CN103084063A - 一种针对sncr脱硝的优化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明专利提供一种针对SNCR脱硝的优化方法，特别是一种利用流体力学相关计算方法优化SNCR中NOx脱除效率的方法，其包括用流体力学方法模拟烟气流场变化进行计算和数据分析，从而获得最件混合效果的设计方案指导设备安装及PLC系统控制，最大可能地提升SNCR运行效能。本发明专利利用流体力学方法研究喷氨格栅处的烟气速度场、烟气温度场以及氨氮比，最终确定喷氨格栅的安装位置、结构，指导PLC系统控制以及氨的喷射量，使保证氨与烟气充分混合并完全反应，保证提升SNCR中NOx的脱除效率降低氨的逃逸率，完善SNCR技术扩大SNCR的适用范围。
Description
技术领域：
本发明专利涉及一种优化污染物脱除效率的方法，特别是一种针对SNCR脱硝的优化方法。一种用于优化SNCR中NOx脱除效率的烟气脱硝的流体力学相关计算方法。
背景技术：
氮氧化物(NOx)为世界各国公认的主要大气污染物，其中NO和NO2所占的比例最大，是化石类燃料燃烧过程中产生的主要大气污染物之一。NOx除了作为一次污染物伤害人体健康外，还会产生多种二次污染。NOx是生成臭氧的重要前体物之一，通过与挥发性有机气体(VOCs)经过一系列复杂的光化学反应形成臭氧，并由此产生光化学烟雾污染问题。其中燃煤是NOx排放的主要来源，随着燃煤消耗持续增长氮氧化物排放量也日益增加，并在今后一个较长的时期内仍将呈持续增长趋势。因此，对燃煤产生的NOx进行控制势在必行。
SNCR作为一种燃煤产生NOx脱除技术，由于其建设周期短、投资少、脱硝效率中等特点，被许多水泥厂、垃圾焚烧厂以及部分电厂采用。其性能受多种因素影响，主要有温度窗口、停留时间、氨氮比、反应剂与烟气的混合程度、温度梯度种类等。反应窗口的选择、混合均匀性、氨氮比为SNCR技术最关键工艺，对于大型电站锅炉，脱硝效率一般低于40％，大型炉型的低脱硝率、混合的均匀性、高氨逃逸是限制SNCR技术发展的制约因素，针对这些制约因素，本发明专利提供一种针对SNCR脱硝的优化方法把烟气脱硝的流体力学相关计算方法用来促进SNCR技术的改进和发展。
发明内容：
本发明专利所解决的技术问题在于，针对现有技术的不足之处，提供一种用于提高SNCR的NOx脱出效率降低氨逃逸率的方法，其原理逻辑性强，操作费用低。可以使喷氨格栅的安装位置以及结构与烟气速度、温度相吻合，从而保证还原剂与烟气充分混合、反应能在合适的温度窗口内进行提高脱硝效率。还可以确定氨的喷射量在不影响脱硝效率的前提下降低氨的逃逸率。
喷氨格栅的安装位置，氨喷嘴的相对角度及喷嘴长度都决定着SNCR的NOx脱除效率。喷氨量也影响着NOx脱除效率同时影响着氨逃逸率。流体力学的计算方法是借助计算机计算流体流动的各种偏微分守恒方程，得出流体的速度分布、温度分布和浓度分布在连续区域上的离散分布从而近似模拟流体流动情况。
利用流体力学相关计算方法进行三维数值模拟，壁面为绝热条件，速度场与压力场耦合采用SIMPLEC算法利用计算机计算出烟气速度场与浓度分布。
利用流体力学相关计算方法进行流场模拟采用标准k-ε湍流模型和拉格朗日离散相模型，方程离散格式选用二阶迎风差分格式，用Simple算法计算，得到温度场的分布情况，结合以上速度场与浓度分布结果，确定喷氨格栅的安装位置、结构以及氨的喷射量，保证SNCR中NOx的脱除效率降低氨的逃逸率。
附图说明：
图1为烟道口浓度分布及速度分布
图2为烟道口温度分布
具体实施方式：
为能进一步了解本发明专利的发明内容，特点及功效，兹列举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
利用流体力学相关计算方法进行三维数值模拟，壁面为绝热条件，速度场与压力场耦合采用SIMPLEC算法。混合烟气密度、粘滞系数、导热系数和比热的计算中，将混合烟气看作多种理想不可压气体间混合。网格划分在5000000到6000000之间，采用专业计算机计算出烟气速度场与浓度分布。如图1(a)所示，图中大部分区域氨氮比0.91～0.94，只有左边小块区域氨氮比为0.97，偏高。因此需要调整氨喷嘴长度搭配和部分喷嘴的喷氨量，使整个区域的氨氮比在理论范围之内降低氨的逃逸率。
如图1(b)所示，图中大部分区域流速为-4.5～-5m/s，但是左边小块区域流速为0～-2m/s，因此在保证大部分喷氨设备的喷氨效果与流速相符的同时，也要对左边区域的喷氨设备进行个别正调整，保证整个区域内烟气与还原剂充分混合优化脱硝效率。
利用流体力学相关计算方法进行流场模拟采用标准k-ε湍流模型和拉格朗日离散相模型，方程离散格式选用二阶迎风差分格式，用Simple算法计算，得到温度场的分布情况如图2所示。图中烟道口的温度在第二温度区域以下，都不在870～1150℃这个温度窗口之内，若要SNCR反应高效进行，必须把按格栅装在烟道口的第一和第二温度区域之内，保证SNCR的NOx顺利进行。
Claims (3)
1.一种针对SNCR脱硝的优化方法，特别是一种利用流体力学相关计算方法优化SNCR中NOx脱除效率的方法，其特征在于利用流体力学相关计算方法模拟仿真工具计算烟气速度场、温度场、氨氮比，从而确定喷氨格栅的安装位置、结构以及指导PLC系统控制氨的喷射量，保证SNCR中NOx的脱除效率降低氨的逃逸率，提升SNCR的运行效能。
2.根据权利要求书1所述速度场与氨氮比采用SIMPLEC算法进行计算。
3.根据权利要求书1所述温度场采用Simple算法进行计算。
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