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。     

垃圾焚烧半干法脱硫塔内流场数值计算

为给垃圾焚烧半干法脱硫塔优化设计提供理论基础,以某垃圾焚烧旋转喷雾半干法脱硫塔为研究对象,运用FLUENT软件对不同烟气入口旋转角工况下脱硫塔内部的流场分布以及加入旋转喷雾对速度场以及温度场的影响情况进行数值模拟分析.结果表明:随着入口旋转角度增大,烟气停留时间以及主要脱硫反应区域烟气湍流度增大,同时对塔壁冲刷加强,烟气分布均匀性降低.综合以上因素考虑,入口旋转角为20°时具有最有利于脱硫反应进行的流场分布.对入口旋转20°工况下加入喷雾后的流场进行了分析,其模拟结果与相关实验结论吻合较好,并能够兼顾高脱硫率以及后续设备的安全运行.     

基于旁路烟道蒸发的脱硫废水零排放技术在火电厂的应用

在河南焦作某电厂2×350 MW机组脱硫废水烟气余热蒸发零排放工程的运行基础上,进行工艺的优化与改进,创造性地引入旁路烟道蒸发系统:在SCR脱硝装置后、空气预热器前引出少量高温烟气(烟温在330~350℃)至旁路烟道系统;旁路烟道出、入口通过电动隔离挡板实现与主体烟道的隔离;旁路烟道入口加设电动调节挡板以调节烟气的流量、流速;旁路烟道内设置高效双流体雾化喷嘴,雾化液滴与引入的高温烟气进行迅速传质、传热,实现液滴的高效蒸发;旁路烟道出口连接在空气预热器后、除尘器前的烟道上,蒸发后的结晶物随烟气在除尘系统得到去除,水蒸气在脱硫塔被冷凝后间接补充脱硫工艺用水,最终实现了脱硫废水零排放,且对电厂原有系统影响较小。     

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。     

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.     

托盘式烟气脱硫喷淋塔空塔冷态流场数值模拟

以600MW机组多孔合金托盘喷淋塔为研究对象,利用国际流行的商用CFD(ComputationalFluidDynamics)软件Fluent及其前处理软件Gambit对烟气脱硫立式喷淋空塔的流场进行二维数值模拟。计算中选用模型作为计算模型,用SIMPLE算法进行计算。计算结果表明,喷淋塔的烟气入口角度以及多孔合金托盘的安装高度对塔内流场分布有一定的影响,安装托盘后气速明显均匀化,斜切式烟气进口流场分布较直进式均匀,还获得了合适的托盘安装高度。     

燃煤机组电除尘器入口烟道流场优化数值模拟研究

燃煤机组环保设施连接烟道阻力增加是风机能耗增大的主要因素之一,对烟道进行流场优化,降低烟道阻力和风机能耗是燃煤电厂节能降耗的有效途径之一。采用CFD数值模拟对某电厂660 MW燃煤机组电除尘器入口烟道进行流场优化,重点分析了5种不同优化方案下烟道阻力、风机能耗、灰质量流量分配比例、烟气灰浓度、导流板磨损速率等参数的变化规律。结果表明：通过设置合理结构形式及数量的导流板实现烟道降阻幅度28.7%,单台机组最大可节约风机能耗190 kW·h,节能降耗效果显著。新增导流板对烟气中灰质量流量分配比例具有调节作用,优化后A、B两侧烟道内灰质量流量比例偏差由14.8%降低至6.6%,提高了电除尘器的综合除尘率。烟道流场优化在改善灰浓度场分布的同时降低了导流板的磨损,优化后导流板的平均磨损速率由1.33×10^-7 kg/(m²·s)降低至0.56×10^-7 kg/(m²·s),降幅高达57.6%,导流板使用寿命是优化前的2.4倍,提高了机组运行的安全性和可靠性。     

防止选择性催化还原技术(SCR)催化剂磨损的新型导流装置

选择性催化还原技术(SCR)是目前世界上应用最成熟最广泛的烟气脱硝技术,其原理就是在含有NOx的尾气中喷入氨或者其它含氮化合物,在催化剂的作用下,使其中的NOx还原成N2和水。随着大批脱硝项目的投产,发现在一些项目中,脱硝催化剂在靠近中前部烟道处磨损严重,部分已坍塌。     

脱硫塔增效的数值模拟研究

采用数值模拟的方法,对南通某热电厂的脱硫塔塔板的不同布置方案进行流场模拟,并显示塔内流场的分布情况。为使塔内的流场分布更加均匀,在所建立的数值模型基础上,对现有的塔板运行情况以及设想的塔板优化方案进行计算、比较和筛选。计算结果表明,现有的脱硫塔入口存在回流区,烟气SO2浓度和速度场分布不均匀,且系统阻力较大。在分析了影响流场的关键技术参数之后,通过改进脱硫塔入口形状,并在入口处增加整流装置,并将喷淋层改为雾化模式等对系统进行优化设计,不但气流改善,还有助于降低阻力。     

