【干货】SCR法烟气脱硝装置流动数值模拟研究-第2页-北极星大气网

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2.2模拟过程简介

首先利用前处理软件对SCR系统进行三维建模。采用四面体和六面体网格对三维模型进行分区域网格划分。与模型外形尺寸相比，喷嘴尺寸相对较小，为了精确考察喷嘴喷射情况，将喷嘴出口段烟道的网格进行了加密。

其次进行边界条件设置。该模型的边界条件依据烟气脱硝运行参数设置，烟气和还原剂的入口边界条件为速度入口，出口边界条件为压力出口，出口压力取1个标准大气压，模型壁面采用标准壁面函数。

最后通过后处理软件对计算结果进行分析，输出云图及各类数据。

3模拟结果分析

3.1标准偏差的定义及计算

随着对NOx排放控制要求的提高，对SCR系统的性能要求也越来越高，为了评价SCR系统的设计性能，提出了偏差系数的概念。所谓偏差系数，就是SCR反应器内各截面处速度或浓度的标准偏差占该截面速度或浓度平均值的百分数，温度考察为首层催化剂上面同一横截面上偏差值，偏差系数计算方法如下：

3.2数值模拟结果分析

根据系统工程师设计的SCR脱硝装置的几何尺寸及运行参数等，对设计的方案进行了反复的模拟及分析，得到最优的导流板布置方式。

参考《火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规程》(DL/T5121—2000)的设计原则，模拟研究了多种导流板的几何尺寸和布置位置，经过优化设计在SCR反应器的竖直上升烟道下转弯转向处设计3块弧—直形导流板(即导流板1)，竖直上升烟道的渐扩段处设计9块直形导流板(即导流板2，主要保证烟气在反应器宽度方向的分布均匀性)，在渐扩段出口设计19块直形导流板(即导流板3)，竖直上升烟道上转弯处设计3块直—弧—直形导流板(即导流板4)，反应器入口设计41块直形整流板(即导流板5)(详见图1a);研究结果表明，该设计方案能取得很好的烟气流动分布和维持系统较低的压降。

图2为最优方案的系统流线分布，可见在SCR反应器入口斜向上烟道下部烟气流速相对较大，而进入到SCR反应器内流线分布均匀，无明显涡流，定性分析第一层催化剂来流速度与竖直方向夹角小于10°。

图3为最优方案的反应器断面速度云图分布，反映出SCR反应器及烟道的速度场情况，在SCR反应器入口斜向上烟道下部烟气流速相对较大，而进入到SCR反应器内速度场分布均匀、速度偏差较小，反应器出口进入空预器前两个烟道流场情况类似，定性分析进入空预器的烟气量分配较为均匀。

BMCR工况下，SCR反应器内第一层催化剂入口(催化剂上层面上游0.5m处)的速度分布如图4所示，从图中可以看出在第一层催化剂上游0.5m截面上速度分布均匀。该截面的平均速度为4.26m/s，将该截面的各点速度值导出代入公式(2)，计算速度分布的标准偏差为8.66%，满足工程设计技术指标的要求。

BMCR工况下，SCR反应器内第一层催化剂入口截面的温度分布如图5所示，从图中可以看出在该截面上温度分布均匀，且其平均温度为650.3K，温度变化范围在±3℃以内，最大偏差≤10℃。

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