计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)是通过计算机数值计算和图像显示,对包含有流体流动和热传导等相关物理现象的系统所做的分析。针对目前环保公司所做的脱硫、脱硝等烟气流场、温度场、烟气成分具有很高的参考价值。
河北纽思泰伦环保科技有限公司针对脱硫、脱硝实例及经验专门成立模拟公司,覆盖烟气脱硫、炉内脱硝(SNCR)、炉外脱硝(SCR)等行业。现浅析市场上常用的两种脱硝方法的CFD模拟。
SNCR脱硝流场CFD模拟
SNCR技术的脱硝效率,如何选择喷嘴的类型和布置喷嘴的位置是SNCR技术的关键。
为确定喷嘴的类型和布置喷嘴的位置,需对锅炉燃烧进行模拟,模拟工作分为:
通过耦合化学动力学的CFD模型,模拟了锅炉内的烟气流场、温度场、烟气成分,并与运行参数对比,验证模型的可靠性。
综合考虑温度、流场和组分分布对SNCR反应的影响,根据炉膛具体结构,选择合适的还原剂喷射位置及确定合适的还原剂喷射雾化参数:
(1)通过冷态模拟得到喷射位置及喷射雾化参数是否满足设计值;
(2)进一步通过模拟喷入NH3或尿素与NOx反应的过程,检验喷射位置及喷射雾化参数是否满足设计值;寻找喷入NH3或尿素最佳的数值,既可以达到良好的NOX脱除效果同时保证NH3的逃逸率最小。
SCR脱硝流场CFD模拟
在SCR脱硝系统中,流场的速度分布,氨气和氮气的混合均匀性,直接决定了催化剂脱除氮氧化物的效率,因此需要对SCR反应器外形结构,入口烟道尺寸,导流板的设置情况及烟道转弯直径等方面进行优化设计。
(1)SCR反应器全三维建模,精确网格划分,并根据多个实际项目经验对烟道外部轮廓优化布置。
(2)根据不同烟道类型设计导流板组,确保流场速度均匀,无漩涡回流死区,并尽量使系统压损最小。
(3)根据烟道长度,混合距离,进行喷氨格栅(AIG)及静态混合器设计优化,确保混合效果均匀。
(4)整流格栅优化设计。
(5)根据流场模拟等参数对流场进行全面分析,主要内容包括:速度场分布,氨氮摩尔比分布,沿程压力损失,入射角角度,温度偏差,流场迹线,喷氨流线等。