SCR反应器入口速度与氨分布不均匀性对脱硝性能的影响

1.2单通道脱硝性能的模拟方法

基于1.1建立的单通道脱硝模型，采用商用CFD软件Ansys14.5中的Fluent进行计算，可以得到不同参数下催化剂单通道的脱硝性能。

目前工程中一般采取低氮燃烧技术和SCR技术联合脱硝，SCR反应器入口烟气中的NO浓度为采用低氮燃烧后的浓度，考虑到部分锅炉燃用劣质煤或是W型锅炉，低氮燃烧后烟气中NO依然较高，因此本文取为410.7mg/m3。NO在燃烧中生成后随烟气流动时间长，因此可以认为到达SCR反应器入口时烟气中的NO分布是均匀的。

结合现在SCR装置的设计参数，将空速取在4000h−1左右，氨氮比取在0.95左右[18]。计算中采用的主要参数和反应动力学参数见表1、2[11,14]。

表1计算参数

表2反应动力学参数

图2模型计算值和实验数据的对比

图2为采用本模型预测某SCR脱硝实验工况[15]的计算值与实验值[19]的对比。可以看到，计算值与实验数据吻合很好(平均相对偏差为6.3%)，说明本文建立的单通道脱硝过程模拟方法具有良好的预测精度。

1.3多通道催化剂脱硝性能的模拟方法

由于实际工程中催化剂模块用量大，反应器截面上的催化剂通道数目以数百万计，如果在任一具体工况下同时计算每个孔道的脱硝情况并加以综合的话，计算量过大难以实施。本文采取的计算多通道催化剂脱硝性能的思路是通过计算各种工况下单通道SCR催化剂的脱硝过程，建立描述单孔道催化脱硝性能的数据库；

采用该数据库，可以确定任一给定参数下的单通道脱硝性能；根据给定的反应器入口参数分布，确定催化剂各通道的入口参数，调用单通道脱硝数据库确定各通道出口的NO和NH3浓度，加和得到不同入口分布下反应器出口的NO和NH3分布情况，从而分析流场和浓度场的不均匀性对脱硝性能的影响[20,21]。

文中选取了几种假设的入口特征分布和某一SCR工程装置的实际入口分布来进行分析。假设的入口特征分布包括一维线性分布(x方向参数呈线性分布、y方向参数相等)、斜面线性分布(二维线性分布，x方向和y方向参数均呈线性分布)、一维二次分布(x方向参数呈二次曲线分布、y方向参数相等)等。

同类型的分布又分为正分布(速度和氨分布趋势同向)和逆分布(速度和氨分布趋势反向)。以速度分布为例，本文假设的入口速度分布和实测分布如图3所示。

图3本文中使用的典型入口速度分布图

采用假定的分布形态可以在分布形态不变化的情况下控制速度偏差和浓度偏差变化，使变量单一。

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