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尿素水溶液雾化热分解特性的建模及模拟研究

中国电机工程学报 2012年第26期32卷 37-42,144页

作者：周英贵金保昇东南大学能源与环境学院江苏省南京市210096

基于FLUENT平台对尿素水溶液（urea-water- solution，UWS）液滴的蒸发和热分解特性进行建模和数值模拟研究。对单个尿素水溶液液滴采用快速混合模型（rapid mixingmodel，RM）模拟液滴蒸发，并考虑运动和变化特性，对尿素水溶液液滴采... 详细信息

基于FLUENT平台对尿素水溶液（urea-water- solution，UWS）液滴的蒸发和热分解特性进行建模和数值模拟研究。对单个尿素水溶液液滴采用快速混合模型（rapid mixingmodel，RM）模拟液滴蒸发，并考虑运动和变化特性，对尿素水溶液液滴采用拉格朗日轨道模型跟踪；同时建立液滴的化学动力学模型，液滴与气相两相耦合之间考虑了动量、质量和热量，研究发现温度窗口对尿素热分解的重要性：对于给定溶液流量和液滴粒径，温度达到406K 时，液滴中的水几乎就蒸发完全，此时尿素开始逐步热分解，NH3的转化率随温度和停留时间的增加而增加，并在温度 650K以上达到比较好的热分解效果，当温度达到 700～735K 附近时，热分解转化率达到最大值，温度继续升高时，因高温空气的氧使得 NH3被氧化，浓度降低至零。另外，还将计算结果与试验测量数据进行了对比，以保证数值研究结论的可靠性。

关键词：尿素水溶液热分解 NH3 转化率

大型燃煤锅炉SNCR/SCR混合脱硝数值模拟及工程验证

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东南大学学报（自然科学版） 2016年第2期46卷 304-310页

作者：周英贵金保昇东南大学能源热转换及其过程测控教育部重点实验室南京210096

为了提高选择性非催化还原/选择性催化还原(SNCR/SCR)混合脱硝中的还原剂在锅炉尾部烟道内的分布均匀性,基于FLUENT平台,对300 MW燃煤机组SNCR/SCR混合脱硝系统进行了数值模拟,重点分析转向室补氨喷射位置、混合器结构对烟气中氨氮组分... 详细信息

为了提高选择性非催化还原/选择性催化还原(SNCR/SCR)混合脱硝中的还原剂在锅炉尾部烟道内的分布均匀性,基于FLUENT平台,对300 MW燃煤机组SNCR/SCR混合脱硝系统进行了数值模拟,重点分析转向室补氨喷射位置、混合器结构对烟气中氨氮组分混合的影响,计算结果与试验测量数据吻合很好.结果表明:SNCR反应后,转向室出口还原剂分布极不均匀;转向室侧墙补氨喷枪越靠近转向角位置,越有利于提升烟道内还原剂的平均分布;SCR反应器入口烟道设置新型复合X型混合器,进一步强化NH3与烟气的均匀混合,反应器首层催化剂入口截面还原剂浓度分布偏差从22%降低至7.4%;将优化的补氨喷射位置与混合器结构应用于现场锅炉,SNCR和SCR脱硝效率分别达到了35%和78.4%,SNCR/SCR联合脱硝效率达85.96%,脱硝效果良好.

关键词：补氨还原剂均匀性偏差系数

改进型(SNCR+SCR)混合脱硝工艺气液多组分混合特性的数值模拟

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燃烧科学与技术 2012年第4期18卷 359-366页

作者：周英贵金宝昇东南大学能源与环境学院南京210096

提出了改进型(SNCR+SCR)混合法脱硝工艺,建立了省煤器出口烟道NH3逃逸的摩尔分数分布模型和SCR入口烟道流场均流导流组件模块装置,基于Fluent平台,对大型燃煤锅炉改进型(SNCR+SCR)混合脱硝工艺在锅炉转向角处还原剂液滴与烟气的混合过... 详细信息

提出了改进型(SNCR+SCR)混合法脱硝工艺,建立了省煤器出口烟道NH3逃逸的摩尔分数分布模型和SCR入口烟道流场均流导流组件模块装置,基于Fluent平台,对大型燃煤锅炉改进型(SNCR+SCR)混合脱硝工艺在锅炉转向角处还原剂液滴与烟气的混合过程进行数值模拟,并进一步掌握SNCR后段烟气流场的氨氮混合特性和分布特性,同时考虑了混合过程与复杂温度场的相互作用,并探讨了其对SCR反应段的脱硝效果影响.计算结果表明,在喷枪位置固定条件下,传统SNCR反应区脱硝效率在尿素溶液喷射初期随喷射量增加而增大,但不是线性关系,当氨氮物质的量之比大于1.15后,增长减缓,且氨逃逸量与增加的尿素溶液量也非线性关系,改进型工艺在转向角补充尿素溶液喷射后,省煤器出口NH3摩尔分数与补充尿素溶液流量呈线性关系,大大降低了尿素耗量,新型均流导流组件解决了SCR反应器入口界面的回流、二次流以及入射角过大问题,优化后催化剂入口界面烟气速度标准偏差小于10%,浓度场偏差小于5%,在(SNCR+SCR)脱硝总效率70%条件下,综合考虑漏氨,氨氮物质的量之比可控制在1.5以下.最后通过应用该模型计算实际燃煤机组电厂运行反馈信息来验证数学模型的正确性和可靠性.

