SCR烟气脱硝系统上层催化剂磨损原因分析

由图4-图6可见,在A侧至B侧方向上的v分布比较均匀,最大偏差为1.4m/s,但是在前墙至后墙方向上的v分布很不均匀,最大偏差达到3.7m/s.在前墙至后墙方向上横梁两侧出现较大的速度差,靠前墙侧v较大,距前墙2.5、6.5m处的v达到3.66、4.63m/s;而靠后墙侧v很小,距前墙3.5、7.5m处的v仅为0.99、0.93m/s.

由此推测,在前墙至后墙方向上的v分布不均匀的原因是由于烟道内的支撑横梁对气流的阻挡,导致其两侧出现较大的速度差.2根横梁(图7)均高度为800mm,而两侧整流格栅高度仅为300mm,凸出的三角形结构可能会对气流产生分流作用.

4、数值研究

4.1模型建立

由于催化剂上方在前墙至后墙方向上的v出现较大偏差,而在A侧至B侧方向上分布比较均匀,故催化剂上方v的平面分布可以简化为沿前墙至后墙方向上的v线布置,即在满足研究需要的前提下对问题作二维简化,减少了模拟计算量.利用Gambit软件按照测量截面进行1∶1比例的二维建模,计算范围从脱硝系统上升烟道入口至脱硝系统出口(图8).

对脱硝系统内气流状况进行如下假设和简化:将气体视为不可压缩牛顿流体;假设上升烟道入口处气流分布均匀;忽略一些对流场影响较小的内部结构;催化剂层压降采用多孔介质进行模拟,产生一个与实际运行值相当的压力损失.

为了适应冷态试验,将入口边界设置为速度进口,出口边界设置为自由出流.烟道采用四边形进行网格划分,由于导流板、整流装置、横梁的结构比较复杂,其网格类型为非结构化网格,其他区域为结构化网格.为了提高模拟计算的准确性,网格节点间距为0.02m,网格总数为912711.

4.2模拟计算

对脱硝系统内部流场进行数值模拟时,整个湍流流动过程必须遵循连续性方程和动量守恒方程.在Fluent软件中,标准kGε模型由于其适用范围广,并具有较好的精度,从而在流体流动、混合、分布及换热等模型的模拟计算中被广泛应用.标准k-ε模型包括动能方程k和扩散方程ε:

式中:Gk是由层流速度梯度产生的湍流动能;Gb是由浮力产生的湍流动能;Ym是在可压缩湍流中,过渡扩散产生的波动;σk、σε是k方程和ε方程的湍流Prandtl数.

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