SCR烟气脱硝系统上层催化剂磨损原因分析

4.3模型验证

模拟计算得出脱硝系统在冷态试验条件下的流场分布如图9-图11所示.

由图9-图11可见,经过转向烟道后,整流格栅上方的气流分布不均匀,靠近后墙区域的v较高;横梁防积灰三角对气流产生了分流作用;靠近催化剂入口处,后梁下方靠前墙侧的向下气流流速比前梁大,后梁下方靠后墙侧的气流向水平方向偏斜的程度和流速比前梁的大.

同一横梁下方靠前墙侧的v较大,主导方向垂直向下;靠后墙侧流场不稳定,v较小,并出现大面积旋涡.这与冷态试验的飘带示踪试验结果相吻合,即飘带在横梁下方靠前墙侧竖直向下;在横梁下方靠后墙侧摆动很不稳定,最后逐渐缠绕在一起,说明该区域存在涡流.测试截面v的试验数据与模拟结果对比如图12所示.

将v垂直向下定为正方向,垂直向上定为负方向.由图12可见,试验数据与模拟结果较吻合,表明数值模型准确.在横梁下方靠后墙侧,即距前墙3.5m和7.5m处的v偏差较大,但主要偏差在流动方向上.该区域流场存在较大面积漩涡,流动方向并不固定,故对该区域的v进行方向修正,修正后的试验数据与模拟数据非常接近,说明了方向修正的必要性和正确性.

4.4结果分析

v的大小和方向会对催化剂产生不同磨损,故对靠近催化剂入口处(催化剂上方约0.1m处)的气流合速度以及垂直和水平方向上的分速度分别进行研究,其流场分布如图13所示.

由图13可见:

1)横梁两侧的合速度高于其他区域,且后梁两侧的合速度达到最大值;

2)横梁下方靠前墙侧垂直速度较大,水平速度较小,主导气流垂直向下,靠后墙侧垂直速度较大,水平速度也较大,形成斜向气流;

3)横梁下方靠后墙侧的高速区域较大,宽约为1m,靠前墙侧的高速区域较小,宽约为0.5m.

综上所述,在横梁下方靠前墙侧,高速气流主要对催化剂进行纵向冲刷,故该区域催化剂磨损成针状结构;而靠后墙侧,高速气流主要对催化剂进行斜向冲刷,该区域的催化剂被磨损成掏空结构(图2).

5结语

本文通过冷态试验与数值模拟相结合的方式,对脱硝系统最上层催化剂入口处流场进行分析.结果表明,出现最上层催化剂不同特征的严重磨损原因是:前、后横梁的防积灰三角结构对气流的分流作用,导致横梁下方靠前墙侧出现高速向下气流,对该区域催化剂形成强烈的纵向冲刷,该处催化剂磨损呈针状结构;横梁下方靠后墙侧出现大面积旋涡,且流速较小,高速气流向水平方向偏斜,对该区域催化剂形成强烈的斜向冲刷,导致该区域的催化剂被磨损成掏空结构。

《热力发电》作者：夏力伟,张学锁,韦红旗,盛波

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