电站锅炉SCR系统改造前后数值模拟分析

3 SCR烟道内主要界面流场和灰场分布及改造方案

为了弄清烟气和飞灰在SCR烟道内的流动特性，通过数值模拟的计算方法模拟出SCR烟道内主要截面流场和灰场分布，如图2所示。

由图2可知，烟气速度大的位置主要集中在两组横梁的梁前，飞灰浓度大的位置主要集中在前墙和第一组钢梁之间。因此，第一组钢梁前至SCR反应器前墙位置烟气流速和飞灰浓度均处于较高水平，造成这一位置催化剂磨损强度较大，因此，本次模拟改造方案是通过优化催化剂入口的流场和灰场，达到减弱催化剂局部磨损较重的现象。催化剂入口飞灰浓度分布是由SCR整体烟道设计决定。其中由于飞灰的惯性远高于烟气，容易在转角烟道分离出主流烟气，上升烟道的上下转角导流板是灰场的重要影响因素。具体见图3所示。

图2原始SCR结构内流场和灰场分布

图3催化剂上方流场分布

横梁结构分横纵两种布置，与气流方向垂直的是横梁结构，与气流方向平行的是纵梁结构。横梁结构主要由“工”字型钢和防积灰三角（三角筋）组成。其中，“工”字型钢主要起承重作用；防积灰三角的主要作用就是防止飞灰颗粒因惯性及离心力作用跟随气流积聚在后墙侧，对靠后墙侧的催化剂造成严重磨损。

综上所述，随即提出两条措施进行整改：一是对整流格栅进行改造，具体为将防积灰三角即三角筋切除；二是对上升烟道上下转角烟道的导流板进行改造。

4数值模拟结果及分析

横梁结构中设计三角筋，其目的是控制飞灰颗粒向后墙聚集，防止严重磨损后墙的催化剂，但却对烟道内的流场造成了破坏。图4是切除三角筋后流场和灰场的分布。

导流板的数目对脱硝反应器入口的烟气速度有直接影响，当导流板较多时，烟气速度较小，烟气与催化剂接触时间增加，提高了脱硝效率；但是导流板过多时，烟气与催化剂接触时间过长，可能会发生氮氧化物的氧化反应，另外烟道的阻力会上升，风机单耗也会升高；当导流板较少时，不能很好的发挥导流作用，烟气速度较大，烟气与催化剂接触时间短，脱硝效率低。原脱硝系统在烟道上下转角分别设计了2块导流板，改造时分别采用4块导流板进行模拟。效果见图5所示。

图4改造三角筋后的流场和灰场分布

图5改造上下转角导流板后的流场和灰场分布

由图可知，通过改造上下转角导流板，改造后SCR整体沿程烟道的流场和灰场均得到改善，特别是催化剂前飞灰分布均匀性显著提高。

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