非均匀入口条件下SCR脱硝系统精准喷氨策略

2.3喷氨方法分析

2.3.1喷氨装置上游流场分析

图4为非均匀入口条件下喷氨格栅横截面处速度和NO浓度分布，可以看出，该截面上速度最大值达到了22m/s，而局部区域速度却低至8m/s，速度分布很不均匀;NO浓度分布也不均匀.由于单位时间通过单位面积的NO量不仅取决于NO体积分数，还取决于单位时间通过单位面积的烟气量，因此引入NO通量来评价NO不均匀性.

从图4(c)喷氨格栅横截面处NO通量分布可以看出，该截面上不同区域NO通量差别很大.

2.3.2 2种喷氨控制方法的比较

本文对比了均匀喷氨法和非均匀喷氨法2种控制方法的氨氮混合效果.均匀喷氨法是通过计算整个SCR入口烟道截面上的NO通量，结合脱硝效率要求，对各喷口喷氨量进行平均分配;非均匀喷氨法则是先把喷氨装置横截面划分为与各喷管相对应的若干分区截面，以通过数值模拟计算得到各分区截面上的NO通量为依据，结合脱硝效率要求，设定每根喷管的喷氨量.

图5为20个喷管100个喷口(即“20×5”的喷氨格栅)分别采用均匀喷氨与非均匀喷氨控制方法后首层催化剂上游氨氮比分布云图.从图中可以清楚地看出，图5(b)中的氨氮混合情况要远优于图5(a)中的混合状况.因此，本文后续研究中都采用非均匀喷氨的控制方法.

2.4不同因素对混合效果的影响

2.4.1喷口密度

喷口密度N的计算式为

由表2中的Cx值的变化可以看出，随着N的增加，首层催化剂上游处氨氮的混合效果逐渐变好.由图6可知，随着混合距离的增长，各工况下β的发展趋势均相同：在下游1～2m距离β内急剧降低，之后则较为平缓，近似于对数分布规律.在工况1中，当混合距离达到10m时，β依然高达14.2%，远未到达设计要求，而工况3、工况4在混合距离为9m时已接近达到标准.由此可知，增大N可以有效地优化烟道中NH3与NO的混合效果，减少充分混合所需的混合距离.然而，当N增加到15.34个/m2时，继续增大N对氨氮混合效率的提升不再显著.

原因在于N增大后，AIG中各分区截面中的喷点数目增加，喷管中的还原剂分配更加合理.当N=15.34个/m2时，AIG中各分区截面的喷点数目足以满足非均匀喷氨的要求，故继续增大N无法显著提升氨氮混合效果.

2.4.2开孔率

从图7可以看出，3种不同开孔率的工况混合系数的差别不是很明显.总体上来看，随着开孔率的增大，混合效果先变好后逐渐变差.为了更深入地探寻其中的原因，在工况5和工况7之间选择了多组不同开孔率的工况进行模拟，在h=10m处的β随着φ的变化规律如图8所示.

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