生物质锅炉SCR系统内烟气流场模拟与优化

基于CFD仿真分析技术,对生物质锅炉SCR系统内烟气流场进行了数值模拟研究。通过优化设计,得到最终优化方案,并对优化前后方案进行了对比分析。研究发现,合理地设计导流板和整流格栅结构,能够有利地改善第一层催化剂上游流场和浓度场。在满足脱硝效率和氨逃逸率前提下,大大降低了烟气对催化剂层的冲刷,保证催化剂的使用寿命。     

导流板对脱硝反应器运行的影响分析

在SCR脱硝系统中,流场均匀性的研究主要是通过计算流体动力学CFD与冷态试验模拟相结合的手段来进行,通过加设导流板对流场进行优化,从而为SCR工程设计提供最优流场建议。本文对多个SCR工程的现场安装和运行情况进行跟踪检查,监测出口NOx浓度和氨逃逸率,观察催化剂磨损情况和导流板积灰、变形现象,从多角度考察导流板的优化效果。     

CFD模拟对SCR系统流场及性能的优化

某660 MW电厂SCR系统烟道布置特殊,系统投运后出现了大范围积灰和氨逃逸过高的情况,采用CFD模拟验证对系统流场进行全面诊断,发现是导流装置设计不合理造成的。进一步通过CFD模拟优化提出导流板优化改造方案,对喷氨格栅和第1层催化剂上游的导流板布置进行了优化设计。优化方案使整个系统的流场分布更加均匀,消除了低流速涡流区,氨氮比分布也更加均匀,使系统运行更加稳定。大大改善了原有积灰及氨逃逸的问题,改造后在NOx达标排放的前提下,喷氨量比改造前降低了10%。     

基于CFD的SCR脱硝装置内构件的优化设计研究

导流板、整流格栅、喷氨格栅等内构件的型式和布置是保证SCR系统脱硝性能的关键。以CFD数值试验为手段,得出了一典型SCR系统内部导流板、整流格栅和喷氨格栅的优化设计方案,证明了分步优化SCR系统内构件的可行性,得出了SCR系统内构件设置的一些规律。     

脉冲袋式除尘器进气口导流板形式的试验研究

本文通过建立脉冲喷吹袋式除尘器的小型模型，分别对某型脉冲喷吹袋式除尘器在安装格栅导流板、安装阶梯导流板和安装斜向导流板的情况下内部流场的分布情况进行了测定，并对安装格栅导流板、阶梯导流板和斜向导流板时的布置形式进行了优化。结果表明，格栅导流板、阶梯导流板和斜向导流板对内部流场的均化都有非常明显的效果。但格栅导流板前部速度过高，局部阻力过大；阶梯导流板和斜向导流板内部气流均匀向上流过，减少由于局部气流速度过高引起的布袋损坏，相比之下，斜向导流板阻力更小，降低20％以上，因此更值得推广。     

布袋除尘器结构改进的数值模拟研究

为了解决布袋除尘器内部流场分布不均匀、布袋局部烟气速度过高等问题,利用Fluent软件对布袋除尘器内部流场进行数值模拟,并在布袋除尘器内部设置一种新型的混合式导流板。数值模拟结果显示:在增添了混合式导流板之后,进入布袋除尘区的烟气平均速度和轴向速度都大幅减小,同时内部流场分布也更加均匀,为布袋除尘器结构改进提供了可靠的方案。     

脉冲袋式除尘器进气口导流板形式的试验研究

本文通过建立脉冲喷吹袋式除尘器的小型模型,分别对某型脉冲喷吹袋式除尘器在安装格栅导流板、安装阶梯导流板和安装斜向导流板的情况下内部流场的分布情况进行了测定,并对安装格栅导流板、阶梯导流板和斜向导流板时的布置形式进行了优化.结果表明,格栅导流板、阶梯导流板和斜向导流板对内部流场的均化都有非常明显的效果.但格栅导流板前部速度过高,局部阻力过大;阶梯导流板和斜向导流板内部气流均匀向上流过,减少由于局部气流速度过高引起的布袋损坏,相比之下,斜向导流板阻力更小,降低20%以上,因此更值得推广.     

