硝效率和氨逃逸量等参数的影响,为选择性催化还原烟气脱硝反应器的设计和运行提出了建议.     

我国电站锅炉SCR脱硝系统服役过程中的运行规律

对我国典型电厂SCR脱硝系统烟气温度、流速分布、烟气体积分数、脱硝效率和氨逃逸率等主要性能参数进行了现场试验研究.结果表明:反应器出口NO体积分数和入口流速分布不均匀;入口流速相对偏差与出口NO体积分数相对偏差呈明显正相关;流场分布不均和催化剂老化是影响我国电站锅炉SCR脱硝系统性能的关键问题.     

燃煤电厂选择性催化还原烟气脱硝系统的性能试验

在420 t/h电站燃煤锅炉尾部建立了选择性催化还原脱硝工业性试验装置,重点研究了NH3/NOx摩尔比、反应温度、反应空速等因素对烟气脱硝效率的影响.结果表明:当NH3/NOx摩尔比小于1时,脱硝效率随着NH3/NOx摩尔比的增大而提高;当NH3/NOx摩尔比大于1时,随着NH3/NOx摩尔比的增大,脱硝效率变化不明显;当NH3/NOx摩尔比为0.9、反应温度为325～350℃时,脱硝效率达到90%;当空速小于4 760 h-1时,随着空速提高,脱硝效率基本不变;当空速大于4 760 h-1后,脱硝效率随空速提高迅速降低.试验研究还发现:氨逃逸量随着NH3/NOx摩尔比的增大而逐渐增大;当NH3/NOx摩尔比小于0.95时,氨逃逸量均能满足设计要求;在325～350℃内,SO2/SO3转化率随反应温度的升高而提高,且均小于0.6%,符合设计要求.     

650 MW机组SCR脱硝系统喷氨装置协调优化

山东某电厂650 MW燃煤机组SCR(selective catalytic reduction)脱硝系统氨气逃逸率较大,导致催化剂的堵塞、失活及中毒。通过FLUENT数值模拟建立三维脱硝系统模型,模拟了在反应器顶部不同导流板数量及喷氨速度下SCR系统流场分布,通过对结果的分析比较,得出适当增加导流板组数和合理差异化的调整各喷口喷氨速度能够使第一层催化剂入口的NH3浓度、NOx浓度及NH3/NOx分布更加均匀化合理化,很好的满足了设计和运行的双重检测,为SCR脱硝系统的协调优化和机组运行的稳定性提供了实际参考价值。     

SCR脱硝反应器入口导流板设计优化分析

随着我国对NOx排放标准的不断提高,单纯依靠燃烧过程控制已不能满足国家标准要求,因此国家也相应出台了一系列控制燃煤电厂NOx排放的法律、法规和政策,促使我国加快燃煤电厂烟气脱硝装置的建设。SCR脱硝技术具有脱硝效率高、运行可靠等优点,已得到了广泛应用。文中主要介绍燃煤电厂SCR脱硝反应器入口导流板对SCR脱硝反应器流场的优化作用及入口导流板设计优化分析,对SCR脱硝反应器入口导流板的设计原则及优化分析等进行了一定的阐述。     

大型高温选择性还原反应器的结构设计

介绍了600 MW机组使用的大型高温选择性还原反应器的结构设计要点,根据流体力学分析,确定了反应器进出口、导流器、喷氨装置的结构与布置,从而在整个空间范围内有效地控制烟气速度偏差和NH3/NOx摩尔比偏差,以满足脱硝反应的要求.运用计算机辅助工程进行结构和热应力分析,精确计算反应器强度与变形,以减小温差,降低热应力,以获得优化的反应器结构.     

