基于CFD建模的1000MW电站锅炉SCR脱硝系统喷氨策略优化

从图8可以看出，与预测结果一样，尾部测点平面大片区域有氨逃逸，氨气最高浓度为1.1×10“kmol/m3，平均浓度为3×10_7kmol/m3，超过规定值，氨逃逸严重.尾部测点平面的NQ平均浓度为1.26×10一kmol/ma，出口N()，浓度偏高.

由图3和图4可知，该SCR脱硝系统入口流场极不均匀，炉膛侧流场速度最大，最高为18.26m/S，沿烟囱方向流场速度不断减小，最低为7.53m/S;在均匀喷氨策略下，虽然经过导流板导流和整流格栅作用，催化剂上部截面流场速度相对均匀，NOx浓度场分布均匀，但氨气浓度分布极不均匀。这必将导致出口NO，浓度偏高，氨逃逸严重，整体脱硝效率下降.对于绝大多数SCR脱硝系统来说，入口流场均为非均匀流场，若不进行喷氨策略优化，势必会导致系统不能经济环保安全运行.

2.3最优喷氨策略下的计算结果

均匀喷氨策略下的计算结果已表明了喷氨策略优化的重要性，根据上述结果，在保证各支管总流量不变的前提下(即喷氨总体积流量不变、运行费用不变)，修正各支管的喷氨体积流量.

该修正策略如下：定义某区域的浓度通量C—v˙S˙‰，，其中v为氨气某一区域内平均速度，S为该区域面积，‰，为该区域NO。平均浓度.修正的原则为NO。浓度通量大的地方分配更多的氨气，由于沿z方向的两侧浓度通量分布比较均匀，故两侧各区域喷氨体积流量取为相同.

采用此方法修正喷氨策略，并对该喷氨策略下的SCR脱硝系统进行数值模拟，获得最优喷氨策略，该喷氨策略下各部分喷氨体积流量分布如图9所示.

该喷氨策略下数值计算得到的催化剂上部截面氨气浓度分布见图10.由图10可知，优化后催化剂上部截面氨气浓度分布极为均匀，L侧相对标准偏差为4.8%，R侧相对标准偏差为4.9%，相对于未优化前，氨气浓度场分布得到了极大改善.

图11为最优喷氨策略下中部截面的氨气浓度分布.从图11可以看出，催化剂上部截面均匀的氨气浓度场经过催化剂层反应后，反应接近完全.图12为尾部测点平面氨气质量浓度分布.从图12可以看出，绝大部分区域氨气质量浓度维持在极低的水平(1mg/m3以下)，极少区域最高值也仅为2.19mg/m3，截面氨气质量浓度平均值为0.5mg/m3以下.尾部测点平面的NO。浓度平均值为9.12×10_7kmol/m3.未出现氨逃逸现象，出口NO，浓度得到极大改善.

图11最优喷氨策略下中部截面氨气浓度分布

图12最优喷氨策略下尾部测点平面氨气质量浓度分布

优化后的喷氨策略不会出现局部区域因氨气浓度过高而反应未完全，或者氨气浓度过低出现尾部测点平面N()。浓度过高的问题.

2.4运用最优喷氨策略的现场试验结果

在该1000MW电站锅炉SCR脱硝系统喷氨优化调整试验中应用本文的最优喷氨策略.测点位于图1中R测出口测点平面，沿炉深方向每个侧面布置6个测点，单面每个测点测3种深度.现场测得绝大部分尾部测点位置没有氨逃逸，极少区域氨气质量浓度在1.31mg/m3以下.

现场实测R侧出口测点截面NOx质量浓度分布如表3所示，其平均值为40.9mg/m3，标准差为0.83mg/m3，相对标准偏差为2.05%.氨逃逸率和出口NOx质量浓度均符合优化标准，且与模拟结果吻合良好，证明利用本文方案，通过数值模拟获得最优喷氨策略的方法确实可有效地指导现场实际喷氨优化调整试验.

3结论

(1)与常规均匀入口条件相比，将现场实测入口流场和浓度场数据通过UDF引入SCR脱硝系统模拟中能更加真实地反映系统内流场和浓度场情况.

(2)若人口流场和浓度场非均匀，采用均匀喷氨策略，势必导致催化剂上部截面氨氮比分布不均匀，SCR脱硝系统出口NO，浓度分布不均匀，氨逃逸严重.

(3)基于现场实测人口数据，通过模拟非均匀喷氨过程，依据各区域氨氮浓度通量比一致分配理论得出最优喷氨策略，获得极为均匀的催化剂上层氨氮比分布和出口NO。浓度分布，以及符合运行要求的出口NO，浓度和氨逃逸率.(4)通过现场实施最优喷氨策略，实测结果与模拟结果吻合良好，表明该方法可有效指导现场实际喷氨优化调整试验，降低调整盲目性，提高现场工作效率.

《动力工程学报》作者：孙虹；华伟；黄治军；孙栓柱；余志健；段伦博；

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