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      基于煙氣參數(shù)對SNCR還原劑霧化粒徑和噴入量的模擬優(yōu)化

      2017-02-17 12:55:19朱小明金保昇雷達王曉佳
      化工進展 2017年2期
      關鍵詞:還原劑噴槍液滴

      朱小明,金保昇,雷達,王曉佳

      (1東南大學能源熱轉(zhuǎn)換及其過程測控教育部重點實驗室,江蘇 南京 210096;2南京龍源環(huán)保有限公司,江蘇 南京210012)

      基于煙氣參數(shù)對SNCR還原劑霧化粒徑和噴入量的模擬優(yōu)化

      朱小明1,金保昇1,雷達2,王曉佳1

      (1東南大學能源熱轉(zhuǎn)換及其過程測控教育部重點實驗室,江蘇 南京 210096;2南京龍源環(huán)保有限公司,江蘇 南京210012)

      為降低煙氣參數(shù)的不均勻分布對選擇性非催化還原(SNCR)脫硝的影響,對220MW燃煤鍋爐煙氣狀態(tài)分布特征及其對脫硝效果的影響進行數(shù)值研究,同時探討了還原劑霧化粒徑和噴入量的優(yōu)化方案。研究表明,為保證還原劑在溫度窗口內(nèi)具有充足的反應時間,液滴的最佳平均粒徑隨高度而改變;此外,由于還原劑噴入?yún)^(qū)域煙氣存在旋流作用,還原劑隨煙氣向爐膛局部“富集”,導致出口NH3/NO分布不均勻。據(jù)此,提出了噴槍霧化參數(shù)的優(yōu)化策略:①對不同高度處液滴的平均霧化粒徑進行分層優(yōu)化;②在固定氨氮摩爾比下,根據(jù)旋流特征調(diào)整不同區(qū)域噴槍的流量分配。模擬結果顯示,氨氮摩爾比保持1.2時,相比電站基準工況,優(yōu)化方案能夠?qū)⒚撓趼蕪?6.8%提高到42.1%,漏氨量降低49%;此外,隨著氨氮摩爾比的增大,優(yōu)化方案體現(xiàn)出更好的脫硝效果,但是優(yōu)化程度略有降低。

      選擇性非催化還原;霧化粒徑;噴射量;模擬;優(yōu)化

      為了滿足日趨嚴格的氮氧化物(NOx)排放標準,現(xiàn)役中小型火電機組都需要進行低氮改造,同時,考慮到其改造空間小、成本支出能力低的特點,脫硝效率高的選擇性催化還原(SCR)技術的應用受到限制,而選擇性非催化還原(SNCR)技術因投資成本低、建設周期短、易于現(xiàn)有機組改造[1]而備受青睞。實際應用中,受爐膛尺寸較大,還原劑難以與NOx良好混合;煙氣在SNCR反應溫度區(qū)間(850~1100℃)內(nèi)停留時間短,反應不充分等因素制約,煤粉鍋爐SNCR技術脫硝效率普遍不足40%,如果能夠進一步提高SNCR技術的脫硝效率,其將在與低氮燃燒技術聯(lián)用的低氮改造上擁有良好的應用前景[2]。為了降低NOx排放,現(xiàn)場常用的增加還原劑噴入量的方法,不僅會提高脫硝運行成本,還可能因為氨氮分布不均而加重未反應的氨泄露問題。因此,還原劑與爐內(nèi)煙氣在溫度窗口的良好混合及足夠時間的反應[3],是提高實際脫硝效率和減少氨泄漏的關鍵。