喷氨格栅处烟气速度场对高效SCR均流与还原剂混合性能的影响

随着SCR脱硝效率的上升,喷氨格栅(AIG)处烟气速度场在SCR均流与混合技术中变得越来越重要.以某高效电站SCR为研究对象,利用经冷态模型校验过的SCR数值模型,分析AIG处烟气速度场10种典型变化对电站SCR系统内均流与还原剂混合性能的影响.结果显示,对高脱硝效率的SCR系统,AIG处烟气速度场变化对催化剂入口界面上氨氮比分布影响很大,对入口界面上速度场也有一定影响.设计中控制AIG处烟气流速不均匀性可以提高SCR内均流与混合的品质.在AIG处流速不均匀性控制得较好的高效SCR中,随着AIG处流速不均匀性上升,催化剂入口界面上氨氮比不均匀性增大;AIG处速度场与催化剂处速度场具有相似性.     

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%。     

燃煤锅炉SCR烟气脱硝系统流场优化的数值模拟

对某600 MW超临界燃煤机组SCR系统进行反应器内烟气流动均匀性和飞灰沉积的数值模拟.通过对比进入上层催化剂层烟气速度分布不均匀性,加入飞灰颗粒离散相后,开展烟道内导流板布置形式和导流板结构对SCR反应器内流场以及飞灰沉积的影响研究.结果表明:当SCR反应器入口导流板数目为13时,烟气通过上层催化剂层速度分布较其他3种工况均匀;导流板的弧形板后加装一段竖直直板可进一步引导烟气流动,减小回流作用,烟气进入上层催化剂层时速度更加均匀,综合考虑,弧-直型导流板为最优结构;数目13块的弧-直型导流板结构有利于改善SCR反应器壁面飞灰沉积情况;飞灰颗粒对SCR反应器内流场有一定影响,但改变较小,在实际运行中应进行相应吹灰处理.     

选择性催化还原烟气脱硝反应器流场的模拟优化

为改善反应器的性能,分析了影响选择性催化还原(SCR)反应器性能的因素及其关系,阐明了流场均匀性对提高SCR反应器运行性能的重要性,指出优化流场是提高SCR反应器性能的有效措施.以一台660MW机组为例,对其SCR反应器入口烟道和反应器导流部件进行了模拟优化设计,得出了流场优化设计布置方案.结果表明:通过优化布置,可以提高喷氨格栅(AIG)截面和催化剂入口截面速度分布的均匀性,从而改善SCR反应器的运行性能.     

典型SCR脱硝系统冷态模化试验研究

采用相似和模化理论,在BMCR工况下试验研究了两种典型SCR脱硝反应器内速度场的分布特点。试验结果表明:导流板和反应器结构共同影响反应器内速度分布的均匀性。对比垂直入口式和水平入口式反应器,前者各测试截面的速度标准偏差百分比Cv均小于后者;沿着气体的流动方向,两种反应器测试截面的Cv值均单调减小,另外,水平入口式反应器Cv变化幅度大于垂直入口式反应器Cv变化幅度。     

SCR脱硝系统温降测量及现场改造措施研究

针对某1000MW电厂1号锅炉SCR脱硝系统测量温降值较高的问题，在现场开展了更准确和精细的温度场测量研究，研究结果表明：A、B反应器的实际温降的平均值分别为6.75℃和4.93℃，整体上都处于合理范围内。同一截面的测点温度波动较大，最大值32.6℃位于A侧反应器入口，表明反应器烟气温度场不均匀。由于截面温度分布不均匀，SCR进出口截面的特定点位温度值相差较大，A反应器中最大相差24.5℃，B反应器中最大相差13.5℃。在SCR反应器入口与第一层催化剂之间，温差超过2℃，表明反应器保温效果较差。电厂出现测量温降值较高的情况，主要是烟气流场温度分布不均匀，且现有DCS测温装置测点较少，导致测量温度值没有代表性；需要优化SCR脱硝系统温度场，增加温度测点以改进DCS测温系统，提升SCR脱硝系统保温效果，保证SCR脱硝系统温降测量结果更准确。     

