大型燃煤机组SCR脱硝系统优化

2 SCR系统三维模型的建立

2.1三维物理模型

按照与冷态实物模型尺寸1：1的比例，运用GAMBIT软件建立SCR系统三维模型，如图2所示。

图2 SCR系统的几何模型

反应器进口烟道烟气入口处截面尺寸为3.2m×10m，喷氨段的烟道截面尺寸为3.20m×13.95m，其中喷氨格栅布置于Z=45.155m和Z=46.971m截面处。下层喷氨管的尺寸为D76mm×1.5m。上层喷氨管尺寸为D76mm×2.5m。单层催化剂尺11.2m×13.95m×0.875m。

2.2数学模型

2.2.1湍流模型

SCR系统内的烟气流动是三维湍流流动，且烟气流动的雷诺数很大，故选用k-ε旋流修正湍流模型。k-ε旋流修正湍流模型相比标准k-ε模型可以更精确地预测平板和圆柱射流的发散比率。带旋流的k-ε方程如下：

2.2.2多孔介质模型

为了节约运算资源和运算时间，将催化剂层简化为多孔介质模型。描述多孔介质模型的动量方程附加了动量源项。动量源项包括粘性损失项(Darcy)及内部损失项：

2.2.3通用有限速率模型

SCR反应器内的主要流动介质为氨气和烟气，而烟气又由多种组分组成，介质流动中要涉及到多种物质的混合，本文重点研究SCR脱硝系统的流场分布，不考虑SCR脱硝过程的化学反应，选用通用有限速率模型来模拟各组分在流动中的混合情况。

通过解化学物质的守恒方程得到组分之间的混合状况，第i物质的质量分数通过相应物质的对流扩散方程来预估，组分守恒方程采用如下通用形式：

进口烟道入口处的物质净输送量由对流量和扩散量组成，对流量由给定的各组分浓度确定，而扩散量要依据计算得到各组分浓度场求解。

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