SCR脱硝催化剂磨损及堆灰治理

4筛分实验及颗粒轨迹模拟

4.1筛分实验

在四川某电厂停炉期间，于第一层催化剂堆灰处取灰样若干千克进行筛分。筛分的灰样共分为了8个粒径区间，分别是<3目、3～6目、6～16目、16～60目、60～100目、100～200目、200～500目、>500目。对应的粒径大小依次为>6.7mm、3.35～6.7mm、1～3.35mm、0.25～1mm、150～250μm、75～150μm、25～75μm、<25μm。为保证试验数据的可靠性，重复试验5组灰样，各组灰样在不同粒径区间分布的质量百分数结果如表4所示。

4.2颗粒轨迹模拟

由表4可知占比最大的颗粒粒径区间为75～150μm，为40.44%，其次150～250μm的颗粒粒占29.80%，再次为25～75μm的颗粒。三者占总灰量的86.13%，可把反应装置内部飞灰近似看做是这三个区间颗粒的混合物。将颗粒按各自比质量百分比射入SCR系统中，模拟结果如下，图5a为空塔时，在SCR系统中的颗粒轨迹停留时间结果图示，图5b为优化方案b中的颗粒轨迹停留时间结果图，图5c为优化方案c中的颗粒轨迹停留时间结果图。

表4灰样在各粒径区间质量百分数分布

图5颗粒在SCR系统中停留时间

图5中流线表示颗粒在系统中的运动轨迹。流线的颜色代表颗粒在当前轨迹的瞬时停留时间，与左侧柱状条幅对比，流线局部色彩越接近条幅上方，则颗粒相在此停留时间也越长久，相应此处速度较小;同理，流线色调越接近条幅下方则颗粒停留时间越短，此处相应的速度越大。

图5(a)表明:SCR脱硝系统空塔布置的情况下，颗粒通过竖直烟道时明显偏向烟道左侧，进一步流经水平烟道进入脱硝塔内部后，颗粒轨迹由于惯性作用大部分从脱硝塔左侧道左侧到达系统出口，脱硝塔右侧形成一个很大的空涡区域，说明有较少的颗粒经过，而且此处颗粒有回流现象发生。

空塔布置时，左侧大量高速的颗粒对其流经的催化剂层造成强烈冲蚀，从而使催化剂局部磨损严重，缩短其使用寿命。图5(b)表明:采用优化方案b后，由于弯道导流板和整流格栅的作用，颗粒轨迹在整个系统中分布比较均匀，竖直烟道颗粒轨迹偏左的现象已经消除，SCR脱硝塔中除去右侧近壁处没有颗粒流经，其他区域颗粒轨迹分布比较均匀，颗粒对左侧催化剂局部冲蚀严重的情况得以改善。

图5(c)表明:布置涡流混合器后，塔内颗粒轨迹分布进一步得到优化，但此时颗粒通过催化剂层时的速度略有增加，这是因为在竖直烟道段布置涡流混合器后，局部流通面积减小，在来流烟气量一定的情况下，流体速度增大。以上分析说明颗粒在SCR系统中运动轨迹和速度大小与系统速度分布具一致性，通过优化SCR脱硝系统的流场可以使颗粒在系统中的分布同时得以优化。

5结论

颗粒在通过催化剂层时分布不均是造成催化剂局部磨损严重、出现灰堆的主要原因，而颗粒在脱硝系统中的流动轨迹与系统流场分布具有高度的一致性。改善催化剂局部磨损、堆灰现象可以通过优化系统流场来实现。

在SCR系统内部安装导流装置可以显著改善流场分布的均匀性。与空塔模型相比，在竖直烟道上、下转弯处、SCR入口三角区域及催化剂上方布置导流装置后，催化剂入口速度偏差由58.42%降低为15.64%。涡流混合器与传统AIG喷氨装置相比，具有第11期陈鸿伟，等SCR脱硝催化剂磨损及堆灰治理65减少注射孔数量、调节方便等优点。

安装涡流混合器后催化剂入口速度场进一步得到优化，相对速度偏差降低为13.96%。但涡流混合器会造成局部流通截面积减小，下游烟气流速增大的现象。

作者简介:陈鸿伟(1965-)，男，教授，博士生导师，研究方向为污染物控制及其仿真，E-mail:hdchw66@126.com。

《电力科学与工程》作者：陈鸿伟，徐劲，李丽，王远鑫，罗敏

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