      很多學者[4-5]在還原劑與NOx的初期混合對SNCR脫硝效果的影響上展開研究,發(fā)現(xiàn)液滴穿透能力對氣液混合和脫硝反應有著重要影響,而且脫硝率還決定于液滴分布的當?shù)販囟?。呂洪坤[6]和姜敏[7]等分別采用工程試驗和數(shù)值模擬的方法研究了電站鍋爐噴槍的霧化參數(shù)對SNCR脫硝效果的影響,并提出了各自的最佳運行條件。XIA等[8]研究發(fā)現(xiàn),鍋爐SNCR區(qū)域流場、溫度場和NO濃度場的空間分布極不均勻,噴口位置與爐內(nèi)狀態(tài)的匹配至關重要。當前,大多數(shù)研究都是統(tǒng)一地改變所有噴槍的霧化參數(shù),研究霧化壓力、液滴粒徑、流量和氨氮摩爾比(NSR)等因素對脫硝效果的影響。為了降低煙氣參數(shù)的不均勻分布對SNCR脫硝的影響,根據(jù)不同位置煙氣特征針對性地調(diào)節(jié)當?shù)厣淞鞯撵F化參數(shù)對提高SNCR脫硝效率很有必要。

      本文對某220MW煤粉鍋爐的燃燒、NOx生成及SNCR過程進行了數(shù)值模擬,探索SNCR區(qū)域流場、溫度場和出口組分場的分布特征及其對爐內(nèi)氣液混合和脫硝反應的影響,重點研究不同位置還原劑的霧化粒徑、噴入量的優(yōu)化規(guī)律,以獲得更好更經(jīng)濟的脫硝效果。

      1 模擬對象

      本文研究對象為某220MW四角切圓煤粉鍋爐,爐膛尺寸為11.92m×10.88m×42.5m,具體結構如圖1所示。該鍋爐經(jīng)空氣分級燃燒技術改造后,在主燃區(qū)上方加入分離燃盡風(SOFA)噴嘴,其中,主燃區(qū)燃燒器軸線與爐膛前、后墻夾角分別為39°和45°,SOFA噴嘴反切10°。BMCR工況下,鍋爐進口一次風、二次風(及SOFA風)速度分別為26m/s、45m/s,風溫分別為353K、583K。煤粉速度、溫度與一次風相同,給煤總量為29.2kg/s,燃料特性見表1。

      圖1 鍋爐結構、SNCR系統(tǒng)及網(wǎng)格劃分示意圖

      表1 燃料的元素分析及工業(yè)分析

      在鍋爐網(wǎng)格劃分過程中,由于爐膛四角入口速度方向與壁面形成近45°角,為了減少偽擴散,鍋爐燃燒區(qū)域橫截面采用圖1中與流動方向一致的星形網(wǎng)格[9],考慮到燃燒器入口梯度較大,對其附近網(wǎng)格進行局部加密。將燃燒與SNCR部分分開計算,取爐膛高26m截面為SNCR計算入口,由鍋爐BMCR工況下燃燒及NOx生成的數(shù)值模擬結果提供入口來流條件。為了確定滿足數(shù)值模擬計算要求的網(wǎng)格精度,采用3種不同數(shù)量的網(wǎng)格進行了網(wǎng)格無關性驗證。由表2驗證結果可知,162萬網(wǎng)格與最高精度的284萬網(wǎng)格的數(shù)值模擬結果最大相對偏差為6.53%,顯示出162萬網(wǎng)格已具備較好的計算精度。綜合更高計算準確度和運算效率的考慮,最終確定鍋爐網(wǎng)格總數(shù)為226萬,其中,SNCR部分的網(wǎng)格數(shù)為86萬。

      表2 網(wǎng)格無關性驗證結果

      電站SNCR系統(tǒng)分兩層(記為A層和B層)布置在28.5m和31.5m高度處,A層前墻和兩側(cè)墻共布置13支噴槍,B層前墻布置有5支噴槍。稀釋后質(zhì)量分數(shù)為5%的尿素溶液經(jīng)蒸汽霧化后噴入爐膛,調(diào)節(jié)霧化壓力可以改變噴槍流量和射流液滴粒徑。本文基準噴射工況與現(xiàn)場BMCR負荷運行時一致,噴槍流量為180L/h(對應于NSR=1.2),噴霧錐角約為60°,液滴平均粒徑約為200μm。研究射流特征時,液滴粒徑采用歸一化平均直徑;模擬SNCR過程時,液滴粒徑選擇Rosin-Rammler分布法則,最小直徑為30μm,最大直徑為800μm。

