Numerical analysis of the impact of parameters of urea solution injection on reagent penetration inside the combustion chamber of a WR 25 boiler

• Autorzy: Krawczyk P. , Badyda K.

Warianty tytułu

PL

Badania numeryczne wpływu parametrów wtrysku wodnego roztworu mocznika na penetrację reagenta wewnątrz komory spalania w warunkach kotła WR 25

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Correct installation of a selective non-catalytic reduction system reducing nitrogen oxides emission from an industrial boiler requires proper selection or design of injection equipment, taking into account properties defined by flow characteristics, spraying angle, droplet diameter, spray range and influence of flue gas lift. Before injectors may be selected or designed, it is necessary to specify their desirable operating parameters, taking into account local conditions of individual boilers (furnace geometry, flue gas velocity and temperature). A number of numerical simulations have been performed to determine required injector operating parameters for a WR 25 boiler: reagent droplet size, initial velocity and spray angle. Results presented in the paper enable drawing conclusions on influence of injector operating conditions on their capabilities to supply reagent at proper concentration to every place of a furnace cross-section in a WR 25 boiler.

PL

Poprawne wykonanie instalacji do selektywnej niekatalitycznej redukcji emisji tlenków azotu w spalinach kotła energetycznego wymaga właściwego doboru bądź zaprojektowania lanc wtryskowych z uwzględnieniem właściwości określonych przez charakterystykę przepływową, kąt rozpylenia, średnicę kropel, zasięg strugi, wpływ strumienia unoszenia (spalin kotła). Przed przystąpieniem do procesu doboru lub projektowania lanc należy określić pożądane parametry ich pracy z uwzględnieniem lokalnych uwarunkowań poszczególnych kotłów (geometria komory paleniskowej, prędkość i temperatura spalin). W celu określenia poszukiwanych parametrów pracy lanc wtryskowych takich jak średnia średnica kropel reagenta, ich prędkość początkowa oraz kąt rozpylania w warunkach kotła WR 25, wykonano szereg symulacji numerycznych. Prezentowane w artykule wyniki pozwalają wnioskować na temat wpływu parametrów pracy lanc na możliwość dostarczania reagenta w odpowiednim stężeniu w każde miejsce przekroju komory paleniskowej kotła WR 25.

Słowa kluczowe

EN

SNCR; reagent injection; numerical modelling; WR-25 boiler

PL

SNCR; wtrysk reagenta; modelowanie numeryczne; kocioł WR-25

• Wydawca: KAPRINT
• Czasopismo: Rynek Energii
• Rocznik: 2014
• Tom: Nr 6
• Strony: 139--145
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., fig.

Twórcy

autor

Krawczyk P.

• Institute of Heat Engineering, Warsaw University of Technology

autor

Badyda K.

• Institute of Heat Engineering, Warsaw University of Technology

Bibliografia

• [1] ANSYS Fluent software - http://www.ansys.com/
• [2] ANSYS Incorporated, ANSYS FLUENT User’s Guide
• [3] Birkhold F., Meingast U., Wassermann P., Deutschmann O.: Modeling and simulation of the injection of urea-water-solution for automotive SCR DeNOx-systems. Applied Catalysis B: Environmental 70 (2007) 119–127
• [4] Brouwer, J., Heap, M. P., Pershing, D. W., & Smith, P. J.: A Model for Prediction of Selective Noncatalytic Reduction of Nitrogen Oxides by Ammonia, Urea, and Cyanuric Acid with Mixing Limitations in the Presence of Co. Twenty-Sixth Symposium (International) on Combustion/The Combustion Institute, 1996, 2117-2124.
• [5] DIRECTIVE 2010/75/EU OF THE EUROPEAN PARLIAMENT AND OF THE COUNCIL of 24 November 2010 on industrial emissions
• [6] Duan Ri-Qiang, Koshizuka S., Oka Y.: Two-dimensional simulation of drop deformation and breakup at around the critical Weber number. Nuclear Engineering and Design. Volume 225, Issue 1, October 2003, Pages 37–48
• [7] Hai-Feng Liu, Xin Gong, Wei-Feng Li, Fu-Chen Wang, Zun-Hong Yu: Prediction of droplet size distribution in sprays of prefilming air-blast atomizers. Chemical Engineering Science. Volume 61, Issue 6, March 2006, Pages 1741–1747
• [8] Kawauchi S., Takagi M.: Study of Spray Distribution and Evaporation and Thermolysis Processes of Reductant in Urea SCR. 2011 AP4: Study of Spray Distribution and Evaporation and Thermolysis Processes of Reductant in Urea SCR
• [9] Korupka J., Gostomczyk M.: Badanie selektywnej redukcji niekatalitycznej tlenków azotu. Ochrona Środowiska (4) 63, 1995 str. 17 – 21
• [10] Krawczyk P., Lewandowski J.: Exploiting the potential of water boilers in Poland in the light of EU industrial emissions directives, Piece Przemysłowe & Kotły VII-VIII/2013, str. 29-33
• [11] Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 22 kwietnia 2011 r. w sprawie standardów emisyjnych z instalacji. Dziennik Ustaw Nr 95 Poz. 558.
• [12] Stamnes K., S-Chee Tsay, Wiscombe W., Jayaweera K., Numerically stable algorithm for discrete-ordinate-method radiative transfer in multiple scattering and emitting layered media. Applied Optics, Vol. 27, Issue 12, 1988, pp. 2502-2509.
• [13] Tae Joong Wang, Seung Wook Baek, and Seung Yeol Lee: Experimental Investigation on Evaporation of Urea-Water-Solution Droplet for SCR Applications. American Institute of Chemical Engineers December 2009 Vol. 55, No. 12 (3267 – 3275)
• [14] Thanh D. B. Nguyen, Young-Il Lim, Seong-Joon Kim, Won-Hyeon Eom, Kyung-Seun Yoo: Experiment and Computational Fluid Dynamics (CFD) Simulation of Urea-Based Selective Noncatalytic Reduction (SNCR) in a Pilot-Scale Flow Reactor. Energy & Fuels 2008, 22, 3864–3876
• [15] Zuber A.: Paleniska rusztowe w aspekcie norm emisji zanieczyszczeń. MODERNIZACJA KOTŁÓW RUSZTOWYCH Perspektywy eksploatacji kotłów rusztowych po 2016 roku. Materiały Sympozjum Szczyrk 23-25 października 2013r.