SCR烟气脱硝系统性能试验中几个问题的探讨

针对目前我国还没有SCR烟气脱硝装置性能试验规程的情况,结合某电厂600 MW机组SCR烟气脱硝装置性能试验的实践,介绍了烟气脱硝系统性能试验采用的标准、性能试验的特点和性能试验中NOx、NH3、SO3等     

SCR脱硝入口氮氧化物分布不均机制及应对措施

针对SCR脱硝入口（锅炉出口） NOx的质量浓度分布不均机制进行了分析,提出了在保持SCR主体结构不变的前提下,消除入口NOx不均带来的不利影响的方法和措施。分析表明,磨机运行方式、配风方式和燃煤煤质是影响SCR入口NOx分布不均的重要因素,通过NOx预测控制、烟气混合强化和喷氨分区控制等新技术手段,可有效消除入口NOx不均带来的不利影响。     

石灰石脱硫反应对喷氨脱硝反应影响的实验研究

在循环流化床锅炉炉膛尾部或旋风分离器入口喷入氨气可以降低烟气中的NOx含量。在循环流化床锅炉中,为脱硫而加入的石灰石会影响喷氨脱硝反应。通过实验研究了石灰石热解产物和脱硫产物对喷氨脱硝反应的影响,发现石灰石的热解产物在脱硫前,比表面积较大,CaO对喷氨脱硝反应显示出一定的催化活性,能够促进喷氨脱硝反应;石灰石的脱硫产物,对喷氨脱硝反应影响较小,但在T>1 200 K以上时,能够促进NH3的氧化,降低NH3的逸出,对喷氨脱硝反应有利。     

SCR脱硝反应器内烟气与氨均混的数值模拟

为了改善选择性催化还原(SCR)脱硝反应器内烟气与氨气的混合效果,提出3种导流板布置方案,应用数值模拟方法分析了导流板布置方式对SCR反应器内烟气流场与氨浓度分布的影响.分析结果表明:不同的导流板布置方式对烟气与氨气混合效果具有重要影响,采用3块导流板不均匀布置的方案具有最佳的混合效果.     

电站锅炉SCR烟气脱硝系统优化数值模拟

针对某电厂300MW锅炉的选择性催化还原(SCR)反应系统,采用计算流体力学软件对不同结构下SCR反应器的脱硝特性进行了数值模拟,分析了导流板布置对SCR反应器内流场分布均匀性的影响,研究了不同布置方案下SCR反应器内氨氮物质的量比(简称氨氮比)分布的规律.结果表明:烟道内无导流板时,SCR反应器内的流场和NH3体积分数分布严重不均,SCR反应器的脱硝效率较低,氨逃逸率较高;采用初始方案,SCR反应器内的流场改善较大,但是第一层催化剂入口处氨氮比分布偏差大于5%;采用最终方案,第一层催化剂入口处的速度偏差为3.84%,氨氮比分布偏差为3.79%,SCR反应器的脱硝效率达到83%,NH3逃逸率低于5×10-6.     

基于V-W/Ti基催化剂的NH3选择性催化还原NOx的试验研究

针对一使用SCR技术满足欧-Ⅳ排放标准的柴油机排气特征,在连续流动固定床反应器上利用NH3作还原剂对一纳米级V-W/Ti基催化剂的选择性催化还原NO的反应进行了试验研究,分析了在不同温度、空速、NH3/NO摩尔比的情况下对DeNOx性能的影响.试验结果表明,温度对催化还原性能的影响最大,在低温下,由于催化剂活性不高,NOx的脱除效率很低,随着反应温度的升高,催化剂活性升高,NOx脱除率随之急剧升高,在300℃～450℃范围内达到较高的NOx脱除效率;随着NH3/NO摩尔比的增加,还原效率并未明显增加,但NH3的氧化和泄漏越来越严重;另外,空速对低温下还原效率也存在一定的影响.