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1、熱解爐內(nèi)尿素溶液霧化分解的數(shù)值模擬周子鵬，趙紅霞，韓吉田**（山東大學能源與動力工程學院制冷與低溫工程系，濟南250061）510152025303540摘要：基于FLUENT平臺，對熱解爐內(nèi)尿素溶液霧化、液滴與煙氣的混合過程進行了數(shù)值模擬研究。模擬結(jié)果表明，在溶液流量一定的前提下，液滴噴射速度的增大可以加速液滴蒸發(fā)，增大液滴的有效貫穿距離，有利于不同氣體組分的混合，但是強烈的擴散降低了反應(yīng)物濃度不利于化學反應(yīng)的進行，產(chǎn)生的回流抑制了氨氣向出口的流動；液滴粒徑的增大可以延長蒸發(fā)時間但降低了蒸發(fā)速率。隨液滴粒徑的增大，液滴穿透距離增大，液滴軌跡延長至反應(yīng)區(qū)域中心，增強了混合
2、的均勻性，但是蒸發(fā)速率的降低延緩了化學反應(yīng)的進行，降低了氨氣的產(chǎn)量。關(guān)鍵詞：尿素溶液；霧化；熱解；數(shù)值模擬中圖分類號：X701ThesimulationonatomizationandpyrolysisofureasolutioninpyrolyzingfurnaceZHOUZipeng,ZHAOHongxia,HANJitian(DepartmentofRefrigerationandCryogenics,SchoolofPowerandEnergy,ShandongUniversity,JiNan250061)Abstract:Inthispaperthesimulati
3、onontheprocessofureasolutionsprayanddroplet-gasmixinginpyrolysisfurnaceiscarriedoutbasedonFLUENTplatform.Thesimulationresultsshowthatwhenthethesolutionflowretainsacertainvalue,theincreaseofliquidinjectionspeedcanacceleratethedropletevaporation,increasesthespraydropleteffectivepenetrationdis
4、tanceandbehelpfulforthemixtingofdifferentgascomposition.Butstrongdiffusionreducesthereactantconcentrationandsuppressthechemicalreaction.Thebackflowresultedfromthediffusionstopstheammoniafromflowingtotheoutlet.Theincreaseofthedropletsizecanextendtheevaporationtimebutdecreasetheevaproationrat
5、e.Alongwiththeincreaseofthedropletsize,thepenetrationdistanceincreasessothatthedroplettrackextendtothereactionregionalcenter,whichenhancesthemixeduniformity.However,thereductionofevaporationratedelaysthechemicalreactionandreducetheammoniaoutput.Keywords:ureasoltion;atomzation;pyrolysis;simu
6、lation0引言NOx排放日益成為一個迫切需要解決的社會問題。電站鍋爐排放NOx占大氣污染的重要部分,已經(jīng)成為固定的大氣污染源。目前脫除煙氣中氮氧化物方法主要包括選擇性催化還原(SCR)和選擇性非催化還原(SNCR)。選擇性催化還原(SCR)技術(shù)因其脫硝效率高、無二次污染,故被世界上80%以上的煙氣脫硝系統(tǒng)所采用[1]。SCR系統(tǒng)流程中脫硝還原劑的制備是一個十分重要的環(huán)節(jié)。鑒于還原劑的安全因素，尿素已經(jīng)越來越多的作為液氨和氨水的替代產(chǎn)品，廣泛的應(yīng)用于煙氣脫硝工程。但是尿素熱解法制氨也容易出現(xiàn)故障，比如熱解爐尾部積物導致制氨量不足等等[2]。關(guān)于這方面國內(nèi)已經(jīng)有了類似的研究，
7、但大多是研究了尿素溶液噴射到爐膛內(nèi)熱解并與NO進行化學反應(yīng)脫硝的整體過程，目前尚沒有對尿素溶液在熱解爐內(nèi)的熱解化學反應(yīng)和噴淋液滴的蒸發(fā)擴散過程進行詳細研究，沒有對熱解爐內(nèi)的氣體混合情況和制氨效率進行預(yù)測。王海濤[3]等運用Fluent計算軟件模擬了液滴在高溫氣流中作者簡介：周子鵬，（1987-），男，碩士研究生，新能源與清潔能源方面。通信聯(lián)系人：趙紅霞，（1977-），女，副教授，強化傳熱與可再生能源的利用。E-mail:hongxiazhaojess@gmail.com-1-蒸發(fā)擴散過程，研究了氣流
