SCR脱硝系统中不同形状静态混合器的流场研究

1.2静态混合器设计

针对某300MW燃煤机组的SCR脱硝系统，利用1.1所述的计算方法对静态混合器进行计算和设计，得到如下结果：方形叶片静态混合器的叶片边长为1020mm×1020mm，圆形叶片静态混合器的叶片直径为1020mm，偏斜角度均为45°，布置在AIG母管中心线上部1100mm处，具体布置和尺寸见图3。

2数学模型

数学模型按照某发电厂脱硝装置的实际尺寸1∶1比例进行建模计算，网格总数为337万，99.99％的网格扭曲度在0.82以下，网格的最大扭曲度仅为0.91。

速度场偏差和氨氮比浓度偏差的监测点布置在第一层催化剂上面300mm处，与现场测试点的位置相同。

采用FLUENT软件对流场进行模拟，按照1.2中脱硝装置的实际尺寸1∶1比例进行建模计算。

为便于计算，作如下假设：

（1）将烟气视为不可压缩牛顿流体；

（2）系统绝热；

（3）省煤器入口烟气流场分布均匀；

（4）不考虑化学反应；

（5）将催化剂层设为多孔介质；

（6）不考虑混合器及烟道内壁面的摩擦。

基于上述假设，在计算中采用连续性方程、动量方程、湍流动能（k）方程、湍流动能耗散率（ε）方程、组分方程、能量方程。

速度场偏差和氨氮比浓度偏差的监测面设置在第一层催化剂上面300mm处，与现场测试点的位置相同。在求解过程中，采用松弛迭代的变松弛系数法，采用一阶迎风差分，压力-速度的耦合方式为SIMPLIC算法。

3结果分析

此处采用的计算方法与文献[5]和[6]中的相同，已验证其正确性，因此计算结果具有可靠性。利用该计算方法，对SCR脱硝系统中不加装混合器、加装方形混合器和加装圆形混合器3个工况进行了计算，3个工况除混合器加装情况不同以外，其他参数均相同。

3.1速度场分析

图4不同工况下第一层催化剂入口前的速度云图

图4为3个工况下的第一层催化剂入口前的速度云图。由图4（a）可见，无静态混合器时，烟气流场呈现流速大小间隔的条状，这是由于烟气经过AIG多根母管造成，虽然烟气流经2个90°弯头，仍无法改变烟气流场的这种条状分布；图4（b）和（c）为装有不同形状的静态混合器之后的流场分布，可见其与不加装混合器的流场完全不同，条状分布消失，呈现散落状，仅在局部区域出现低流速，这与烟气经过混合器后湍流强度增加有关。

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