      2 計算模型

      鍋爐的燃燒模擬已相當成熟,本文采用Realizablek-ε模型描述氣相湍流;采用離散相模型處理煤粉顆粒,Lagrange隨機軌道模型模擬顆粒運動;采用計算單元內(nèi)顆粒源項算法進行氣固相間耦合。煤的熱解采用雙步競爭反應模型,揮發(fā)分燃燒采用混合分數(shù)-概率密度函數(shù)模型,焦炭燃燒釆用動力-擴散表面反應速率模型。爐膛壁面滿足標準壁面方程,熱交換使用第二類邊界條件,輻射傳熱使用P1模型。

      在燃燒模擬結果的基礎上預測 NOx生成,使用Beta-PDF模型計算湍流溫度/氧量脈動的影響。煤粉爐內(nèi)NOx主要是燃料型和熱力型NOx,在計算中忽略快速型NOx。其中,熱力型NOx采用拓展的Zeldovich機理描述[10],[O]和[OH]自由基選用部分平衡法計算。燃料型NOx采用De Soete模型[11]描述,假設揮發(fā)分氮以HCN和NH3的形式釋放出來,而焦炭氮則直接氧化為NO。

      尿素溶液作為還原劑的SNCR過程,根據(jù)ROTA[12]和NGUYEN[13]等提出的簡化反應機理,尿素噴霧進入爐膛后,經(jīng)過水的蒸發(fā)(沸騰)、尿素分解后與NO反應,其中,液滴采用離散相模型中的液滴傳熱、蒸發(fā)與沸騰子模型,尿素分解與SNCR過程共9步反應模型,如表3所示。尿素顆粒運動亦符合隨機軌道模型。選用渦耗散概念模型(EDC)對湍流與化學反應進行耦合。

      表3 尿素分解及簡化SNCR反應的動力學參數(shù)

      3 結果與討論

      3.1 模擬結果驗證

      為了驗證數(shù)值模擬結果的準確性,將BMCR工況下爐膛截面煙氣平均溫度和爐膛出口O2、CO2和NO體積濃度的模擬值與現(xiàn)場實際測量數(shù)據(jù)進行比對。其中,不同高度截面的平均溫度取自布置在鍋爐兩側(cè)墻觀火孔的紅外測溫儀在線示數(shù)的算數(shù)平均值;而爐膛出口煙氣組分濃度數(shù)據(jù)來自采樣點布置在省煤器出口的TR-9300型CEMS煙氣分析系統(tǒng)。由圖2可知,鍋爐BMCR工況下SOFA風上方區(qū)域各截面平均溫度的模擬值與測量值吻合得很好,而爐膛出口O2、CO2和NO的濕基濃度的模擬值分別為3.28%、13.96%和155.8×10–6,與測量值3.1%、13.78%和152×10–6相比,最大誤差為5.81%,證明了鍋爐燃燒和NOx預測模擬結果的可靠性。截面平均溫度分布顯示A層噴口位于SNCR反應理論溫度窗口下方1m左右,考慮到液滴的蒸發(fā)過程,選擇在高溫區(qū)域噴射能延長還原劑的停留時間并減少未反應NH3的泄漏[14]。

      圖2 SOFA風上方區(qū)域沿高度各截面平均溫度分布圖

      3.2 射流特性分析

      研究發(fā)現(xiàn),爐膛內(nèi)液滴穿透能力對于氣液混合和煙氣脫硝有著重要影響[4-5],而還原劑在SNCR反應窗口溫度內(nèi)的停留時間是提高脫硝率的制約因素[15]。因此,研究射流在爐膛內(nèi)的穿透和蒸發(fā)過程中受煙氣參數(shù)的影響規(guī)律及其對脫硝效果的影響,就顯得尤為重要。

