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烧结烟气SCR脱硝反应器流场模拟与设计优化

北极星环保网来源:中国冶金 史夏逸2019/3/20 10:20:00我要投稿
所属行业: 大气治理  关键词:烧结烟气 SCR脱硝 烧结烟气脱硝

北极星环保网讯:选择性催化还原法(SCR)被认为是最适宜用作脱除烧结烟气氮氧化物的方法,而反应器内烟气速度分布的均匀性是决定系统脱硝效率及氨逃逸率的重要因素。

为了研究导流板、整流器等内构件对反应器内流场的影响,采用数值模拟的方法对流场进行计算,得到并对比了空塔及设置不同内构件时反应器内速度云图。

结果表明,在烟道弯头加入导流弧形板与直板组合以及在反应器本体加入整流器,可以有效改善流场均布性,对脱硝反应产生积极影响。

随着人们对环保要求的提高,烧结烟气治理成为钢铁企业的重要问题,对烟气进行脱硫脱硝治理是达到减排任务的关键途径。

2012年,国家环境保护局颁布了《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》,规定了钢铁烧结及球团生产企业大气污染物排放限制,其中,对氮氧化物(NOx)的排放限值为300mg/m3

烧结工艺的最终废气基本还处于无序排放状态,仅仅通过减少燃料中的氮元素以及热废气循环利用已经无法达到标准限制,对烧结烟气进行末端治理即脱硝处理是最有效的减排方法。

常用的脱硝方法有选择性催化还原法(SCR)、选择性非催化还原法(SNCR)、活性炭/焦吸附法和催化氧化法等。

国内烧结烟气脱硝设施鲜有工程经验,借鉴电力行业锅炉脱硝方法,选择性催化还原(SCR)适宜用于钢铁企业烧结烟气脱硝处理。

中国钢铁行业烧结烟气的特点为:烟气量大且波动大;烟气温度波动大,一般处于120~180℃;SO2浓度变化大;粉尘浓度高;含湿量大;含氧量高,体积分数一般为12%~18%;含有多种污染物等。

因此,相比于燃煤烟气,烧结烟气脱硝的条件更加苛刻。其中,烧结烟气温度较低这一特点对催化剂的性能要求及反应器内流场的均布程度要求更高。当选择合适的低温催化剂后,反应器内流场的均匀性便显得尤为重要。

脱硝反应器内流场的均布程度具体表现为烟气进入催化剂首层前烟气的速度分布及烟气与还原剂的混合程度,均布程度将直接影响SCR脱硝系统的两大性能———脱硝效率及氨逃逸率。

因此,本文将采用数值模拟的方法,对SCR反应器进行数值计算,主要观察反应器内流场的分布情况,研究内部结构对其的影响。

1脱硝反应器几何模型

借鉴电力、焦化行业SCR反应器布置形式,设计图1所示用于烧结烟气脱硝的反应器。该反应器主要由烟道、喷氨格栅、整流器和反应器本体组成,反应器本体内含2~3层催化剂。

QQ截图20190320100211.jpg

图1 SCR反应器几何模型

烟道入口尺寸高1.3m,竖直烟道高13m,反应器本体高11.35m,设备总高19.65m,总宽8m,竖直烟道距反应器本体3.31m。

本文主要研究反应器内导流板及整流器对流场的影响,计算对象为反应器入口至反应器出口,不含喷氨格栅及催化剂层。

2脱硝反应器流场均布方案设计

因脱硝反应器及烟道布置受到空间、成本等因素的制约,通过增加导流板、整流器等内构件优化反应器结构的方法是目前的主流方向。

表1各方案内构件布置特点

QQ截图20190320100234.jpg

延伸阅读:

太钢烧结烟气氮氧化物超低排放技术研究

SCR烟气脱硝技术在宝钢股份4# 烧结机的应用

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