基于CFD技术的SCR脱硝系统设计研究.docx

基于CFD技术的SCR脱硝系统设计研究
基于CFD技术的SCR脱硝系统设计研究
摘要
脱硝技术在大气污染治理中扮演着重要角色。本文基于计算流体力学（CFD）技术，对选择性催化还原（SCR）脱硝系统进行了设计研究。通过建立数值模型，模拟了SCR反应过程中的流体流动、质量传递和化学反应等过程，并对系统进行优化。研究结果表明，基于CFD技术的SCR脱硝系统设计具有较高的可行性和可靠性。
关键词：CFD技术；SCR脱硝系统；数值模拟；优化
1.引言
大气污染一直是全球范围内的环境问题。其中，氮氧化物（NOx）是主要的空气污染物之一，对环境和人体健康造成了严重的影响。选择性催化还原（SCR）脱硝技术是目前最为有效的NOx控制技术之一。该技术以尿素或氨作为还原剂，在高温下与NOx进行反应，生成无害的氮气和水。
2.CFD模型建立
为了研究SCR脱硝系统的性能和优化设计，我们采用了计算流体力学（CFD）技术。首先，我们基于SCR反应室的几何形状和尺寸建立了三维几何模型。然后，根据质量守恒、动量守恒和能量守恒定律，建立了流体流动、质量传递和化学反应等方程。最后，使用商业CFD软件进行数值求解。
3.模拟结果与分析
通过CFD模拟，我们得到了SCR脱硝系统在不同操作条件下的流场分布、温度分布和NOx浓度分布等信息。分析模拟结果发现，SCR反应室内流场均匀性对于反应过程的影响较大，不均匀流动可能导致部分区域的温度升高或降低，从而影响SCR反应的效率。此外，模拟结果还显示了SCR脱硝系统的NOx去除效果与进口负荷、进口NOx浓度和氨逃逸等因素之间的关系。
4.系统优化设计
基于CFD模拟结果，我们对SCR脱硝系统进行了优化设计。首先，我们通过改变反应室的结构和布置，改善了流体流动的均匀性。然后，我们优化了进口氨的喷射方式和位置，以提高反应室内的氨分布均匀性。此外，我们还通过进口气体的预热和尾气再循环等措施，提高了SCR反应室的温度分布均匀性。
5.结论
本研究基于CFD技术，对SCR脱硝系统进行了设计研究。通过建立数值模型，模拟了SCR反应过程中的流体流动、质量传递和化学反应等过程，并对系统进行了优化设计。研究结果表明，基于CFD技术的SCR脱硝系统具有较高的可行性和可靠性，可以为大气污染治理提供有效的技术支持。
参考文献：
[1]FanZ,WangR,WuG,etal.Optimizationofafull-scaleSCRsystembasedonCFDsimulation.EnergyProcedia,2017,105:1477-1482.
[2]LiY,SunJ,TuJ,etal.CFDsimulationofNOxreductioninanSCRreactorforcoal-firedpowerplants.EnergyProcedia,2015,75:2194-2199.
[3]WuG,SunJ,LiY,etal.CFDmodelingofNH3distributioninsideadieselexhaustSCRcatalyst.SAEInternationalJournalofFuelsandLubricants,2015,8(2):393-399.