460t/h煤粉炉SCR脱硝系统的设计与优化

4 结果分析与优化

4.1 优化前流场分析

烟气自省煤器流出后，分别沿上偏角31°和19°的倾斜烟道流经下弯头进入垂直烟道，与由AIG喷入的氨气混合后经上弯头转变为水平方向，再经整流格栅将速度均化后送入催化剂层完成脱硝反应。

在设计SCR脱硝系统内部的导流装置时，为避免由于惯性作用造成弯头处出现过大的速度和压力偏差，在SCR装置四个转弯处(垂直烟道上下弯头、反应器出口、SCR 出口)分别设计了两片导流板，此时SCR系统的烟气流场情况如图2所示。图2中根据烟气流动方向划分了前后左右，以便于下文叙述。

由于整个SCR烟道不存在左右偏转结构，因此其内部流场整体呈现左右对称、前后偏差。由图2可见，垂直烟道段前侧的烟气速度大于后侧，一方面是由烟气在下弯头处的惯性造成，另一方面是由于下弯头前接的上倾斜烟道存在沿流动方向的上偏角减小，从而导致流场整体下移。经计算，AIG上游截面的平均流速为11.86m/s，变异系数CV为16.3%，未达到CV≤15%的指标。

AIG上游流场不均直接影响到还原剂与烟气的混合效果，对脱硝性能极其不利，因此需对该截面流场进一步优化。从图2中还可以看出，经上弯头转为水平的烟气大幅冲向前侧，直接导致整流格栅下游的流场出现明显偏差。经计算，首层催化剂上游烟气流速CV为20.9%，也未达到CV≤15%的指标。

根据表1，不考虑催化剂时要求SCR系统压损不超过450Pa，通常造成较大压降的情况是流动发生大角度转向或烟道口径大尺度缩小，可通过合理布置气流导向部件加以改善。图3为不考虑催化剂阻力时的压力分布情况，可见整个系统压降为396Pa，满足小于450Pa的要求。

4.2 优化后流场分析

针对当前速度偏差较大的问题，提出在上偏角19°段烟道增设两片导流板，将下弯头上游的烟气流场上扬，减小垂直烟道的流速偏差。另在整流格栅上方增设四组导流叶片。两处增设导流部件的位置分别见图4a、b。

从图5可以看出，增加图4a中的两片导流板后对垂直烟道内的流场影响十分显著，速度分布较均匀，为与氨气的均匀混合营造了有利条件。图6a为AIG上游截面的速度分布情况，此时该截面速度CV为12.3%。增加图4b中的四组导流叶片后，缓解了大量烟气冲向反应器前侧的问题，反应器内部的速度偏差减小。

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