火電廠燃燒鍋爐超低排放流場(chǎng)優(yōu)化分析及工藝研究.pdf

1、霧霾已成為我國(guó)北方冬季揮之不去的陰影，嚴(yán)重影響人們的身心健康，燃煤排放是造成霧霾的罪魁禍?zhǔn)字弧ｋm然煤炭燃燒污染物減排機(jī)理研究已非常成熟，各種減排措施也較為完善，但是在具體實(shí)施過程中卻不盡人意，究其緣由，主要是減排工藝研究和實(shí)施過程不夠精致，再加之系統(tǒng)穩(wěn)定性不高，造成污染物超標(biāo)排放。
　　本文針對(duì)20余處火電廠燃煤鍋爐煙氣超低排放工程實(shí)施案例中抽化出的共性工藝及系統(tǒng)可靠性問題進(jìn)行研究，主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)在SCR脫

2、硝系統(tǒng)中首層催化劑入口處煙氣流場(chǎng)和氨濃度分布情況是影響脫硝效率的關(guān)鍵因素，為提高其煙氣流場(chǎng)和氨濃度的均勻性，需對(duì)AIG上游的煙道進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。本文基于CFD數(shù)值模擬結(jié)合工程案例對(duì)AIG上游異徑煙道內(nèi)的不同導(dǎo)流板布置進(jìn)行研究得到優(yōu)化煙道布置方案，針對(duì)異徑煙道需在其入口、出口布置非均勻?qū)Я靼?，在其上游添加直型引流板、下游添加直型整流板，確定額定煙氣量下導(dǎo)流板位置、結(jié)構(gòu)、尺寸等的優(yōu)化配置方案。
　　(2)在SCR脫硝過程中使煙氣溫度保持

3、在催化劑最佳活性溫度窗口是延長(zhǎng)催化劑壽命和提高脫硝效率的有效方式，為此需保持煙氣溫度并使流場(chǎng)分布均勻。本文基于CFD數(shù)值模擬分析，通過設(shè)置省煤器高溫段煙氣旁路，將高溫?zé)煔馀c省煤器出口低溫?zé)煔饣旌希够旌蠠煔獾臏囟冗_(dá)到催化劑的最佳反應(yīng)溫度區(qū)間。旁路煙道與主煙道的接口布置形式，是高低溫?zé)煔獬浞只旌系年P(guān)鍵。通過對(duì)包括圓柱形旁路煙道插入主煙道方案、矩形旁路煙道插入主煙道方案、文丘里喉管方案、靜壓箱方案等典型布置方案進(jìn)行大量數(shù)值模擬研究，借鑒“靜

4、壓箱”原理，確定了主煙道接口處上側(cè)、左右兩側(cè)布置與旁路煙道等高“Π”形靜壓箱煙道方案。
　　(3)在濕法脫硫系統(tǒng)中維持煙氣與漿液“氣-液”平衡是提高脫硫效率的關(guān)鍵控制要素，本文基于CFD數(shù)值模擬，對(duì)脫硫系統(tǒng)及內(nèi)部構(gòu)件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，研究設(shè)置漿池分區(qū)裝置、湍流強(qiáng)化裝置、塔壁增效裝置，并對(duì)脫硫塔內(nèi)部的氣液兩相流動(dòng)情況進(jìn)行數(shù)值模擬，實(shí)現(xiàn)脫硫系統(tǒng)的勻質(zhì)增效。數(shù)值模擬結(jié)果顯示，脫硫塔內(nèi)開啟噴淋后在湍流強(qiáng)化裝置、塔壁增效裝置和噴淋層的聯(lián)合作用下

5、，消除了煙氣偏流現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了煙氣流場(chǎng)的均布。
　　(4)為保障脫硫系統(tǒng)可靠運(yùn)行，需在脫硫塔入口設(shè)置保護(hù)措施，防止因煙氣溫度突升燒毀脫硫系統(tǒng)。本文基于CFD數(shù)值模擬，建立包含減溫水噴射、湍流混合、傳熱傳質(zhì)等過程的數(shù)值模擬方法，通過計(jì)算分析煙道內(nèi)噴水冷卻后的煙氣溫度分布情況，確定噴嘴的最優(yōu)布置形式，保障脫硫系統(tǒng)的可靠達(dá)標(biāo)運(yùn)行。
　　(5)超低排放系統(tǒng)各處理單元之間的聯(lián)絡(luò)煙道內(nèi)的流場(chǎng)特性對(duì)其下游處理單元的達(dá)標(biāo)提效具有重要影響。引風(fēng)

6、機(jī)出口至WGGH間聯(lián)絡(luò)煙道（方圓節(jié)煙道）加裝導(dǎo)流板后換熱管區(qū)域煙氣充滿度大幅提高使得換熱效果達(dá)到設(shè)計(jì)要求。脫硫塔出口至濕式靜電除塵器入口間聯(lián)絡(luò)煙道（雙向異徑煙道）加導(dǎo)流板后使得WESP極板區(qū)域煙氣分布均勻，工程應(yīng)用中應(yīng)對(duì)WESP入口煙氣均布偏差系數(shù)和氣流方向性均做考察。
　　基于協(xié)同理論系統(tǒng)考慮減排要素，基于大量工程案例不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)各子系統(tǒng)及各組件并進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化配置，對(duì)各工程進(jìn)行實(shí)地測(cè)量驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案，通過對(duì)所測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行橫向、縱向綜

7、合分析總結(jié)規(guī)律發(fā)現(xiàn)問題，以反饋至下個(gè)工程方案的設(shè)計(jì)再優(yōu)化，不斷改進(jìn)，在周而復(fù)始過程中力求極致。本文研究成果已在20余個(gè)燃煤電廠的大氣污染物處理工程得到應(yīng)用，系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到預(yù)期要求。
　　該研究方案在山西某電廠＃1機(jī)組超低排放改造工程得到實(shí)施。據(jù)《山西某電廠#1機(jī)組廢氣污染源現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)報(bào)告》報(bào)告顯示NOx排放濃度在10～14mg/Nm3，SO2排放濃度在16～19mg/Nm3。研究表明，本文研究成果經(jīng)得起工程檢驗(yàn)，各項(xiàng)指標(biāo)