火電廠燃燒鍋爐超低排放流場優(yōu)化分析及工藝研究.pdf

1、霧霾已成為我國北方冬季揮之不去的陰影，嚴重影響人們的身心健康，燃煤排放是造成霧霾的罪魁禍首之一。雖然煤炭燃燒污染物減排機理研究已非常成熟，各種減排措施也較為完善，但是在具體實施過程中卻不盡人意，究其緣由，主要是減排工藝研究和實施過程不夠精致，再加之系統(tǒng)穩(wěn)定性不高，造成污染物超標排放。
　　本文針對20余處火電廠燃煤鍋爐煙氣超低排放工程實施案例中抽化出的共性工藝及系統(tǒng)可靠性問題進行研究，主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)在SCR脫

2、硝系統(tǒng)中首層催化劑入口處煙氣流場和氨濃度分布情況是影響脫硝效率的關(guān)鍵因素，為提高其煙氣流場和氨濃度的均勻性，需對AIG上游的煙道進行優(yōu)化設計。本文基于CFD數(shù)值模擬結(jié)合工程案例對AIG上游異徑煙道內(nèi)的不同導流板布置進行研究得到優(yōu)化煙道布置方案，針對異徑煙道需在其入口、出口布置非均勻?qū)Я靼?，在其上游添加直型引流板、下游添加直型整流板，確定額定煙氣量下導流板位置、結(jié)構(gòu)、尺寸等的優(yōu)化配置方案。
　　(2)在SCR脫硝過程中使煙氣溫度保持

3、在催化劑最佳活性溫度窗口是延長催化劑壽命和提高脫硝效率的有效方式，為此需保持煙氣溫度并使流場分布均勻。本文基于CFD數(shù)值模擬分析，通過設置省煤器高溫段煙氣旁路，將高溫煙氣與省煤器出口低溫煙氣混合，使混合煙氣的溫度達到催化劑的最佳反應溫度區(qū)間。旁路煙道與主煙道的接口布置形式，是高低溫煙氣充分混合的關(guān)鍵。通過對包括圓柱形旁路煙道插入主煙道方案、矩形旁路煙道插入主煙道方案、文丘里喉管方案、靜壓箱方案等典型布置方案進行大量數(shù)值模擬研究，借鑒“靜

4、壓箱”原理，確定了主煙道接口處上側(cè)、左右兩側(cè)布置與旁路煙道等高“Π”形靜壓箱煙道方案。
　　(3)在濕法脫硫系統(tǒng)中維持煙氣與漿液“氣-液”平衡是提高脫硫效率的關(guān)鍵控制要素，本文基于CFD數(shù)值模擬，對脫硫系統(tǒng)及內(nèi)部構(gòu)件進行優(yōu)化設計，研究設置漿池分區(qū)裝置、湍流強化裝置、塔壁增效裝置，并對脫硫塔內(nèi)部的氣液兩相流動情況進行數(shù)值模擬，實現(xiàn)脫硫系統(tǒng)的勻質(zhì)增效。數(shù)值模擬結(jié)果顯示，脫硫塔內(nèi)開啟噴淋后在湍流強化裝置、塔壁增效裝置和噴淋層的聯(lián)合作用下

5、，消除了煙氣偏流現(xiàn)象，實現(xiàn)了煙氣流場的均布。
　　(4)為保障脫硫系統(tǒng)可靠運行，需在脫硫塔入口設置保護措施，防止因煙氣溫度突升燒毀脫硫系統(tǒng)。本文基于CFD數(shù)值模擬，建立包含減溫水噴射、湍流混合、傳熱傳質(zhì)等過程的數(shù)值模擬方法，通過計算分析煙道內(nèi)噴水冷卻后的煙氣溫度分布情況，確定噴嘴的最優(yōu)布置形式，保障脫硫系統(tǒng)的可靠達標運行。
　　(5)超低排放系統(tǒng)各處理單元之間的聯(lián)絡煙道內(nèi)的流場特性對其下游處理單元的達標提效具有重要影響。引風

6、機出口至WGGH間聯(lián)絡煙道（方圓節(jié)煙道）加裝導流板后換熱管區(qū)域煙氣充滿度大幅提高使得換熱效果達到設計要求。脫硫塔出口至濕式靜電除塵器入口間聯(lián)絡煙道（雙向異徑煙道）加導流板后使得WESP極板區(qū)域煙氣分布均勻，工程應用中應對WESP入口煙氣均布偏差系數(shù)和氣流方向性均做考察。
　　基于協(xié)同理論系統(tǒng)考慮減排要素，基于大量工程案例不斷優(yōu)化設計各子系統(tǒng)及各組件并進行系統(tǒng)優(yōu)化配置，對各工程進行實地測量驗證設計方案，通過對所測數(shù)據(jù)進行橫向、縱向綜

7、合分析總結(jié)規(guī)律發(fā)現(xiàn)問題，以反饋至下個工程方案的設計再優(yōu)化，不斷改進，在周而復始過程中力求極致。本文研究成果已在20余個燃煤電廠的大氣污染物處理工程得到應用，系統(tǒng)運行平穩(wěn)，各項指標達到預期要求。
　　該研究方案在山西某電廠＃1機組超低排放改造工程得到實施。據(jù)《山西某電廠#1機組廢氣污染源現(xiàn)狀監(jiān)測報告》報告顯示NOx排放濃度在10～14mg/Nm3，SO2排放濃度在16～19mg/Nm3。研究表明，本文研究成果經(jīng)得起工程檢驗，各項指標