      投入A層噴槍研究模擬煙氣流動下射流軌跡特征,噴槍流量為180L/h,霧化粒徑采用均一直徑300μm。圖3為射流軌跡的俯視圖,A層射流進入爐膛后,隨煙氣流動旋轉(zhuǎn)上升,穿透距離有限,且不同位置射流的軌跡和穿透深度有明顯差異。分析可知,SNCR區(qū)域爐膛內(nèi)煙氣殘余逆時針方向旋轉(zhuǎn)切圓,其對不同位置射流的影響必然存在差別。將A層噴口(除前墻中心噴口外)相對切圓旋向分為順流和逆流兩類,圖3中標識S形為順流型噴口,其噴射方向與切圓旋向夾角小于90°;N形為逆流型噴口,其噴射方向與切圓旋向夾角大于90°。

      在圖3工況下,順流型噴霧在爐膛中平均最大蒸發(fā)時間為0.42s,穿透深度為3.78m;逆流型噴霧平均最大蒸發(fā)時間為0.45s,穿透深度為1.86m??梢娛軣煔庑鞯挠绊?,順流型噴霧液滴在氣流流動的推力作用下,不斷往爐膛中心深入,穿透深度更大;而逆流型噴霧穿透能力受到削弱,要進入爐膛更深位置,必須增大其噴射動量。這對SNCR脫硝過程有著顯著影響,將在下文予以討論。

      由于煙氣在SNCR溫度窗口內(nèi)停留時間有限,而液滴完全蒸發(fā)后與煙氣混合、反應必須保證充足的反應時間0.3~0.5s[16-17],可見,液滴的蒸發(fā)時間不能過長。王海濤等[18]研究發(fā)現(xiàn),對高溫煙氣中液滴蒸發(fā)速度影響最大的因素是其霧化粒徑,選取受煙氣旋流影響相對較小的前墻中心噴口進行不同粒徑液滴蒸發(fā)的模擬研究。就對溫度十分敏感的SNCR反應而言,射流特性研究必須考量液滴蒸發(fā)時的當?shù)販囟葼顩r[5]。圖4為基準流量180L/h,不同粒徑工況下,A、B層前墻中心噴口液滴當?shù)販囟扰c蒸發(fā)時間的聯(lián)合分布。從A層噴口來看,粒徑小的液滴剛性差,穿透能力不足,還原劑滯留在外圍低溫區(qū);相反,粒徑大的液滴,剛性強,還原劑能夠深入主流高溫區(qū),但是蒸發(fā)時間明顯增加[7];粒徑增大到500μm時,不少液滴的當?shù)販囟纫呀?jīng)超過溫度窗口的上限,甚至有部分液滴在溫度窗口內(nèi)未能完全蒸發(fā)而“逃逸”到下游低溫區(qū)。圖4(b)中,B層噴口不同粒徑液滴的當?shù)販囟日w較低,而向低溫區(qū)域的“逃逸”現(xiàn)象更加明顯。對于不同高度的射流,其進入爐膛后隨煙氣在溫度窗口內(nèi)的平均停留時間存在差別,A、B層液滴應當具有不同的最佳平均粒徑。比較而言,A層射流在溫度窗口內(nèi)停留時間更久,液滴獲得更長的蒸發(fā)時間,可見,A層射流適應較大粒徑的液滴。

