循环流化床锅炉SNCR反应机理与脱硝特性数值模拟

Chemkin软件主要参数为：停留时间1.2s，反应温度740一1140℃，NO体积分数100 x 10-6，NH3体积分数120x10-6 ，O2体积分数3%。图2为简化机理和复杂机理在Chemkin软件里的模拟结果。

图2 2种机理反应器出口NO,NH3体积分数计算结果

由图2可知，简化机理与复杂机理的模拟结果整体趋势保持一致。在920一1 040℃，2种机理对反应器出口NO体积分数的计算结果接近;该温度区间以外，简化机理的计算结果偏高。当温度低于920℃时，简化机理对反应器出口NH3体积分数计算结果偏高，随着温度的升高，与模拟结果的差距越来越小。因此，采取简化机理对SNCR脱硝过程的模拟在工程应用范围内具有一定的准确性。

2物理模型和计算模型

循环流化床锅炉的旋风分离器内烟气温度在800~950℃时，适合SNCR脱硝反应进行，且旋风分离器内烟气扰动强烈，具有三维强旋转和高度湍流的特性，能促使喷射进入的还原剂与烟气均匀混合。

本文采用Fluent软件对旋风分离器内部流场、还原剂与烟气混合过程以及各种因素对SNCR反应的影响进行模拟，并提出如下简化假设:

①分离器内烟气是不可压缩流体，其流动为稳定常态流动;

②刚进入分离器的气流速度是均匀的;

③烟气成分由H2O,O2,CO2,N2和NO构成;

④分离器底部的排料口无烟气流出;

⑤忽略旋风分离器内颗粒燃烧和固体颗粒对烟气流动的影响。

旋风分离器计算区域具有较高的不规则性，为提高网格质量，将整个计算域划分成多个子区域，包括进气管、旋风筒直筒段、锥形筒段和出气管4部分。为了对计算区域划分六面体非结构化网格，减小网格整体偏斜程度，将进气管区域尖端切掉一小部分。旋风分离器结构参数见表1。

表1旋风分离器结构参数

根据表1，利用Gambit建模和划分网格结果如图3所示。

(a)主视图

(b)俯视图

图3旋风分离器计算域及网格划分

网格总数为380000，网格的尺寸扭曲率不超过0. 5，扭曲率越小表示网格质量越高。网格多次加密后计算结果变化不大，因此认为网格质量和无关性都可以接受。

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