燃煤电厂SCR烟气脱硝系统优化与飞灰颗粒运动的研究

煤燃烧过程生产的NOx是造成大气氮氧化物污染的主要来源。随着我国对氮氧化物(NOx)排放标准的提高,如何减少氮氧化物的排放越来越受到重视。选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction, SCR)烟气脱硝技术以其技术成熟、脱硝效率高、几乎无二次污染等优点在大型燃煤电厂中得到了广泛应用。在SCR系统结构确定和催化剂选定的前提下,要保证NOx的脱除效率,减少NH3的逃逸率,很大程度上取决于在催化层入口烟气气流分布和氨浓度分布的均匀性。随着计算流体力学和计算机技术的发展,利用计算流体力学软件对SCR脱硝系统进行数值模拟仿真,可为导流装置的布置、喷氨格栅的设计、吹灰器的安装提供参考依据,具有重要的现实意义。 本文以计算流体力学软件FLUENT为平台,以某燃煤电厂锅炉烟气脱硝工程的SCR装置为研究对象,主要研究内容包括三部分:一是对SCR反应器烟道流场的数值模拟。通过合理布置导流板实现流场的优化,使烟气在喷氨格栅与催化层入口截面处的速度偏差小于15%,同时使系统压降较小,从而满足SCR系统运行要求;二是运用组分运输模型模拟氨气与烟气混合扩散。研究不同直径的喷孔、不同的喷氨速度对NH3在催化层入口截面处的浓度分布影响,满足浓度偏差小于5%的要求,从而得到合适的喷孔直径大小与喷氨速度,为喷氨格栅的优化设计提供依据;三是利用拉格朗日单向随机模型对飞灰颗粒的运动轨迹进行追踪,研究颗粒直径大小、Rosin-Rammler分布对运动轨迹的影响,根据颗粒运动特性,为灰斗与吹灰器位置的布置提供依据,优化SCR反应器的运行。