立体循环一体化氧化沟(IODVC)导流板结构优化研究

针对立体循环一体化氧化沟(IODVC)弯道流场存在的问题,利用计算流体力学(CFD)和Fluent计算方法,对IODVC流场进行了二维单相流模拟,探究导流板结构形式对弯道流速分布的影响.研究结果表明,在同等边界条件下,导流板的结构形式对IODVC内混合液的流态分布影响较大.与单导流板相比,双导流板可将流速大于0.25 m·s-1的区域占比提高9.5%,并改善了弯道出口断面流速分布,有效地减小了下沟道靠近隔板处回流区域;此外,适当延长导流板末端长度,可以进一步强化对IODVC内混合液的导控作用,当延长长度等于导流板半径时,效果最佳,大于0.25 m·s-1的流速区域占比达到44.21%,使IODVC内部流场更加趋于均匀.研究结果对IODVC的进一步优化和工程设计有一定的指导意义.     

烟气脱硫脱硝流化床反应器入口导流板的数值模拟与优化

为优化循环流化床半干法脱硫系统脱硫塔入口段结构,以某热电厂的循环流化床同时脱硫脱硝塔为原始对象,对其入塔口导流板进行模拟研究。发现入口段烟气无导流板时,流场分布不均匀,压力损失大。加装导流板以后,烟气流场均匀性提高。在直管段和弯管段和扩展段交界处添加一组和原来平行的导流板以后,流场得到进一步改善,并可以消除扩展段的大回流。在弯管段和扩展段交界处添加"井"状格的导流板流场会得到更好的改善,但压力损失加大。     

厌氧迁移式污泥床反应器的水力特性研究

采用脉冲示踪法以NH4Cl作示踪剂,通过其在反应器中的停留时间分布来研究厌氧迁移式污泥床反应器(AMBR)的水力特性。反应器的结构决定了反应器的流态,从而控制着可能达到的处理效率。为优化设计反应器结构研究了反应器的构型、导流板与器壁间距对水力特性的影响。研究发现,反应器的流态介于推流式和完全混合式之间,带有导流板的反应器推流程度更大一些,而底部有孔的反应器推流程度弱,反应器的水力死区较小,均小于20%;导流板与器壁间距为8 mm时最佳。     

布袋除尘器挡板和导流板对气流分布特性的影响研究

采用计算流体力学方法对1×410t/h锅炉的布袋除尘器进行三维流场的数值模拟,考察整个除尘系统的烟气流量分配、速度及压力的内部分布规律.通过对烟道入口和除尘室入口合理布置导流板和挡板,改善气流的分布情况.这一方法和结果为同类除尘器的流场优化提供参考.     

烟气流场分布对SCR系统的影响及其优化措施

SCR脱硝系统作为燃煤电厂主要脱除NO_x的方式,SCR系统流场的分布直接影响系统的运行性能。某660 MW电厂SCR系统改造后出现了大范围积灰和磨损的情况,通过现场流场测试和CFD模拟验证,对系统的流场情况进行诊断,并通过CFD模拟优化提出改造方案并进行现场改造。改造后再次通过流场测试显示:流场分布大大改善,系统运行更加稳定。     

燃煤电厂SCR脱硝系统数值模拟研究进展

我国现役燃煤电厂完成超低排放改造后部分出现NO_x排放不达标的现象,为解决燃煤电厂该工程实际难题,对燃煤电厂SCR脱硝系统数值模拟研究现状进行了综述并开展了横向对比研究。结果表明:为进一步提高SCR脱硝系统数值模拟精确度,应采用非均匀的烟气入口边界条件和采用考虑基于灰层抑制的焦炭燃烧模型;导流板改造应加入对导流板厚度与烟道内烟气流动特性关系之间的考虑;喷氨系统及混合器改造是导致改造成本及引风机能耗较高的重要原因,对工程改造与改造后能耗增加的成本和节省催化剂成本间的对比研究是未来研究的热点。基于上述结论,提出了燃煤电厂SCR脱硝系统工程改造的技术路线,以期为工程实际提供理论指导及技术支撑。     

无机陶瓷膜除尘器内部流场的数值模拟

无机陶瓷膜因其耐高温、耐腐蚀等特点在高温气固分离方面具有广阔的应用前景。不同结构特点和不同工艺参数下的无机陶瓷膜分离装置具有不同的内部流场分布,从而具有不同的分离行为和分离性能。采用基于流体动力学的数值模拟方法对内部速度场、烟气轨迹等进行模拟对于补充实验的不足以及指导结构和工艺参数的优化具有重要意义。通过Fluent软件对课题组研发搭建的无机陶瓷膜除尘设备模拟研究,并且考察添加导流板、气流均布板后的设备内部流场特性,结果表明:原除尘器膜组气流分配系数波动较大,速度场分布不均匀,烟气主要集中在左侧膜组,改进后的设备速度场和烟气分布相对均匀,气流分配系数在1处附近波动,气流分布比原型更均匀。     

