大型燃煤锅炉SNCR脱硝的数值模拟曹庆喜，刘沛奇，张雨谦,邬文燕，刘辉，

　　大型燃煤锅炉SNCR脱硝的数值模拟曹庆喜，刘沛奇，张雨谦，邬文燕，刘辉，杨春晖，吴少华（哈尔滨工业大学，黑龙江哈尔滨150001）借助计算流体力学软件平台Fluent，通过数值模拟的方法研究了一台600MW燃煤锅炉上的SNCR脱硝过程。计算结果表明大型燃煤锅炉上温降梯度较大，温度适宜进行SNCR脱硝反应的炉内空间较小。根据温度分布，锅炉满负荷运行时，SNCR脱硝系统投用还原剂喷射3区、区和5区的喷枪比较合适。在氨氮摩尔比为1.1的条件下，该燃煤锅炉上SNCR脱硝效率在27%左右。向炉内喷入少量的添加剂一氧化碳（CO）可以加快SNCR反应的速率，减少NH3漏失。

　　0前言在各种低NOx控制技术中，选择性非催化还原（SNCR）法具有改造容易、投资小以及易于与其它基金项目：国家863高技术基金项目（2007AA05Z337）。

　　低NOx控制技术联合应用等特点m，因而引起广泛的重视。SNCR技术把含有氨基的还原剂（氨、尿素等）喷入到燃烧后具有合适温度的烟气中，在没有贵金属催化剂参与的情况下，还原剂选择性地将烟气中的NOX还原为氮气。反应温度对SNCR脱硝技术影响巨大，合适的脱硝温度一般在900~1100°C.温度过低，SNCR脱硝反应速率太低使脱硝效率下降，未反应完全的NH3会随烟气排出，引起二次污染；温度过高，还原剂可能会被氧化生成Nx，脱硝效率也会下降0.目前，SNCR脱硝方面的研究大多在中小型试验台上进行E-3，大型燃煤锅炉上SNCR脱硝的研究报道十分少见。另一方面，在大型燃煤锅炉上对SNCR脱硝进行工业试验的成本非常高，而数值模拟是种经济有效的研究方法。一些研究者。

　　在已有研究的基础上，对我国主力电站锅炉上SNCR技术的应用效果进行数值研究，对促进SNCR脱硝技术在大型燃煤锅炉的推广应用，具有重要的指导意义。本文借助计算流体力学软件平台Fluent，对一台600MW燃煤锅炉上的SNCR脱硝进行模拟，并初步考察脱硝添加剂CO在大型燃煤锅炉上的应用效果。

　　1研究对象简介研究对象是一台600MW燃煤锅炉，详见8.根据燃烧过程计算得出的炉内温度分布，适合SNCR脱硝的炉膜空间在高50m以上。因此，本文SNCR脱硝计算取高50m至顶棚（73.炉内区域。该炉膜左右墙之间分别均匀布置有8片分隔屏过热器、32片屏式过热器以及51片末级过热器。

　　上炉膛及还原剂喷射点示意图Fig.1Schematicillustrationofthe如所示，炉内SNCR脱硝还原剂喷射位置分为6个区，其中1区、区、3区为垂直于水冷壁壁面布置的墙式喷嘴，1区喷枪的高度为52.面炉墙各有4支，合计16支；2区、3区喷枪分别布置在高58.8m、3. 05m处，每区仅在前墙布置了7支喷枪。4区、5区、6区为深入炉膛的水冷长喷枪，每个区域在两侧墙各安装有一支长喷枪，每支长喷枪长约7m，上下各有12个喷孔。4区、5区、6区喷枪分别位于炉高59.55m、64m、67.1m处，其中4区、5区喷枪距前墙约11.62m，6区喷枪距离前墙燃烧过程计算见8，将其得到的50m高的水平截面的温度分布、速度分布、烟气组分分布导入，作为SNCR脱硝计算的入口条件，入口的主要烟气成分和温度的平均值见表1.在热边界条件中指定壁面温度，根据工质温度及管壁热阻，水冷壁壁面温度近似取为363~478°C的线性变化，分隔屏过热器和屏式过热器的壁面温度分别取为535. 587.5C.相关9，假定雾化喷嘴喷出的还原剂液滴粒径范围为50~300pm，服从Rosin-Rammler分布，平均粒径为200pm.为了能够对脱硝还原剂与烟气的流动混合进行较为准确的计算，SNCR脱硝区域网格划分较为细密，并根据各级过热器的节距的不同分别进行了局部加密（见），网格总数为140万左右。

　　网格划分俯视图Fig. 2SNCR脱硝模拟的数学模型还原剂液滴在烟气中的运动采用随机轨道模型计算，辐射传热采用P-1模型，气相湍流模型采用可实现的k-e双方程模型M.湍流中SNCR化学反应的计算采用漩涡耗散概念模型（EDC）进行模拟。EDC模型能在湍流反应流动中合并详细的化学反应机理，其基本思想是假定反应发生在小的湍流结构中，此结构称为良好尺度111.良好尺度的容积比率按均比前墙附近大，这说明添加剂CO提高了SNCR反应速率，促进了低温下NH3和NO的反应，降低了NH3漏失。计算结果表明NH3漏失为10 L/L，CO漏失也比较低，为42 L/L，但是脱硝效率略有降低，为26%.（b）NO的反应速率4结论大型燃煤锅炉上温降梯度大，温度适宜进行SNCR脱硝反应的炉内空间小；根据温度分布，锅炉满负荷运行时，SNCR脱硝系统投用还原剂喷射3区、4区和5区的喷枪比较合适。（下转第319页）效率时，要充分发挥市场的调节作用，进一步完善能源市场的相关机制，推进煤炭等能源交易机制的建设，力争通过市场手段实现地区能源效率的良性提升。同时，进一步完善能源消费结构，提升煤炭能源利用效率，优化产业结构，提升地区能源配置效率。最后，加大对能源领域科技项目的支持力度，提升能源的利用效率。