选择性催化脱硝反应器预分布系统的数值模拟和实验研究

• 作 者: 邹帅
• 发表日期: 2011年01期
• 关键词: 选择性催化还原 预分布器 数值模拟 速度分布 浓度分布

氮氧化物是引起光化学烟雾、酸雨等破坏地球生态环境和损害人类身体健康的一系列问题的主要污染物。随着我国对NOx的控制标准日益严格,选择性催化还原(SCR)烟气脱硝技术,因其脱硝效率高,技术成熟,得到了广泛的应用。现今,国内SCR的烟气脱硝技术的研究仍处于起步阶段,已经建成和在建脱硝装置,大多采用国外引进的技术建设,因此研发具有自主知识产权的SCR脱硝技术具有重要的意义。本文以600MW电厂选择性还原反应器预分布系统为研究对象,采用计算流体力学(CFD)模拟和实验测定,考察了六种不同设计工况下预分布器内的速度场和浓度场,评价了不同位置的导板对于速度和浓度场的影响,并在数值模拟的基础上搭建SCR系统冷态模型实验,用于验证数值模型的正确性及可靠性,以期为SCR工艺设计提供参考。本文得出了以下主要结论：(1)距离催化剂层越近的整流装置对于催化剂上层的速度分布优化作用越大；对于均匀喷氨的SCR反应器而言,喷氨格栅上游的速度场越均匀,反应器入口处浓度分布越好。(2)各工况添加导流板和喷氨格栅给系统带来的压降均小于200Pa,这给静态混合器和催化剂的压降范围提供了较大的裕度。其中格栅状导板的添加是导致系统压降升高的主要原因,前端导板的合理配置是降低格栅状导板压降的关键。(3)越是靠近下游的导流板对催化剂上层的入射角的改善作用越大,同时添加了C、D两处导流板的工况入射角均在±10°以内,从而大大减少了气流对催化剂的横向冲刷。(4)在本文涉及的实验系统中当Re>50000时,速度与浓度相对标准偏差均不随Re的变大而变化。(5)通过冷模实验,验证了经过数值模拟优化的两场在催化剂表面分布的相对标准偏差均小于15%,满足SCR系统运行的要求。