BCH-TX脱硝助剂在催化裂化装置的应用

催化裂化装置催化剂再生系统排放的烟气包含二氧化硫、氮氧化物、颗粒物等污染物,是炼油厂的主要污染源。随着脱硫脱硝装置的投入运行,负荷高、压降大、氨逃逸等新问题陆续出现,对装置长周期运转带来威胁。为了降低催化裂化再生烟气脱硫脱硝设备负荷,减少脱硝系统的喷氨量,在催化裂化装置再生系统中应用BCH-TX脱硝助剂后,对催化剂活性产品性质和收率基本无影响;当脱硝助剂维持在催化剂总藏量的2.08%左右时,再生烟入口NOx质量浓度可降至300 mg/m³以下。     

切圆喷雾式湿法脱硫塔内流场数值模拟及优化分析

烟气湿法脱硫塔内流场的分布直接影响脱硫效率。对一种在喷淋塔内增设脱硫剂旋流雾化层的流场再造脱硫反应方法进行优化,以Fluent软件为平台,通过改变旋流雾化层喷嘴的布置角度、数量以及浆液喷出的速度等参数,对不同工况下脱硫塔塔内烟气流动状况进行了三维数值模拟与分析。研究结果表明:旋流雾化层的直径比d/D为0.6左右,至少设置8个喷嘴才可形成稳定的螺旋场,浆液从喷嘴喷出的速度在15~20 m/s时有利于塔内烟气处于最佳脱硫速率。此结果对大型锅炉的烟气脱硫塔的改造具有参考作用。     

烟气条件对直流电晕自由基簇射NO氧化过程的影响

运用以湿空气为自由基源物质的直流电晕自由基簇射系统,研究了烟气在反应器内的滞留时间、烟气流速和NO浓度对NO氧化过程的影响.结果表明:烟气流速的增加会抑制电晕放电的发展,而烟气中NO浓度的增加则使放电变得更加容易.NO的氧化受烟气在反应器内滞留时间的影响较小,而它受烟气流速的影响较大.在2W的输入功率下,当烟气在反应器内的滞留时间从8.5s增加到34.2s时,NO的氧化率只从54.5 %提高到57.6 %.而在1.7W·h/m³的能量密度下,当烟气流速从1.4cm/s增加到6.3cm/s时,NO的氧化率从60.0%减少到38.6%,能量利用率也从20.8g/(kW·h)下降到了13.3g/(kW·h).在湿空气流量一定的情况下,NO初始浓度存在一个最佳值,本实验中最佳的NO浓度为100×10^-6左右.     

基于CFD方法的燃煤电厂烟气排放数值模拟

为研究燃煤电厂的烟气扩散,采用计算流体力学（computational fluid dynamics,CFD）方法对燃煤电厂烟气排放中污染物（包含气态污染物和固态颗粒物）的扩散形态进行模拟.燃煤电厂的排烟方式主要有烟塔合一和烟囱两种,根据几何参数建立烟塔合一及烟囱的数值模型,采用纳维-斯托克斯方程（Navier-Stokes equations,N-S equations）求解流场及气态污染物浓度场,采用离散相模型（Discrete Phase Model,DPM）计算固态颗粒污染物运动轨迹.结果表明:对于气态污染物,由于冷却塔下游漩涡的卷吸作用,采用烟塔合一排放的烟气最大浓度和超标范围随环境风速的增加逐渐增大,不利于烟气扩散.但随着环境风速的增加,空气的对流作用逐渐增强,从而加速了烟气的扩散.在漩涡和环境风的综合作用下,烟气的最大浓度和超标范围在环境风速为6 m/s时达到最大值,随后随着环境风速增加而减小.采用烟囱排放的烟气由于漩涡作用很小,因此其最大浓度及超标范围随风速的增加呈递减趋势.得益于烟气在冷却塔内的预扩散,采用烟塔合一排放的烟气最大浓度比采用烟囱排放的烟气最大浓度低将近1个数量级,但这种优势会随着环境风速的增加而减小.对于固态污染物,冷却塔后方的漩涡会加速颗粒物的扩散,因此采用烟塔合一排放的颗粒物的扩散状态远优于采用烟囱排放的颗粒物的扩散状态.      

颗粒轨道模型用于烟气脱硫喷淋塔两相流数值模拟

以FLUENT软件为计算工具,采用Euler-Lagrange方法模拟喷淋塔内部气液两相流动.气相用标准k-ε湍流模型描述,喷淋液滴用颗粒轨道模型描述.综合考虑颗粒受力分析、颗粒湍流扩散以及气液两相耦合3方面影响因素对颗粒轨道模型进行设置,从液滴粒径分布、液滴出口速度、喷淋夹角3个方面对喷嘴射流源进行精确定义.模拟结果表明:喷淋塔内轴向气速分布均匀;中空锥形的喷嘴设计使喷淋液形成伞状雨帘,有效防止烟气短流;塔内液滴浓度分布存在中间高、边缘低的问题,可通过改进喷嘴布置方案加以改进;颗粒轨道模型能够较好地预测喷淋塔内两相流动.     