      圖3 A層射流蒸發(fā)軌跡俯視圖

      圖4 基準流量下,A、B層前墻中心噴口不同粒徑液滴的當?shù)販囟扰c蒸發(fā)時間的聯(lián)合分布

      3.3 脫硝模擬及優(yōu)化

      現(xiàn)場BMCR工況下投用A、B兩層18支噴槍,噴槍為基準工況參數(shù)。圖1中,將出口截面按與旋流的相對方向分為順流側(cè)出口和逆流側(cè)出口(爐內(nèi)空間分別對應順流側(cè)和逆流側(cè))。圖5給出了BMCR工況下出口NO和NH3濃度分布云圖,可以看出,兩側(cè)出口污染物濃度存在很大偏差:順流側(cè)出口NO體積流量占NO總流量的33.8%,NH3體積流量占NH3總流量的75.9%。由射流軌跡可知,受煙氣旋流影響,還原劑隨煙氣旋轉(zhuǎn)上升過程中,會從逆流側(cè)向順流側(cè)“富集”。在順流側(cè),NO大量被還原,出口NO濃度較小;對于該側(cè)S形射流,穿透能力強,其中粒徑較大的液滴停留時間久,更容易隨煙氣進入到下游區(qū)域,造成該側(cè)出口氨泄漏較多。逆流側(cè)還原劑的流失,削弱了當?shù)孛撓跄芰?,出口未反應的NO較多;該側(cè)少量氨泄漏主要由于N形射流穿透能力受到抑制,NH3滯留在近壁面區(qū)并被煙氣裹挾至爐膛頂部而漏失。煙氣旋流導致的不同位置脫硝效果的差異,恰恰體現(xiàn)了SNCR中根據(jù)噴槍位置調(diào)整還原劑噴入量的必要性。

      圖5 基準噴射工況下出口NO與NH3的體積分數(shù)

      為了促進SNCR脫硝的氣液混合、反應過程與爐膛內(nèi)流場、溫度場和組分場的良好耦合,對不同位置射流的霧化參數(shù)分布提出兩步優(yōu)化策略:①基于不同高度射流液滴蒸發(fā)時間的差別,對A、B兩層液滴的平均霧化粒徑進行分層優(yōu)化;②基于爐膛內(nèi)煙氣旋流對脫硝效果的影響,在固定氨氮摩爾比下,調(diào)整順流側(cè)和逆流側(cè)噴槍的流量分配。

      圖6(a)中,保持噴槍流量為180L/h,液滴平均粒徑統(tǒng)一地從100μm增加到500μm時,脫硝率先增加后降低,漏氨量則先降低后逐漸升高。小液滴穿透能力弱,只能還原近壁面區(qū)的NO,導致系統(tǒng)還原率較低和未反應的氨泄漏嚴重。粒徑大的液滴,穿透能力強,能進入到爐膛中心區(qū)域,但可能高溫氧化生成NO;蒸發(fā)時間的增加會導致液滴在SNCR溫度區(qū)間沒有完全蒸發(fā),脫硝反應不充分,還原率降低,而其在下游釋放還會造成氨逃逸量增加,尤其對上層射流更為嚴重,這在YANG等[19]的脫硝試驗結果中得到驗證。綜合來看,平均粒徑300μm的液滴在穿透能力和蒸發(fā)時間上的平衡最佳,獲得較好的脫硝效果。以統(tǒng)一平均粒徑300μm為優(yōu)化基準,調(diào)整A、B層液滴的霧化平均粒徑(A層液滴設以較大粒徑),通過數(shù)值模擬,確定本文最佳粒徑優(yōu)化方案為:A層平均粒徑300μm,B層為200μm,其脫硝率相比統(tǒng)一平均粒徑300μm方案略有提升,且氨泄漏量明顯減少。

      以分層粒徑最佳優(yōu)化方案為基礎進行射流流量優(yōu)化,定義某氨氮摩爾比下的逆流側(cè)當量流量比為逆流側(cè)噴槍流量與基準流量(NSR=1.2時為180L/h)之比。圖6(b)中,當從0.88增加到1.67時,脫硝率先有所增加后逐漸降低,漏氨量則先減少后顯著增加。適量增大(<1.4)時,對N形噴口較多的逆流側(cè),液滴穿透能力不足的情況得到改善,更多還原劑進入到爐膛較深處與NO反應,同時,還原劑向順流側(cè)的“富集”弱化了該側(cè)射流量減少的影響,系統(tǒng)總還原率提高;另一方面,煙氣旋流致使部分射流在溫度窗口的軌跡延長、停留時間增大,最終出口氨泄漏量稍有降低。當>1.4時,大量的還原劑在逆流側(cè)滯留、漏失,而順流側(cè)由于還原劑量過低,脫硝能力不足,導致系統(tǒng)總的脫硝效率下降。

      圖6 不同噴射工況下脫硝率和漏氨量的變化曲線

      圖7 優(yōu)化噴射工況下出口NO與NH3的體積分數(shù)

