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SCR脱硝装置中整流格栅的优化设计

北极星环保网来源:北极星环保网 作者:沈雷2017/5/10 11:22:06我要投稿
所属行业: 大气治理  关键词:SCR脱硝 催化剂 整流格栅

北极星环保网讯:基于CFD模拟软件对某SCR脱硝装置进行了数值模拟,分析了不同整流格栅间距、形式对反应器上部流场的影响。以不同高度截面的烟气速度变异系数CV和最大烟气入射角为定量评价指标,给出了满足性能要求的整流格栅设计参数范围以及最优设计方案。

整流格栅是SCR脱硝系统中重要的功能部件,其作用一是通过烟气在格栅内的碰撞、整合作用,将进入格栅前水平方向流动的烟气调整为竖直向下流动,其二是将进入格栅前较差的烟气速度分布整合的相对均匀。这两个作用对于SCR脱硝系统而言具有重要的意义,烟气在催化剂前控制在一定范围内的入射角能够避免催化剂表面被过渡冲刷,使催化剂寿命得到保障,而速度分布的均匀性则是催化剂能被充分利用,达到理想脱硝效率的关键。因此,对SCR脱硝系统中整流格栅的结构进行优化设计十分必要。

本文对某300MW机组的SCR装置进行了数值模拟,通过改变整流格栅的间距及其形式,分析了不同整流格栅结构对其下游烟气分布和烟气入射角的影响,给出了可以满足性能需求的设计范围及最优方案,对于整流格栅的优化设计有一定参考价值。

1数值模拟

采用三维建模软件建立与实际装置等比例的几何模型,建模范围为SCR进口至反应器出口,如图1所示。由于导流板及整流格栅的厚度远小于反应器及烟道尺度,故建模时将其厚度忽略。网格划分时,Z向平面网格采用结构化与非结构化结合的方式划分,然后由Cooper方式生成体网格,最终网格总数约为250万。

数值计算采用Fluent软件,湍流模型选用标准k-ε双方程模型,氨气与烟气的混合过程采用SpeciesTransport模型,边界条件设置为速度进口与压力出口。根据烟气参数和装置尺寸,设置进口速度为12m/s,进口温度为660K,水力直径为4.5m;AIG喷口速度为8.4m/s,水力直径为3.2m;反应器出口水力直径为4m。本文计算不考虑催化剂层阻力。

SCR脱硝

图1SCR脱硝装置几何模型

2定量分析

首层催化剂上游的速度入射角度、烟气及氨气浓度分布均匀性是保证脱硝性能的关键因素。采用变异系数CV对速度及浓度的均匀性作定量分析,其定义是标准偏差与算术平均值之比,可反映出一组测量数据的离散程度。就本文而言,CV越小说明截面上速度或浓度的分布越均匀,偏离平均值的数据点越少。烟气入射角即烟气偏离垂直向下方向的角度,将该角最大值α作为速度矢量的定量分析指标。对于速度CV、浓度CV以及α的优化目标如表1所示。

表1 CFD流场模拟定量分析指标

需要说明的是,由于氨气浓度CV的大小主要取决于AIG上游的烟气速度分布,控制其大小的措施是通过合理布置导流板优化AIG上游流场,与整流格栅的形式变化关系不大,因此下文对整流格栅结构的优化将以速度CV和最大入射角α作为指标,在最终确定的最优方案中将给出完整的定量指标结果。

延伸阅读:

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