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2参数研究
2.1速度分布
优化前烟道中未设置导流板,仅催化剂层上游设置了整流格栅,优化方案在SCR装置进出口烟道弯头处设置了相应的导流板,并在整流格栅上游斜烟道上设置了阻流板,模拟结果如图2~图4所示。图2为旋风分离器入口速度分布俯视图,烟气近切线方向进入分离器,之后沿外侧螺旋向下运动,最后经过分离器的中心内筒流出。
图3为优化前后整个系统的烟气流线图,可看出,由于SCR脱硝上游烟道布置了合理的导流装置,烟气可以更均匀的竖直向下通过催化剂区域。
图4显示了优化前后首层催化剂上游的速度分布,优化前外侧速度过大,最大速度达到12.24m/s,而低速区仅为0~1m/s,高烟速区容易导致催化剂磨损,低烟速区容易导致催化剂积灰,整个截面速度相对标准偏差为20.2%,速度分布均匀性差;优化后断面最大速度降低为4.90m/s,速度分布均匀性得到显著改善,截面速度相对标准偏差为6.2%,远小于15%的脱硝设计标准,有利于减轻催化剂的磨损和积灰。
2.2浓度分布
还原剂喷射点通常布置在旋风分离器的进口水平烟道中,从上到下均匀布置,点数越多越有利于烟气与还原剂的混合,但也会加大工程的复杂程度,一般工程中推荐在单分离器上布设4~5个喷入点。假设喷枪设置在旋风分离器进口水平烟道的外侧,布置4个喷射点,喷射速度为40m/s,平均雾化粒径为90μm,喷雾锥角为60°,模拟结果如图5~图6所示。从图5中可看出,还原剂液滴在旋风分离器进口处全部蒸发,满足工艺设计要求,最大蒸发时间为0.036s,平均蒸发时间为0.032s。
图6显示了分离器入口还原剂的浓度分布,由于喷枪设置在进口烟道外侧,还原剂紧贴分离器外壁流动,而分离器的作用是使烟气向外甩,故抑制了还原剂向中心的扩散,导致外侧浓度远高于其他区域。
模拟结果显示,优化前后首层催化剂上游断面的氨浓度分布均匀性很好,为脱硝反应提供了很好的条件,该处的还原剂NH3来源于上游SNCR脱硝未参与反应的逃逸氨。
统计结果得出优化前后的相对标准偏差分别为0.8%、0.6%(远小于5%的脱硝设计标准),可见,优化前后催化剂层的浓度分布均匀性变化很小,可以忽略,故对该循环流化床锅炉SNCR+SCR联合脱硝装置中的SCR部分进行优化时,可以仅对速度场进行优化,而忽略对浓度场的优化。
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