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3.1.1喷氨格栅改造
采用西安西热锅炉环保工程有限公司专利技术“一种局部涡流和整体旋流相结合的花瓣型喷氨格栅”替换原喷氨格栅。图8为喷氨格栅单元三维图,图9为单侧烟道喷氨格栅布置。本喷氨格栅将竖直烟道截面分为3×12=36个分区,共144个喷嘴,每个分区对应烟道截面积为0.72m2。
图8花瓣型喷氨格栅单元
图9单侧烟道花瓣型喷氨格栅布置
优化后的喷氨喷嘴为从喷氨支管分出4根管径φ45mm的圆管,喷嘴高度为145mm。喷嘴附近无管径较大的圆管,无造成大量积灰的条件,积灰最大高度低于喷嘴高度,喷嘴堵塞概率大幅降低。
喷氨格栅上布置混合器圆盘均与竖直方向夹角呈45°,倾角较大,圆盘上不易积灰。上游烟气在流经每组圆盘时,圆盘背部会产生局部低压区,从而使烟气和喷口喷出的氨气-空气混合气卷吸进此低压区内,产生强烈的混合;同时由于每个单元上的4个圆盘都以一定的角度布置,烟气流经此圆盘后产生整体旋转,与在负压区初步混合的氨气-空气混合气产生进一步的剧烈混合;在烟道中,相邻2组喷氨格栅单元上圆盘布置的旋向相异,烟气通过相邻2组喷氨格栅后产生旋向相异的旋转,2个旋转产生交互作用,更进一步增加了湍流强度,大大缩短了氨气-烟气混合均匀所需要的距离。
3.1.2导流板改造
本次流场优化中导流板改造包括:调整1号及2号弯头导流板位置和角度(图10),以改善喷氨格栅前沿烟道深度方向的烟气流速不均;拆除了原1号扩口导流板,采用了三角形导流板,以改善喷氨格栅前左右方向的速度分布不均;调整3号弯头导流板结构型式,改善顶部水平烟道截面上下分布不均的情况,并在直段导流板下方加装了向下压的导流板,以提高水平烟道壁面和靠近导流板壁板位置的烟气流速,缓解积灰情况;调整4号弯头导流板角度及位置,改善催化剂层入口前后墙速度分布,使入射催化剂的流线竖直进入催化剂。
图10优化后流场结构
3.2模拟计算结果
优化方案的CFD计算结果显示,优化方案显著改善了速度分布不均,防堵灰性能显著提高,氨气与烟气的混合指标也明显提升。图11为优化后满负荷时喷氨格栅前速度分布。
图11优化后满负荷时喷氨格栅前速度分布
由图11可知,该截面前后左右方向流速分布基本均匀,平均流速为14.2m/s,最大流速为16.58m/s,最小流速为10.0m/s,Cv值为7.8%,流速分布偏差明显降低。喷氨格栅前速度分布均匀,这为喷氨格栅的分区调节提供了良好的流场条件,大大减轻了喷氨格栅高速区的磨损速度。
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