良村热电#1锅炉烟气SCR脱硝系统数值模拟与改造

4.结果分析及改造方案详述

首先，针对当前导流板和整流格栅布置形式的烟道结构内烟气流动情况进行流体动力学数值模拟计算，得特征截面速度分布如图3-图4所示。

由于结构入口导流板转向角度过大，导致流体经过大角度转向后，导流板背面区域易形成低速流体区，并且由于流动截面突变，现有导流板并未实现烟气流动在突变后截面上的均匀分布，导致喷氨系统入口截面和催化剂层入口截面速度分布在x方向上出现较大偏差：

①影响烟气与氨气混合的均匀程度；

②催化剂层烟气流速的偏差（如图4）会严重影响对烟气中氮氧化物的脱除效率。最终导致SCR脱硝系统喷氨量过大，而系统脱硝效率低下。

通过对比不同导流板转向角度和布置方式，获得优化流场均匀分布的较为合理的改造方式，改造的主题包括入口烟道渐扩区域与脱硝顶部转向区域，方案描述如下：

①入口烟道渐扩区域主要依靠调整导流板转向角度和增加导流板的方式，合理分配流体在扩口区域的速度；

②脱硝顶部位置主要采取加高烟道的方式以增加流通面积和整流格栅进口前斜面转向角，通过合理设计圆弧形挡板半径与平面挡板长度，对比优化安装位置，以使流体转向后截面速度分布较为均匀。

改造后对烟道入口渐扩区域导流板的个数、位置和角度都进行了调整；对脱硝顶部转向区域的烟道结构和导流板布置均进行了调整，将烟道垂直方向上提高，烟道截面高度提升，圆弧导流板的半径增大，原折形导流板重新设计调整，上述导流板在烟道内均匀布置。

对改造后的烟道结构建模进行流体动力学数值模拟计算，计算模型、边界条件等均按照前文所述进行设置，得特征截面速度分布如图-图8所示。

由改造前后特征截面速度云图可见，入口烟道渐扩区域导流板的调整，基本消除了导流板背面区域的低速流体区，显著减小了由于截面突变造成的低速回流区，减小了喷氨系统入口截面和催化剂层入口截面速度偏差，烟气和氨气混合均匀程度更高，且SCR反应器催化剂层的速度分布更加均匀（对比图6和图4），可显著减小喷氨量，提高SCR脱硝系统的脱硝效率。

图7显示了额定负荷相同氨氮摩尔比下改造前后反应器喷氨量对比。液氨耗量由改造前190kg/h降低至109kg/h，降幅达到40%以上，改造后SCR脱硝系统喷氨量显著减小。

图8显示了流场优化前后脱硝出口氮氧化物浓度测量结果，其中测点1、2、3自西向东分别分布在东侧烟道和西侧烟道内，可以表示x方向上脱硝出口氮氧化物均匀程度。改造前后氮氧化物浓度样本标准偏差由22.0降至5.0，氮氧化物浓度分布均匀性显著提高，由此说明改造后脱硝反应器流场均匀性得到明显改善。

5.结论

通过对良村热电330MW机组#1锅炉SCR脱硝系统进行反应器内烟气流场数值模拟，进行结构优化，确定最佳导流板布置并提出改造方案。数值模拟结果显示，对入口烟道渐扩区域导流板的调整，基本消除了导流板背面区域的低速流体区，显著减小了由于截面突变造成的低速回流区，喷氨系统入口截面和催化剂层入口截面速度偏差大幅降低。

对比改造前后SCR反应器出口沿宽度方向氮氧化物浓度，现场测量结果显示：浓度样本标准偏差由22.0降至5.0，改造后SCR反应器的均流性能获得显著提升。额定负荷相同氨氮摩尔比下总液氨耗量由改造前190kg/h降低至109kg/h，降幅达到40%以上。

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