流化床流动和燃烧特性对SNCR脱硝的影响研究

由图10可以看出,从第1到第3层喷氨位置,随着相对不均匀系数增加,脱硝效率逐渐下降,说明一般情况下氨氮混合越均匀,脱硝效率越高｡但图9中第4层喷氨时的相对不均匀系数近似等于方案1,并低于方案2､方案3,但是脱硝效率却最低,这可能是由于第4层喷氨口位置低于旋风分离器烟气排出管的底端(z=19.2m),使得部分NH3进入旋风后直接从排气管排出而造成氨逃逸量增大､脱硝效率降低｡当采用第1列喷氨时,发现不均匀系数大大降低,同时脱硝效率也高于第1到第4层喷氨,这说明NO通量沿着z轴方向分布比较均匀,采用按列喷氨能够使NH3与NO混合更均匀,因此脱硝效率更高｡下面以第1列为喷氨为基础来研究其它喷氨工况｡

3.5喷氨点操作参数对脱硝效率的影响

3.5.1不同喷射角度对SNCR脱硝效率的影响

以氨溶液射流由喷口处垂直喷入水平烟道的角度为零度,以向烟气来流方向偏转的角度为喷射角度,来计算采用第一列喷氨,氨氮比1.2,喷射角度分别为0°､20°､40°和60°下的反应情况｡

由图11可知,随着角度增加,相对不均匀系数逐渐上升,脱硝效率逐渐降低｡说明随着角度增大,NH3和NO混合均匀性变差,脱硝效率降低,这是由于氨溶液射流垂直喷入烟道内时的穿透性最强,当垂直入射且氨氮比为1.2时,此时的射流速度能将氨溶液送至NOx浓度较高的区域,使得氨氮相对混合较好,脱硝效率较高｡

3.5.2不同氨氮摩尔比对SNCR脱硝效率的影响

图12采用第1列垂直入射喷氨,并采用不同氨氮比NSR时的脱硝效率和氨逃逸率

因为喷口大小和氨溶液浓度一定,所以随着NSR增大,喷入的还原剂增多,喷射速度变快｡NSR大于1.2后漏氨量加速增大,一方面是由于过量喷氨,另一方面也可能是由于氨溶液射速较高,穿过了较高通量NO区域,使得不均匀系数增加,漏氨量增加速度大于脱硝效率增加速度｡在保证脱硝效率的前提下,为减少漏氨量应选择合适的氨氮比｡

4结论

通过对75t/h循环流化床锅炉80%负荷下的炉膛和旋风分离器内的流动､燃烧及SNCR脱硝过程的数值模拟,研究了循环流化床锅炉炉膛和旋风分离器内颗粒气固流动特性､燃烧特性和NOx生成特性,并研究了不同喷氨位置､喷射角度和氨氮摩尔比对NOx还原率的影响,得到以下结论:

(1)本研究所采用的数学模型能够较好的预测75t/h循环流化床炉内的颗粒流动和煤燃烧过程｡模拟结果显示炉内有浓相区和稀相区,且有明显的环-核流动结构;

(2)旋风分离器入口的NOx通量是不均匀的,因此不同喷氨方式对于氨氮的混合均匀性有很大影响;

(3)当分别采用不同喷氨位置时,发现不同喷射位置对旋风分离器入口截面和烟气出口截面的氨氮摩尔比的不均匀系数有很大影响,当采用第一列喷氨不均匀系数最低,脱硝效率最高;

(4)氨溶液的入射角度不同对不均匀性系数和脱硝效率有影响｡当NSR=1.2,氨溶液采用垂直入射时,氨氮混合效果最好,脱硝效率最高;

(5)NSR越高,脱硝效率越高,漏氨量越大,综合考虑氨泄漏的危害和国家环保法规,该循环流化床锅炉运行中NSR应控制在1.2以内｡

文献信息

王威,金保昇,王晓佳,张勇.流化床流动和燃烧特性对SNCR脱硝的影响研究[J].热能动力工程,2016,06:66-73+124-125.

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