集成内循环烟气流化床脱硫塔内流动特性

针对脱硫塔内烟气的偏流问题,提出了直导流板加旋流结构的措施,应用CFD软件包FLUENT平台对导流板的尺寸、位置、数量进行了优化,得到了烟气入口调节的优化方案。通过工业流场试验对数值计算结果进行了验证,结果表明:采用烟气调节措施后,流场均匀性得到明显的提高。计算和工业试验数据一致,表明采用合适的计算模型,数值计算能取得良好的模拟结果。     

混合基质3D打印可见光催化系统对病毒气溶胶的去除

利用3D打印灵活可控的特点和复合材料混合打印的优势，将可见光响应的ZnO/g-C₃N₄催化剂掺入ABS塑料，利用3D打印制成催化剂均匀稳定分布的光催化系统，使用流体动力学仿真模拟对反应器结构进行优化设计，用于处理相对密闭的室内空间中的病毒气溶胶.结果表明，病毒气溶胶比细菌气溶胶具有更强的抗逆性，添加螺旋导流板可以显著提升反应器传质性能并有效改善系统光催化效果，以提高对病毒气溶胶的去除率.以商业LED灯为光源的螺旋式反应器对高浓度病毒气溶胶（MS2、PhiX174噬菌体）和细菌气溶胶（大肠杆菌）具有高效去除效果，在3.75min停留时间可以实现对气溶胶的完全去除.     

混合基质3D打印可见光催化系统对病毒气溶胶的去除

利用3D打印灵活可控的特点和复合材料混合打印的优势，将可见光响应的ZnO/g-C₃N₄催化剂掺入ABS塑料，利用3D打印制成催化剂均匀稳定分布的光催化系统，使用流体动力学仿真模拟对反应器结构进行优化设计，用于处理相对密闭的室内空间中的病毒气溶胶.结果表明，病毒气溶胶比细菌气溶胶具有更强的抗逆性，添加螺旋导流板可以显著提升反应器传质性能并有效改善系统光催化效果，以提高对病毒气溶胶的去除率.以商业LED灯为光源的螺旋式反应器对高浓度病毒气溶胶（MS2、PhiX174噬菌体）和细菌气溶胶（大肠杆菌）具有高效去除效果，在3.75min停留时间可以实现对气溶胶的完全去除.     

基于CFD模拟方法的SCR系统喷氨优化研究

该文基于计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)数值模拟方法研究了SCR脱硝系统喷氨方式对首层催化剂入口截面内速度/浓度分布特性的影响规律。数值模拟结果显示,对于该文所涉空间分布不对称的分区控制式喷射格栅,在保证各喷氨子单元喷氨量与其所控制烟道截面积良好匹配的前提下,采用非均匀喷氨的优化方案可显著改善首层催化剂入口截面内的浓度分布均匀性,优化前后截面内浓度分布偏差最大可降低20%以上,但其改善截面内速度分布均匀性的作用较弱。此外,该文认为截面内的速度/浓度分布均匀性受锅炉负荷波动的影响较小,其更多的取决于喷氨系统的运行方式及系统自身结构。     

基于CFD的半干法反应器优化设计

利用CFD进行数学建模,分析了某厂95t/h CFB锅炉的半干法烟气脱硫反应器内部流场的分布情况。通过对计算结果的分析与研究,达到了对反应器进行优化设计,降低反应器压降节省运行成本,为实际工程的设计提供了一定的技术指导。     

乙烯裂解炉烟气SCR脱硝工艺研究与应用

通过建立乙烯裂解炉及SCR脱硝反应器CFD流场模拟计算模型,完成了上流式一体化脱硝反应器及低压降喷氨内构件开发。工业运行结果表明,在空速5 300 h-1的条件下,烟气中NOx可由109～148 mg/m~3降低至40 mg/m~3以下(最低10 mg/m~3以下,脱硝效率 93%以上),整个脱硝系统压降小于300 Pa,氨逃逸未检出,乙烯裂解炉及脱硝反应器运行稳定,对乙烯裂解炉未造成影响。排放烟气中的NOx不但满足现行标准,也为将来更严格标准预留了空间。