国六来了怎么办？CFD在脱硫脱氮环保行业的应用及解决方案

发布时间：2023-06-14 14:00:05

文章来源：安世亚太官方订阅号（搜索：peraglobal）被称为史最严格的汽车排放标准国六，已进开始实施，环境保护进入了最严政策监管期。对导致

文章来源：安世亚太官方订阅号（搜索：peraglobal）

被称为史最严格的汽车排放标准国六，已进开始实施，环境保护进入了最严政策监管期。对导致空气污染的电厂、锅炉厂、垃圾处理、汽车尾气等烟气废气进行脱硫、脱硝处理已经成为当前环保治理的主要方向。烟气脱硫脱硝技术是应用于多氮氧化物、硫氧化物生成化工工业的一项烟气净化技术。烟气脱硫技术和工艺可以降低工业废气中的二氧化硫、氮氧化物等毒性成分，成为大气污染控制中的一个热点。

汽车尾气、电场、锅炉厂、垃圾处理等脱硫脱硝设备是环保净化废气的重要工具，但因其自身尺度大、负荷范围宽、杂质含量高等特点，使得常规的试验台试验方法或在已投运的装置上进行实物试验等方法变得不现实。CAE仿真技术作为先进的研发手段与试验和经验相结合，可以指导工程的设计和优化，弥补和克服传统方法的缺陷，减少物理模型试验、节省产品开发成本，缩短开发周期，大幅度提高企业的市场竞争力。科技助力环保，我们在行动。让我们一起了解CFD仿真技术在解决脱硫-脱硝设备产品研发及工艺优化过程中的常见应用。

解决方案

采用基于计算流体力学(Computation fluid dynamics，CFD)方法进行炉内综合数值模拟的主体框架是求解三维的物质、能量和动量微分守恒方程，还有一些辅助模型与主体框架结合起来以考虑气相组分混合、化学反应及辐射能量传递等。不仅可以获得所有现场试验测量能够获得的数据，还能提供现场无法测量的数据。此法已成为研究、设计人员不可缺少的工具之一，可以显著降低研究和设计成本，缩短设计时间。

CFD提供了对流动物理和潜在化学反应的洞察，能否帮助建议可能的措施/设计变更/改造；减少氮氧化物的措施会增加CO排放，采取的措施可视可用空间/燃料种类/其他操作和维修问题而定，CFD可以帮助研究不同的设计，并提出优化设计的建议。

相比较废气和废液的燃烧，煤粉的燃烧是极其复杂的过程，包括煤粉的加热、挥发、混合及燃烧化学反应。利用CFD分析可以充分考虑各种因素的相互作用，找到最佳的匹配方案。

利用FLUENT的拉格朗日多相流技术可以计算碳粒运动轨迹，可以使用组分输运模型计算多组份流体的传输扩散过程。

在软件中，提供了丰富的燃烧模型：旋涡耗散模型、有限化学速率模型、小火焰面模型、混合的模型、预混模型、非预混、部分预混、PDF复合输运模型等。煤粉的燃烧需要用到相间燃烧模型，实际上是首先采用拉格朗日颗粒运动模型计算煤粉颗粒的运动轨迹；在颗粒运动过程中考虑了其加热过程，挥发成可燃气的过程；最后计算可燃气的燃烧过程以及剩余碳核的燃烧过程。

辐射模型：燃烧室内部的温度非常高，辐射效应也不容忽视。在计算燃烧室的燃烧过程时，一般都要用辐射模型。FLUENT提供了四种辐射模型：扩散近似模型（Rosseland）,球面谐波模型（P-1），离散传输模型（DTRM），离散坐标模型（DO）。

ANSYS Fluent NOx模型提供了模拟燃烧系统中热力型、快速型和燃料型NOx生成，以及再燃NOx的消耗。使用Department of Fuel and Energy at The University of Leeds in England 开发的速率模型，以及一些公开文献中的数据。ANSYS Fluent模拟NOx还原模型使用药剂喷射，例如选择性非催化还原，同时可以考虑N2O中间产物模型。