高含盐污水雾化蒸发塔的设计及流场数值模拟

针对含盐量为7×104mg/L的油田高含盐污水,设计1套处理量为28.8 kg/h的雾化蒸发塔,估算出塔体高度及直径,从而得出适宜的进口空气流速。基于标准k-ε双方程模型和DPM模型,对所设计的雾化蒸发塔内液滴蒸发过程进行数值模拟,得到塔内流场分布特性及蒸发特性,通过随机轨道模型追踪了液滴颗粒运动轨迹及液滴Na Cl浓度变化。在算例工况下,塔内蒸发效率可达58.9%。     

半干式电晕放电烟气脱硫脱硝技术研究

提出了一种新的半干式电晕放电烟气脱硫脱硝方法,将含有SO2和NOX的高温烟气引入喷雾干燥塔增湿降温,然后引入电晕放电烟气净化器,施加高电压,并加入氨气,氨与电晕放电协同作用,将SO2和NOX转化为铵盐颗粒,并从烟气中分离出来,收集在极板(管)上,用水冲洗极板上的产物。将产物溶液喷入喷雾干燥塔,雾滴蒸发干燥形成较大的铵盐颗粒,加以回收,同时使烟气增湿降温。     

半干半湿法烟气脱硫塔流场分析

利用计算流体力学的方法对半干半湿法烟气脱硫塔内部流场进行研究,通过对塔体内部设备的优化,增加脱硫剂与SO₂接触的几率,提高脱硫塔反应效率.在分析脱硫塔内多相流体的流动的基础上,建立k-ε湍流方程模型,分析了塔体内部对流场以及与脱硫效率的影响,研究结果表明,脱硫塔的内部结构对于流场分布起决定性作用,烟气分布器有助于控制脱硫化学反应,对进一步提高半干半湿法烟气脱硫效率非常重要.      

数值风洞与物理风洞对烟塔合一排烟的比较研究

热电厂"烟塔合一"排烟技术因其初期投资和运行维护费用少,排烟效果好、SO2落地浓度低等优势,特别是在机场附近的净空限高和对景观环境有特殊要求的地区具有广阔的发展空间。目前国内外广泛使用的大气污染物预测模型——德国模式在烟塔合一排烟方式的预测上尚存在许多问题,如大风下洗条件下,冷却塔附近空腔区的大小和范围、空腔区污染物最大地面浓度等难以给出准确的预测结果。为准确预测烟塔合一排烟方式的大气污染物扩散情况,一种新的大气污染物扩散预测模式——数值风洞模型以及物理风洞实验被用于模拟烟塔合一的环境影响,分析数值风洞模式和物理风洞实验在大气环境预测领域应用的适用性和优缺点。2个预测方法的结果表明:在烟塔合一排烟方式下,大气污染物最大落地浓度随风速增加而增加同时在冷却塔下风向存在负压区,污染物在该区域高浓度聚集。对2种方法进行比较,物理风洞实验由于受到物质和气象等条件的限制,无法得到精确的预测结果以及无法直观地描述空腔区的产生和变化规律。而数值风洞模拟具有更大的自由度和灵活性,预测出在夏季6 m/s风速下,冷却塔下风向最大落地浓度出现峰值,属于最不利的气象条件。同时该方法可利用图形化手段实现对空腔区产生、变化、破碎至再生成的全过程描述,从而建立了一种大气污染预测的重要手段。     

基于CFD的某330MW燃煤机组SCR脱硝系统混合器优化与验证

为探明混合器形式对于燃煤机组SCR脱硝系统性能的影响,运用数值三维模拟对330 MW燃煤机组SCR脱硝系统烟道中烟气流动速度、温度、氨浓度以及流动方向进行了模拟计算,并采用物理模型对数值模拟结果进行验证。对比研究了使用不同形式混合器上下游速度场、NH₃浓度场、压力损失及加工难度。结果表明：梯形板混合器加工简单、扰动范围大、压力损失大、对下游速度场影响大;扭叶片式混合器阻力小、对下游速度场几乎没有影响,但扰动范围小、安装角度要求高;六角星形混合器综合性能介于梯形板及扭叶片式混合器之间。六角星形混合器能够较好地实现NH₃与烟气混合,下游速度场均匀性及NH₃浓度均匀性满足设计要求。     

烧结烟气湿式氨法同时脱硫脱硝实验研究

在鼓泡反应器中进行烧结烟气湿式氨法同时脱硫脱硝的实验研究,考察了添加剂/NO物质的量比、吸收液NH3-NH+4浓度和烟气性质对烧结烟气脱硫脱硝的影响。实验结果表明:随着添加剂/NO物质的量比、烟气温度和NO浓度的增加,脱硝率均呈现先增大后减小的趋势。脱硝率随着吸收液中NH3-NH+4浓度的增大而增大。随着SO2浓度的增大,脱硝率逐渐减小。在所有实验条件下,脱硫率均接近或达到100%。在最佳实验条件下,脱硝率可达61.49%。通过添加添加剂部分氧化烧结烟气,可使烧结烟气湿式氨法脱硫工艺的脱硝率提高20%~30%。