煤粉锅炉非催化还原烟气脱硝研究

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电站锅炉是中国乃至世界主要的能源转换设备,为电力生产以及国民经济发展起着至关重要的作用,但是煤炭的燃烧也带来了严重的环境污染问题。煤粉在燃烧过程中产生的氮氧化物造成的大气污染,严重危害人类的生存环境与生命健康。选择性非催化还原技脱硝技术(SNCR)成为目前解决NOx污染问题的重要方式之一,受到广大科技工作者的极大重视,尤其是在旧机组改造中,具有很大的优势。
  本文以ANSYS14.5为计算平台,以16.5%尿素水溶液为还原剂,对某10t/h锅炉进行了SNCR过程数值计算。首先对锅炉燃烧室进行结构建模与网格划分,初步研究了炉内流场和温度场,根据模拟结果确定了合理的SNCR反应区域。然后喷入还原剂,进行SNCR过程仿真,分析了尿素喷口位置、喷射速度、液滴直径、氨氮摩尔比以及喷口数量对脱硝效率的影响,并比较了不同工况下炉膛出口的漏氨量,最终得出了最佳的SNCR设计方案。
  计算结果表明,在喷射速度为25m/s,液滴直径、NH3/NO摩尔比及喷口数量相同时,喷口布置于炉膛前墙高度3.1m处时,炉内脱硝效果较好,氨逃逸量低;在其他条件不变的情况下,对喷射速度分别为35m/s、45m/s和55m/s的模拟结果表明,当喷射速度为45m/s时,炉内NO的还原率能达到29.8%;对比分析尿素液滴直径分别为0.1mm、0.2mm和0.3mm时炉内的脱硝效果,结果表明,液滴直径为0.2mm时NO还原率最高;通过计算当NH3/NO摩尔比分别为1.2、1.4、1.6、1.8和2.0时NO的脱除效果及漏氨量情况,结果表明当NH3/NO摩尔比为1.4时,脱硝效率可以达到33.2%,漏氨量为12.21μmol/mol;综合对比不同条件下,炉内NH3的扩散、NO的还原效率及漏氨量情况,结果表明当喷口位置位于炉膛前墙,高度为3.1m,尿素溶液喷射速度为45m/s,液滴直径为0.2mm,NH3/NO摩尔比为1.4,且喷口数量为3时,炉内NO还原率为33.2%,漏氨量为12.21μmol/mol,低于工业排放标准。
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