关键词：第二代 SNCR+SCR 混合导流均流组件氨氮物质的量之比氨逃逸液滴

基于非均匀入口条件SCR系统气固相组分的分布特性优化

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环境工程学报 2017年第1期11卷 421-426页

作者：周英贵金保昇东南大学能源热转换及其过程测控教育部重点实验室南京210096

采用实际工程中复杂的非均匀入口边界条件,对SCR系统气固两相流动特性及其优化进行了数值模拟。对烟道混合器下游截面上各测点处NO浓度进行实验测试,与数值模拟计算的NO浓度结果保持基本一致,模拟计算获得了SCR反应器入口导流板布置数... 详细信息

采用实际工程中复杂的非均匀入口边界条件,对SCR系统气固两相流动特性及其优化进行了数值模拟。对烟道混合器下游截面上各测点处NO浓度进行实验测试,与数值模拟计算的NO浓度结果保持基本一致,模拟计算获得了SCR反应器入口导流板布置数量、倾角以及导流板间距的最优方案,催化剂首层入口截面烟气流速偏差系数Cx从18.13%降至12.38%。烟气中飞灰颗粒在反应器首层催化剂入口断面上呈现分布不均匀分布的特性,弯道C处无导流板时,截面中间区域的粉尘浓度一般在0.035 kg·m-3,最高值可达0.068 kg·m-3,弯道C加装导流板后首层催化剂入口烟道断面飞灰浓度不均匀偏差系数值由原有结构的34.21%降为26.18%,表明导流板结构有助于飞灰浓度均匀性分布。数值计算模型符合工程实际,具有很好的可靠性和实用性。

关键词： SCR 数值计算气固相非均匀入口速度分布 NOx 颗粒偏差系数

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一种制取流体冰新方法的数值模拟研究

一种制取流体冰新方法的数值模拟研究

作者：周英贵东南大学

学位级别：硕士

本文采用数值模拟方法,对一种新型制取流体冰的方法进行了模拟研究,对其中一些关键问题进行了探讨,取得了相应的研究结果和结论。该新型制取流体冰方法的机理是通过一个特殊设计的雾化装置,把低温油介质均匀的导入一个直立的制冰通道,... 详细信息

本文采用数值模拟方法,对一种新型制取流体冰的方法进行了模拟研究,对其中一些关键问题进行了探讨,取得了相应的研究结果和结论。该新型制取流体冰方法的机理是通过一个特殊设计的雾化装置,把低温油介质均匀的导入一个直立的制冰通道,而把水雾化成细小水滴喷入制冰通道中的油介质环境中,水滴在油介质中被冷却直至结成冰颗粒,水滴在介质油中产生相变,所以在这个过程中水和油的流动是水滴,冰颗粒和油介质的多相流动。本文根据工艺的特性和要求,查阅相关文献和资料,找出了较为合适的两种油类介质:变压器油和缝纫机油,并做与水的相溶性对比试验。根据新型的制取流体冰方式,本文采用欧拉-拉格朗日数值模拟的方法对对油水多相流动混和物中的连续介质油和离散相水滴分别建立适时动态分布参数模型和离散颗粒轨道模型,对单个颗粒采用空间离散和时间离散的方法对水滴颗粒的内部导热和水滴表面与外界油介质对流换热进行数值模拟计算,得到了粒径,相对速度,通道管径等因素对水滴结冰时间的影响规律,同时运用颗粒轨道模型跟踪到具体的颗粒,模拟计算了喷入制冰通道中的水滴之间的碰撞特性和规律,通道进出口处的水滴的粒径分布状况,并相应的得到了介质油的速度场,温度场和水滴在油介质中的速度场,温度场。

关键词：流体冰相变多相流颗粒碰撞数值模拟温度场

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300MW燃煤锅炉SNCR过程的数值模拟

东南大学学报（自然科学版） 2012年第4期42卷 691-695页

作者：姜敏金保昇周英贵王晓佳东南大学能源热转换及其过程测控教育部重点实验室南京210096

利用FLUENT软件对300 MW燃煤锅炉的选择性非催化还原(SNCR)过程进行了模拟.重点分析尿素溶液的喷射位置、液滴喷射速度、雾化平均粒径对SNCR过程脱硝效率以及漏氨量的影响,从而得到实际运行过程中最佳运行条件.结果显示,增加喷射速度能... 详细信息

利用FLUENT软件对300 MW燃煤锅炉的选择性非催化还原(SNCR)过程进行了模拟.重点分析尿素溶液的喷射位置、液滴喷射速度、雾化平均粒径对SNCR过程脱硝效率以及漏氨量的影响,从而得到实际运行过程中最佳运行条件.结果显示,增加喷射速度能加快蒸发过程;雾化粒径越大越有利于还原剂的平均分布,但也会延长蒸发时间;在第1,2层同时喷射尿素溶液,并控制雾化平均粒径为0.3 mm和液滴喷射速度为30 m/s时,能够获得较好的脱硝效果.将不同氨氮摩尔比模拟结果与实际过程进行对比,结果表明两者能够较好地吻合.