      3.4 氨氮摩爾比的影響

      為了減少NOx排放量,電站現(xiàn)場通常會依據(jù)經(jīng)驗,沿用噴槍其他基準參數(shù),增加還原劑的噴入量,亦即提高SNCR反應的氨氮摩爾比。圖8中,隨著NSR增大,系統(tǒng)還原率提高,模擬結果與測量值吻合較好;而漏氨量也隨之增加。過量的氨泄漏存在腐蝕尾部煙道受熱面,造成空氣預熱器堵塞的風險,且可能影響到下游脫硫工藝的效果[20]。實際應用中,該電站基準噴射工況下漏氨量高達(25~30)× 10–6(6%氧量),受氨泄漏偏多的影響,一方面會定期停爐吹掃清灰,同時調(diào)理脫硫塔漿液氨氮濃度,另一方面會限制還原劑的噴入總量,并尋求降低氨逃逸的運行調(diào)整。經(jīng)過分層粒徑、兩側(cè)流量優(yōu)化(取固定值1.25),液滴蒸發(fā)后與煙氣能夠更好地混合、反應,在同等NSR下,優(yōu)化方案脫硝效率更高且氨泄漏量明顯降低。圖8中,優(yōu)化效果隨著NSR增大呈現(xiàn)出下降的趨勢。因為還原劑噴射總量的增加,延長了蒸發(fā)時間,提高了射流穿透能力,從而減弱了流量優(yōu)化的效果(即最佳方案趨近于1)??偟膩砜?,基于煙氣參數(shù)對不同位置射流粒徑和噴入量的優(yōu)化,能夠在保證一定脫硝率的同時,降低還原劑的消耗量,減少氨漏失。

      圖8 SNCR系統(tǒng)脫硝率和漏氨量隨NSR的變化曲線

      4 結論

      從對脫硝效果影響的角度分析了大型四角切圓鍋爐SNCR區(qū)域流場、溫度場和出口組分濃度的分布特征,據(jù)此對還原劑射流的霧化粒徑、流量等參數(shù)進行了模擬優(yōu)化。得出以下結論。

      (1)在爐膛內(nèi)逆時針旋轉(zhuǎn)氣流影響下,S形射流穿透能力增強,N形射流穿透能力受到抑制;還原劑隨煙氣向爐膛順流側(cè)“富集”,爐膛內(nèi)氣液混合、反應后,出口氨氮分布不均,系統(tǒng)脫硝效果受到影響。

      (2)增大液滴霧化粒徑能夠提高其穿透能力,但會延長蒸發(fā)時間。為了保證液滴完全蒸發(fā)后具有充足的反應時間,其最佳平均粒徑隨高度而改變。300μm/200μm的A/B分層平均粒徑優(yōu)化方案,相比統(tǒng)一平均粒徑下的最佳方案,氨泄漏量明顯減少。

      (3)固定還原劑總噴入量,適當增加逆流側(cè)流量,有助于緩解還原劑向順流側(cè)“富集”的影響:系統(tǒng)還原率升高,氨泄漏量降低。當逆流側(cè)流量增加到一定程度后,該側(cè)還原劑反應不完全,而順流側(cè)還原劑量不足,導致脫硝率降低。

      基于煙氣參數(shù)的還原劑霧化粒徑和噴入量的優(yōu)化方案改善了還原劑與NO的混合、反應條件,在相同NSR下,獲得了更好的脫硝效果,但是優(yōu)化程度隨NSR的增大而略有降低。

      [1] 顧衛(wèi)榮,周明吉,馬薇. 燃煤煙氣脫硝技術的研究進展[J]. 化工進展,2012,31(9):2084-2092. GU W R,ZHOU M J,MA W. Technology status and analysis on coal-fired flue gas denitrification [J]. Chemical Industry and Engineering Progress,2012,31(9):2084-2092.

      [2] 溫智勇,胡敏,楊玉,等. 聯(lián)合空氣分級與 SNCR 在 300MW 鍋爐上的應用[J]. 浙江大學學報(工學版),2014(1):63-69. WEN Z Y,HU M,YANG Y,et al. Application of air staging combined with SNCR on 300MW boiler [J]. Journal of Zhejiang University(Engineering Science),2014(1):63-69.

