660MW燃煤電廠SCR煙氣脫硝系統(tǒng)的數(shù)值模擬.pdf

1、以國內(nèi)某660MW燃煤電廠選擇性催化還原(SCR)脫硝系統(tǒng)為研究對(duì)象，利用Fluent軟件對(duì)單孔催化劑的脫硝規(guī)律、反應(yīng)器內(nèi)的流場分布、組分濃度分布以及飛灰顆粒的濃度分布進(jìn)行了模擬研究，得到以下成果:
　　(1)三維單孔催化劑模型的建立以E-R反應(yīng)動(dòng)力學(xué)為基礎(chǔ)，同時(shí)考慮了NH3和SO2的氧化以及反應(yīng)的熱效應(yīng)，通過與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比，驗(yàn)證了模型的合理性。模擬發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)有較寬的溫度窗口:280℃～380℃，沿著催化劑長度方向溫度略有升高，

2、放熱現(xiàn)象不明顯。脫硝效率隨著氨氮比的升高逐漸提高，但氨逃逸增加，SO2的轉(zhuǎn)化率卻隨著氨氮比的升高而降低。脫硝效率和SO2的轉(zhuǎn)化率均隨著空速的增大而降低。另外，SO2轉(zhuǎn)化率隨催化劑壁厚的增大線性增加，而由于內(nèi)擴(kuò)散的限制，脫硝效率隨催化劑壁厚的增大顯著下降。
　　(2)建立了三維SCR反應(yīng)器模型，對(duì)流場的模擬發(fā)現(xiàn):由于反應(yīng)器存在兩個(gè)變截面煙道，因此噴氨格柵截面處的流場分布極不均勻，其速度相對(duì)偏差系數(shù)達(dá)27.5％，呈現(xiàn)出兩側(cè)速度小中間速

3、度大的分布規(guī)律。增加上升煙道變截面處導(dǎo)流板的數(shù)量可改善AIG截面流場的分布，但其速度相對(duì)偏差系數(shù)仍大于20％，噴氨格柵前設(shè)置一塊開孔率為50％的多孔板，可使速度相對(duì)偏差系數(shù)降低至14.3％。對(duì)反應(yīng)器內(nèi)部飛灰濃度分布的模擬研究發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)器前墻位置飛灰濃度高并且顆粒質(zhì)量大，與催化劑抽檢實(shí)驗(yàn)測得前墻位置磨損嚴(yán)重的現(xiàn)象相吻合。通過加密上轉(zhuǎn)角煙道處導(dǎo)流板的方法可使進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)的飛灰濃度分布趨于均勻。
　　(3)通過耦合詳細(xì)反應(yīng)機(jī)理的方法模擬

4、整體反應(yīng)器內(nèi)SCR氣固非均相催化還原反應(yīng)，研究了反應(yīng)器內(nèi)速度分布不均、氨氮摩爾比分布不均以及溫度分布不均對(duì)反應(yīng)的影響，結(jié)果表明:速度分布不均及溫度分布不均對(duì)反應(yīng)的影響不大，而氨氮摩爾比分布不均對(duì)反應(yīng)的影響很大，并且催化劑進(jìn)出口速度分布與組分分布具有相似性。根據(jù)AIG處流場分布的特點(diǎn)，制定了線性噴氨、10區(qū)噴氨和30區(qū)噴氨三種噴氨策略。模擬對(duì)比了660MW負(fù)荷下氨氮摩爾比為0.8∶1時(shí)，三種噴氨策略對(duì)脫硝反應(yīng)的影響，模擬結(jié)果表明:采用線性

5、噴氨時(shí)，首層催化劑上方NH3濃度相對(duì)偏差系數(shù)達(dá)25.3％，脫硝效率為75.5％，出口氨體積分?jǐn)?shù)為18×10-6;采用10區(qū)噴氨策略時(shí)，首層催化劑上方NH3濃度相對(duì)偏差系數(shù)為8.9％，30區(qū)噴氨為5.6％，兩種分區(qū)噴氨策略得到的脫硝效率分別為79.38％和79.45％，氨逃逸分別為2.5×10-6和2.2×10-6。最后模擬了400MW負(fù)荷下氨氮比為1∶1時(shí)，10區(qū)噴氨和30區(qū)噴氨兩種分區(qū)噴氨策略對(duì)脫硝效率的影響，模擬結(jié)果表明:由于10區(qū)