SNCR脱硝全称选择性非催化还原脱硝,其工艺是将氨水或者尿素溶液喷入℃-℃的含NOx烟气/废气中,由氨水或者尿素溶液产生的氨在高温情况下与NOx发生反应还原反应生成氮气和气态水。

SNCR脱硝效率与3T相关,所谓3T指的是混合-Turbulent,温度-Temperature和时间-Time。也就是说SNCR想要获得较高的效率就必须让由氨水或者尿素溶液产生的氨气尽可能与烟气中NOx混合均匀,并在合适的温度窗口范围内停留足够的时间,而通常情况下这三个条件很难同时满足。

针对单独项目,如果我们能够判断出效率主要受制于某个因素,那么问题就相对容易一些。

以下图1这个例子来说,布置SNCR的这段烟道是绝热烟道,温度几乎不变且处在SNCR的温度窗口范围内。烟道的体积不变即可简单地认为停留时间不变,那么只有一个因素会影响脱硝效率,那就是混合效果。

图1-某项目SNCR烟道外形尺寸

在温度场和速度场不变的情况下,混合效果就仅仅和喷枪相关了,作者针对不同喷枪参数进行了CFD模拟,图2给出了不同喷枪参数下氨的轨迹分布。通过比较可以发现,经过调整喷枪参数可以改善混合效果,从而提高脱硝效率。当然了如果条件允许还可以修改烟道尺寸以提高停留时间,这样还可以进一步提高脱硝效率。

图2-喷枪优化前后氨水轨迹分布图

上面这个例子是一个很特殊的例子,比较容易确定控制类型,然而大多数SNCR项目都是比较复杂的,是由三个因素共同决定的,且三个因素之间又相互关联和影响。此时单纯的靠人是没有办法预测脱硝效果以及决定优化方向的。为什么这么说呢?请看下面的分析,我们都知道3T因素中温度窗口是前提条件,那么实际的温度窗口是什么样子呢?请看下面这张图3。

图3-焚烧炉+锅炉-温度云图

图3是某项目焚烧炉+锅炉的温度云图,其中红色部分为℃的等温面。是不是和想象的不一样,是不是觉得喷枪布置在哪里无从下手了?温度窗口并不是规整截面,也没办法确定知道停留时间。人为没法决定了,这时就只能通过CFD去模拟了。通过CFD模拟可以清楚地了解温度分布、速度分布、浓度分布,根据初步的模拟结果再不断地调整喷枪位置和参数从而找到最佳的方案。

此外对于运行工况多变的项目,3T因素同时也都是随着运行工况的变化而变化的。温度窗口的变化很容易理解;停留时间也会发生变化,这是因为工况发生变化了,烟气量和烟气温度也会变化,但是容积没变,因此停留时间也就发生变化;同时混合效果也会发生变化,这时因为液滴喷出后会与主流烟气进行热质交换,主要因素有主流烟气温度和速度,而工况发生变化时主流烟气温度和速度都会变化,因而混合效果也会变化。

图4和图5是某项目大小两个工况的对比。

图4-大工况下的速度场、温度场和NH3分布

图5-小工况下的速度场、温度场和NH3分布

由图可知烟气水平方向由左侧进入锅炉在进口下方左侧必然存在涡流,根据常识这个地方布置喷枪效果肯定不佳,因为涡的存在会影响溶液颗粒的分布,但是模拟的效果却显示效率不错,这是因为涡虽然打乱了颗粒喷射的形状,但是也增强混合同时还增加了停留时间,并逐步裹挟着还原剂进入到主流烟气中,因此脱硝效率不低。

而同样的位置在小负荷的时候,效率就下降很多了。因为虽然混合效果不错、停留时间也够但是温度场已经不在最佳位置了。所以通常来说对有多组运行工况的项目,一般喷枪布置都要分组,根据负荷的情况选择投运相应的喷枪组。

总而言之,CFD模拟对于SNCR的意义在于可以把人为无法判断的、错综负责的因素综合考虑并给出模拟结果,为技术分析提供数据支持,为效率优化提供方向指导。“欢迎

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