      [3] 李維成,李振山,蔡寧生. 選擇性非催化還原化學機制簡化與沉降爐內(nèi)反應流動的數(shù)值模擬[J]. 中國電機工程學報,2010(14):68-76. LI W C,LI Z S,CAI N S. Mechanism reduction and computational fluid dynamic simulation of selective non-catalytic reduction reacting flow in drop tube furnace[J]. Proceedings of the CSEE,2010(14):68-74.

      [4] SHIN M S,KIM H S,JANG D S. Numerical study on the SNCR application of space-limited industrial boiler[J]. Applied Thermal Engineering,2007,27(17):2850-2857.

      [5] 王智化,呂鈺,何沛,等. 410t/h 燃煤鍋爐選擇性非催化還原氣液混合特性的數(shù)值研究[J]. 中國電機工程學報,2009(20):60-65. WANG Z H,Lü Y,HE P,et al. Numerical study of mixing characteristic between flue and droplet at 410t/h coal-fired boiler SNCR system [J]. Proceedings of the CSEE,2009(20):60-65.

      [6] 呂洪坤,楊衛(wèi)娟,周俊虎,等. 化學計量比、霧化壓力對電站鍋爐 SNCR 脫硝的影響[J]. 化工學報,2008,59(11):2898-2903. LV H K,YANG W J,ZHOU J H. Impact of NSR and atomization pressure on SNCR used in power plant boiler [J]. Journal of Chemical Industry and Engineering,2008,59(11):2898-2903.

      [7] 姜敏,金保昇,周英貴,等. 300MW 燃煤鍋爐 SNCR 過程的數(shù)值模擬[J]. 東南大學學報(自然科學版),2012,42(4):691-695. JIANG M,JIN B S,ZHOU Y G,et al. Numerical simulation of SNCR in a 300 MW pulverized-coal boiler[J]. Journal of Southeast University(Natural Science Edition),2012,42(4):691-695.

      [8] XIA Z H,LI J,WU T T,et al. CFD simulation of MSW combustion and SNCR in a commercial incinerator[J]. Waste Management,2014,34(9):1609-1618.

      [9] GUO J J,LIU Z H,WANG P,et al. Numerical investigation on oxy-combustion characteristics of a 200MWetangentially fired boiler[J]. Fuel,2015,140:660-668.

      [10] 方慶艷,汪華劍,陳剛,等. 超超臨界鍋爐磨煤機組合運行方式優(yōu)化數(shù)值模擬[J]. 中國電機工程學報,2011,31(5):1-6. FANG Q Y,WANG H J,CHEN G,et al. Optimal simulation on the combination mode of mills for an ultra-supercritical utility boiler[J]. Proceedings of the CSEE,2011,31(5):1-6.

      [11] DE SOETE G G. Overall reaction rates of NO and N2formation from fuel nitrogen[C]//15th Symposium (International) on Combustion. Elsevier,1975,15(1):1093-1102.

      [12] ROTA R,ANTOS D,ZANOELO E F,et al. Experimental and modeling analysis of the NOxOUT process[J]. Chemical Engineering Science,2002,57(1):27-38.

      [13] NGUYEN T D B,LIM Y I,KIM S J,et al. Experiment and computational fluid dynamics(CFD)simulation of urea-basedselective non-catalytic reduction (SNCR) in a pilot-scale flow reactor[J]. Energy & Fuels,2008,22(6):3864-3876.

      [14] MODLINSKI N. Numerical simulation of SNCR (selective non-catalytic reduction) process in coal fired grate boiler[J]. Energy,2015,92:67-76.

      [15] 黃鎮(zhèn)宇,孫勇,陳豐,等. 125MW 電站煤粉鍋爐 SNCR 試驗研究[J]. 浙江大學學報(工學版),2012,46(10):1778-1783. HUANG Z Y,SUN Y,CHEN F,et al. Experimental research on SNCR applied in 125 MW power plant boiler[J]. Journal of Zhejiang University(Engineering Science),2012,46(10):1778-1783.

