基于FLUENT的600MW锅炉机组脱硝系统结构分析

基于FLUENT的600MW锅炉机组脱硝系统结构分析

孙永春

（内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司内蒙古自治区托克托县010206）

摘要：本文通过对氮氧化合物的危害及催化还原技术的化学反应原理展开分析，采用Fluent仿真模拟数值计算软件对SCR脱硝系统反应器装置结构进行优化，对比四种不同的SCR脱硝系统结构仿真结果，得出一种最优的脱硝系统装置结构方案，为SCR脱硝系统的反应器装置结构设计提供了理论基础。

关键词：SCR脱硝系统；Fluent；气体混合装置

Abstract：Inthispaper，weanalyzethehazardsofnitrogenoxideandthereactionmechanismofcatalyticreductionofnitrogenoxides.ThestructureofSCRdenitrificationsystemisoptimizedbyFluentfluiddynamicssimulationsoftware.ThestructuredesignoftheoptimaldenitrificationsystemisobtainedbycomparingfourdifferentkindsofSCRdenitrificationsystem.

Keywords：SCRdenitrationsystem；Fluent；Gasmixingdevice；

1.氮氧化合物的危害

氮氧化物种类繁多，其中NO与NO2是最常见的大气污染物，其对于动物及植物的危害情况参见表1。

大气中NOX和挥发性有机物VOC达到一定浓度后，经过一系列光化学反应产生光化学烟雾，光化学烟雾带有刺激性、腐蚀性，会危害人的耳鼻喉从而导致呼吸系统的病变，NO2通过气相反应形成酸雨。NO为无色无味的气体，氮沉积量的增加会导致地表水的富营养化和湿地、地下水系统的酸化和毒化，生态系统遭到破坏；综上所述，消除氮氧化合物已经成为防治环境污染的重要方面之一。

1.SCR选择性催化还原的原理

SCR选择性催化还原技术原理是通过把氨水喷入烟气通道，使得氨水与通道中分布的烟气充分混合，把烟气通道流动的混合物中的NOX催化还原为对环境没有危害的氨气和水。

主要反应方程如下：

SCR脱硝系统安装位置位于空气预热器前端，SCR脱硝系统由烟气通道、氨水喷射装置、催化还原剂反应器等部件构成，流体力学反应装置模型如下图所示，喷嘴装置分两层布置安装，每层安装24根管道，每根设置三个喷射口，喷口尺寸定义为24-26mm，设计四种不同的反应器结构仿真分析方案。

不同方案的仿真结果差异如下表2：

可以看出在第2个与第3个弯头设置导流板，应能明显改善第一层催化层烟气流速的均匀，使其达到设计标准要求；而水平烟道变径段与与第1个弯头处导流板的布置位置对第一层催化剂层氨水浓度的分布均匀性有很大的影响，当喷口喷射氨水处前段没有设置导流板时，氨水浓度相对标准偏差值差额为16.05%，而设计安装了导流平板后，氨水浓度的相对标准值的偏差范围可以降低到5%，从而可以达到标准设计的要求值。综上所述，设计方案4为SCR烟气脱硝系统反应装置的最优设计方案。

3.结论

本文通过对氮氧化合物的危害及催化还原氮氧化合物的反应机理进行分析，阐述了不同浓度氮氧化合物对动植物的危害情况，采用Fluent流体力学仿真模拟软件对SCR脱硝系统反应器装置结构进行优化，对比了4种不同的SCR脱硝系统反应器装置结构方案，得出一种最优的脱硝系统装置结构方案，为SCR脱硝系统的装置结构设计提供了理论基础。

参考文献：

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