关键词：数值模拟选择性非催化还原雾化氮氧化物

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声场中微米级颗粒间二元碰撞的离散元模拟

高校化学工程学报 2024年

作者：周英贵许玥杨娜娜凡凤仙盐城工学院环境科学与工程学院上海理工大学能源与动力工程学院上海市动力工程多相流动与传热重点实验室

建立声场中微米级颗粒间二元碰撞的离散元模型，在模型验证的基础上，探究颗粒碰撞过程中接触力、重叠量和颗粒速度演变的过程，考察颗粒中心连线与声波波动方向的夹角和颗粒半径对碰撞动力学的影响。结果表明，颗粒凝并前经历多次“压... 详细信息

建立声场中微米级颗粒间二元碰撞的离散元模型，在模型验证的基础上，探究颗粒碰撞过程中接触力、重叠量和颗粒速度演变的过程，考察颗粒中心连线与声波波动方向的夹角和颗粒半径对碰撞动力学的影响。结果表明，颗粒凝并前经历多次“压缩-回弹”过程，颗粒分离前仅经历一次“压缩-回弹”过程；颗粒中心连线偏离声波波动方向程度越大，凝并时间越长，特别是当二者接近垂直时，颗粒无法发生碰撞；随着颗粒半径的增大，碰撞后果由凝并转变为分离，凝并时间先减小而后趋于恒定，分离时间几乎不受颗粒半径的影响。研究结果可为颗粒声凝并过程的准确预测提供基础。

关键词：微米级颗粒二元碰撞外加声场颗粒凝并离散元方法数值模拟

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锅炉烟气脱硝方案选择及其经济性分析

热力发电 2012年第4期41卷 1-3页

作者：周英贵王生公东南大学能源与环境学院江苏南京210018 南京龙源环保有限公司江苏南京210012

目前主流脱硝技术包括低NOx燃烧(LNB)、选择性非催化还原(SNCR)、选择性催化还原(SCR)和SNCR/SCR混合法等。针对具体脱硝项目,将经济学分析模型应用于脱硝技术的经济性评价,通过技术和经济性对比分析,总结出各脱硝工艺之间的技术差异和... 详细信息

目前主流脱硝技术包括低NOx燃烧(LNB)、选择性非催化还原(SNCR)、选择性催化还原(SCR)和SNCR/SCR混合法等。针对具体脱硝项目,将经济学分析模型应用于脱硝技术的经济性评价,通过技术和经济性对比分析,总结出各脱硝工艺之间的技术差异和经济性差异。分析表明,LNB工艺投资和维护费用较低,对锅炉和煤种适应性强,为控制NOx的首选工艺。

关键词：锅炉烟气脱硝 LNB SNCR SCR 经济性

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基于离散元方法的U形管中颗粒不稳定性

化工进展 2024年第11期43卷 6083-6090页

作者：周英贵高信白鹏博凡凤仙盐城工学院环境科学与工程学院江苏盐城224051 上海理工大学能源与动力工程学院上海200093 上海市动力工程多相流动与传热重点实验室上海200093

对填充颗粒物料的U形管施加竖直振动时,颗粒将呈现由一个分支向另一个分支定向迁移的不稳定性,该现象对颗粒物料的输运产生重要影响。为探究U形管中颗粒不稳定性的动力学行为及机理,基于离散元方法对颗粒动力学过程进行可视化模拟,分析... 详细信息

对填充颗粒物料的U形管施加竖直振动时,颗粒将呈现由一个分支向另一个分支定向迁移的不稳定性,该现象对颗粒物料的输运产生重要影响。为探究U形管中颗粒不稳定性的动力学行为及机理,基于离散元方法对颗粒动力学过程进行可视化模拟,分析了初始颗粒填充状况对颗粒不稳定性的影响,揭示了颗粒不稳定性的发展与饱和阶段速度场演化特性,考察了壁面摩擦对颗粒不稳定性的影响。结果表明,颗粒不稳定性与自放大效应有关,其发展阶段受到颗粒初始填充状况的影响;而最终饱和阶段U形管两分支颗粒表面高度差与颗粒初始填充状况无关,这与实验报道一致。在颗粒不稳定性的发展阶段,U形管向下运动过程中,水平段颗粒向两竖直分支膨胀,颗粒传输到颗粒量较多而底部颗粒速度较小的分支;在饱和阶段,U形管向下运动时,颗粒量较多分支中的惯性效应引起颗粒底部速度较大,抑制了水平段颗粒向其中的传输,导致颗粒表面高度差的增长停止。壁面滑动摩擦系数过小或过大时,颗粒定向迁移的现象均无法发生。

关键词：颗粒物料不稳定性数值模拟 U形管竖直振动离散元方法