      [16] AYOUB M,IRFAN M F,YOO K S. Surfactants as additives for NOxreduction during SNCR process with urea solution as reducing agent[J]. Energy Conversion and Management,2011,52(10):3083-3088.

      [17] NIU S,HAN K,LU C. An experimental study on the effect of operating parameters and sodium additive on the NOxOUT process[J]. Process Safety and Environmental Protection,2011,89(2):121-126.

      [18] 王海濤,楊衛(wèi)娟,周俊虎,等. 液滴在高溫氣流中蒸發(fā)混合特性計算分析[J]. 浙江大學學報(工學版),2011,45(5):878-884. WANG H T,YANG W J,ZHOU J H,et al. Calculation and analysis on evaporation and mixing characteristics of droplets in high temperature flue [J]. Journal of Zhejiang University (Engineering Science),2011,45(5):878-884.

      [19] YANG W J,ZHOU Z J,ZHOU J H,et al. Application of hybrid coal reburning/SNCR processes for NOxreduction in a coal-fired boiler[J]. Environmental Engineering Science,2009,26(2):311-318.

      [20] 沈伯雄,韓永富,劉亭. 氨選擇性非催化還原煙氣脫硝研究進展[J].化工進展,2008,27(9):1323-1327. SHEN B X,HAN Y F,LIU T. Development of flue gas denitrification using NH3selective non-catalytic reduction[J]. Chemical Industry and Engineering Progress,2008,27(9):1323-1327.

      The simulative optimization of atomization diameter and spray flux of reductant based on fume parameters in selective non-catalytic reduction(SNCR)process

      ZHU Xiaoming1,JIN Baosheng1,LEI Da2,WANG Xiaojia1
      (1Key Laboratory of Energy Thermal Conversion and Control of Ministry of Education,Southeast University,Nanjing 210096,Jiangsu,China;2Nanjing Longyuan Environmental Corporation,Nanjing 210012,Jiangsu,China)

      To reduce the effect of unevenly-distributed fume parameters on the selective non-catalytic reduction (SNCR),the state distribution of fume and its effect on the NOxremoval efficiency of a 220 MW coal fired boiler were numerically studied. Meanwhile,the optimization methods for atomization diameter and spray flux of reductant were discussed. It is found that the most suitable average diameter of spray drops varies at different heights to guarantee the sufficient reaction time of SNCR process in the temperature window. Furthermore,a whirl flow remains in the SNCR area,along with which reductants are enriched to partial furnace,thus causing an uneven distribution of NH3/NO at the outlet. Accordingly,optimization strategies of atomization parameters are proposed:①Optimizing the average diameter of spray drops at different heights by layer;②Adjusting the distribution of spray flux in different regions according to the whirlwind characters under certain fixed molar ratio of NH3/NO. The simulation results indicate that the optimization plan can promote NOxremoval efficiency to 42.1% from 36.8% and reduce NH3slip by 49% compared to those of fiducial injection condition at the powerplant under a NH3/NO molar ratio of 1.2. In addition,the optimization method gains preferred denitration results under higher NH3/NO molar ratios,while the effects of optimization slightly descend simultaneously.

      selective non-catalytic reduction;atomization diameter;spray flux;simulation;optimization

      X511

      :A

      :1000–6613(2017)02–0720–08

      10.16085/j.issn.1000-6613.2017.02.044

      2016-06-20;修改稿日期:2016-08-02。

      江蘇省科技成果轉(zhuǎn)化專項資金項目(BA2015083)。

      朱小明(1993—),男,碩士研究生,研究方向為煤粉鍋爐燃燒及脫硝過程的數(shù)值模擬和工程試驗。E-mail:xmzhu@seu.edu. cn。聯(lián)系人:金保昇,教授,博士生導師,研究方向為煤和生物質(zhì)發(fā)電技術及其相關的氣固流動和熱質(zhì)傳遞。E-mail:bsjin@seu.edu.cn。

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