SCR脱硝催化反应模型的建立与验证

2.1.3验证结果

在不同氨氮比、温度的情况下,实际实验和模拟计算的结果变化趋势均一致,从不同角度说明,模拟计算基本可以反映实验结果的变化趋势,验证了本文建立的SCR催化反应的模拟计算模型是正确的.

2.2NO质量浓度和NH3质量浓度分布情况

NO质量浓度分布和NH3质量浓度分布情况(如图13~16所示)的实验条件如下:

烟气成分中,O2的体积分数为18%,CO2的为3%,H2O的为8%,N2的为71%;纯NH3;NO质量浓度为1g/m3;氨氮比为1∶1;反应温度为170℃;烟气流量为140m3/h;空塔速度为4000/h.

图13：SITE1处NO质量浓度分布

图14：SITE2处NO质量浓度分布

图15：SITE3处NO质量浓度分布

图16轴向剖面NH3质量浓度分布

2.3讨论

2.3.1计算结果网格关联性验证

因网格数的设置可能会影响计算结果,但在一定误差范围内,当设置的网格数大于某个值后,网格数的变化对计算结果就不存在影响了.所以,需要对初次模拟计算时设置的网格数是否会对计算结果产生影响进行验证.以上计算结果采用的均是验证后的计算结果.

2.3.2实际实验引起误差的因素

在实际实验过程中,整个实验系统中对数据的测量可能存在较大误差,主要原因为:1)烟气管道和反应器中存在湍流;2)燃烧不稳定,烟气流量变化比较大;3)NO是通过NH3与空气中的O2在NO生成器中反应产生的,NO质量浓度不稳定.

2.3.3模拟模型正确性的验证

由于实际实验系统中数据测量可能存在较大误差,若采用模拟计算数值与实际测量数值进行比对,结果可能不准确,但实际实验过程中的数据变化趋势与模拟过程中的数据变化趋势的比对可以弱化实际实验中数据测量不准确的影响,若变化趋势一致就能确定模拟计算模型的正确性.

例如,在反应温度为170℃,氨氮比分别为0.5、0.7、0.9、1.1、1.3时,SITE1、SITE2、SITE3三位置处NO质量浓度的实际实验值和模拟计算值的关系见图3~7,总的趋势是SITE1和SITE3处模拟计算值略低于实际实验值,SITE2处模拟计算值略高于实际实验值,但图3例外,图中SITE2处的情况可能因实际实验测量不准确引起的.但因为实际实验值和模拟计算值总的变化趋势是一致的,可以确定模拟计算模型在不同氨氮比的条件下是正确的,是可以适用的.

3结论

1)实际实验各测量位间数值的变化趋势与模拟计算的数值变化趋势一致,说明SCR脱硝催化反应模拟模型是正确的,可以应用于实际工程.

2)模拟计算所得到的轴向剖面和各反应截面NO质量浓度分布情况可以为分析中试实验结果提供数据支撑.

3)烟气成分中,O2的体积分数为18%,CO2的为3%,H2O的为8%,N2的为71%.在反应温度为170℃,NO质量浓度为1g/m3,纯NH3,氨氮比为1∶1,烟气流量为140m3/h,空塔速度为4000/h的条件下,SITE1处NO质量浓度实验数据为1g/m3,模拟数据为1g/m3;SITE2处NO质量浓度实验数据为210mg/m3,模拟数据为218mg/m3,基本一致;SITE3处NO质量浓度实验数据为50mg/m3,模拟数据为62mg/m3,基本一致.所以在该条件下的NO质量浓度分布模拟图和轴向剖面NH3质量浓度分布模拟图可以用于分析中试实验结果.

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