(本节案例目录)
一、SCR脱硝
1. 锅炉炉外SCR脱硝
2. 船用柴油机SCR脱硝
3. 车用柴油机SCR脱硝(催化消声器)
二、各类气体除尘
1.湿式电除尘器
2.布袋除尘器
3.文丘里洗涤器
三、半干法脱硫
四、省煤器
一、SCR脱硝
1. 锅炉炉外SCR脱硝
该设备为某大功率机组SCR脱硝反应器,左侧为锅炉,过渡段烟道中下部为喷氨格栅层;反应器主体中、下部位置设2层催化剂;在过渡段烟道的两个拐角和扩张区均设有导流板和整流装置。由以下为部分模拟结果可见,流场优化前气流大幅度偏向右侧且有漩涡;优化后的气流在主箱体内非常均匀,能够达到相关规范要求。

<几何模型> <优化后的烟气速度场>
<优化后的氨气浓度场> <烟气压力场>
2. 船用柴油机SCR脱硝
本案例中设备中部为2层催化剂层,左侧为柴油机尾气进口,进口转到直段以后设置整流装置,整流装置后方为氨水喷嘴,沿管道轴向喷射。由流速图可见,烟气流速在进入首层催化剂前已比较均匀;由雾滴浓度场图可见,氨水雾滴在进入首层催化剂前已基本蒸发完毕。

<烟气流线图>- 颜色代表停留时间

<优化后的烟气速度场>

<烟气温度场>- 纵向截面

<雾滴浓度场> -纵向截面
下面的视频,是上图的“雾滴分布浓度场”随时间动态变化的过程;通过这个过程,我们可以更直观地了解雾滴相-主浓度区的运动、逐渐蒸发、消亡的过程。
<船用scr-雾滴浓度场分布>-动态视频
3. 车用柴油机SCR脱硝(催化消声器)
催化消声器主要用于汽车尾气处理,是集气体净化、气体减噪等多功能于一体的设备。一般情况下,设备前部设置曲面造型多孔盘片将会有利于降低气动噪音;而尾气净化(即NOx脱除),则依赖于尿素溶液喷雾蒸发和后部催化剂层的共同作用下的SCR反应工艺。下面为给某柴油发动机配套的催化消声器的流场结果简图:

<烟气流线图>

<喷雾轨迹分布>
二、各类气体除尘
1. 湿式电除尘器
以下各图,为某立式、管式电厂烟气湿式静电除尘器的部分模拟和优化结果。设备为上进口。可见,导流优化前,烟气在电场区右侧形成高速射流,极不均匀;导流优化后的整个电场区烟气速度非常均匀,效果良好。

<烟气速度场>--中截面
(未加导流措施)

<烟气速度场>--中截面
(已加导流措施)

<烟气速度场>--电场中部水平截面
(已加导流措施)
2. 布袋除尘器
本案例设备为对称4室组合型布袋除尘处理器,左下方为气体进口,烟气在进口处遇挡板后上下分流进入中箱体,并逐渐进入滤袋区,最后烟气全部在滤袋内通过花板孔进入上箱体,并往左上方出口排出。以下为部分模拟结果:

<几何模型> <烟气压力场>- 滤袋横截面

<烟气速度场>- 滤袋横截面 <烟气速度场>- 无滤袋横截面
3. 文丘里洗涤器
文丘里洗涤器属于湿法除尘器,也叫洗涤式除尘器,是通过含尘气体与液滴或液膜的接触、撞击等作用,使尘粒从气流中分离出来的设备。这种工艺既能净化废气中的固体颗粒污染物,也能脱除气态污染物(气体吸收),同时还能起到气体降温的作用。设备为上进口,喉口处上下两层喷嘴。以下各图和视频,为某内喷式文丘里洗涤器的部分模拟结果;

<烟气速度场>-竖向中截面 <喷雾颗粒分布>-单侧喷嘴

<雾滴浓度场>- 2层喷嘴截面 <雾滴浓度场>- 竖向中截面
下面的视频,是上图的“雾滴浓度场”随时间动态变化的过程;通过这个过程,我们可以更直观地了解雾滴相在设备中下降、逐渐均化的过程。
<文丘里洗涤-雾滴浓度动态变化>-动态视频
三、半干法脱硫
半干法脱硫较多被用于小烟气量的锅炉尾气处理,塔内高浓度灰的重力势能,是影响气流均布的最关键因素。气固两相流的优化目标,是在塔内形成高浓度灰循环后,怎样保持各文丘里上方气速及灰浓度的均衡,以避免掉灰、塌床等情况发生。本案例设备为某中等功率机组半干法脱硫处理器,下部为烟气进口,7个文丘里整流孔呈6边形中心对称排列;文丘里上方、右侧为两个循环灰进口。案例的模拟结果大致如下:

<几何模型> <烟气速度场>- 中截面

<循环灰浓度场>- 中截面 <烟气压力场>- 中截面
四、省煤器
省煤器是安装于锅炉尾部烟道下部用于回收所排烟的余热的一种装置,将锅炉给水加热成汽包压力下的饱和水的受热面,由于它吸收高温烟气的热量,降低了烟气的排烟温度,节省了能源,提高了效率,所以称之为省煤器。本案例中的省煤器为立式,下部为进口,主体部分包含3个换热段。通过数值模拟的结果可见,由于换热段管路密集,所以每一段换热区的压力均有明显变化;由于管路的吸热效应,烟气在经过每一换热区时,温度明显下降,密度明显上升。

<单个换热段外形图>

<烟气流线图>- 颜色代表停留时间

<烟气压力场>-纵向截面

<烟气温度场>- 纵向截面