循环流化床锅炉烟气SNCR脱硝特性数值模拟

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NOx是燃煤电厂烟气排放三大污染物之一。随着国家环保政策日趋严格,出炉膛烟气必须脱硝才能达到NOx排放标准。SNCR脱硝效率受还原剂雾化质量,与烟气掺混情况,氨氮摩尔比、烟温等运行参数,连接烟道、分离器等结构参数影响,利用计算机仿真开展这些参数对脱硝特性的影响,并进行优化,是提高脱硝效率和降低氨逃逸量的有效途径。针对喷嘴结构参数与运行参数对雾化质量及脱硝效率影响缺乏深入研究,不能较好支持脱硝系统设计和高效运行,本文在先按常规方法设计内混式空气雾化喷嘴结构参数基础上,建立雾化喷嘴仿真计算模型,研究其结构参数和运行参数对雾化特性的影响,然后对连接烟道-旋风分离器系统建立仿真模型,研究雾化质量、旋风分离器结构参数对脱硝特性影响。研究内容如下:(1)选择内混式空气雾化喷嘴作为雾化装置,根据300 MW循环流化床锅炉排烟量,按常规设计方法对内混式空气雾化喷嘴结构参数进行了设计,并建立雾化喷嘴雾化模型、连接烟道-旋风分离器脱硝模型。(2)研究了喷嘴撞击件长度Lc、出口直径D、混合室长度L、气液入口交角θ四个主要结构参数对喷嘴雾化特性的影响。发现液相流体碰撞撞击件后迅速与空气混合,提高喷嘴雾化效果。出口直径直接影响喷嘴的雾化效果,缩小出口直径可以显著提高雾化质量。混合室长度改变对喷嘴的雾化改变有限。调整气相入口交角可以改善混合室入口处两相流相互作用。(3)研究了气耗率τ、气相压力Pg、液相压力Pl、工质温度T四个运行参数对喷嘴雾化特性的影响。发现增大气耗率可以提高混合室入口处的雾化剂速度,提高雾化质量。在液相压力保持不变的情况下,增加气相压力可以使气液相对速度增大,改善雾化效果。随着液相压力增大,喷嘴雾化效果变差。温度对雾化的影响主要体现在雾化工质的粘度随温度变化而发生改变,液相工质的粘度越大,雾化后的索特尔平均直径(SMD)越大。(4)研究了反应温度Tr、NO初始浓度ωNO和氨氮摩尔比NSR三个旋风分离器运行参数对脱硝效率的影响,获得脱硝效率最高的运行工况是Tr=950℃,ωNO=0.08%,NSRmax=1.5。通过正交分析法得出喷嘴结构影响脱硝效率的主次关系及最佳运行工况。研究了连接烟道长度Lp、中心筒插入深度S和中心筒直径De三个结构参数对脱硝效率的影响,研究结果表明,脱硝效率随连接烟道长度增加而提高,随中心筒插入深度先提高后下降,随中心筒直径增大而增大。
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