山東昌旭整流格柵是SCR脫硝系統(tǒng)中重要的功能部件

時(shí)間：2019/01/30　點(diǎn)擊量：0

整流格柵是SCR脫硝系統(tǒng)中重要的功能部件，其作用一是通過煙氣在格柵內(nèi)的碰撞、整合作用，將進(jìn)入格柵前水平方向流動(dòng)的煙氣調(diào)整為豎直向下流動(dòng)，其二是將進(jìn)入格柵前較差的煙氣速度分布整合的相對(duì)均勻。這兩個(gè)作用對(duì)于SCR脫硝系統(tǒng)而言具有重要的意義，煙氣在催化劑前控制在一定范圍內(nèi)的入射角能夠避免催化劑表面被過渡沖刷，使催化劑壽命得到保障，而速度分布的均勻性則是催化劑能被充分利用，達(dá)到理想脫硝效率的關(guān)鍵。因此，對(duì)SCR脫硝系統(tǒng)中整流格柵的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)十分必要。

本文對(duì)某300MW機(jī)組的SCR裝置進(jìn)行了數(shù)值模擬，通過改變整流格柵的間距及其形式，分析了不同整流格柵結(jié)構(gòu)對(duì)其下游煙氣分布和煙氣入射角的影響，給出了可以滿足性能需求的設(shè)計(jì)范圍及最優(yōu)方案，對(duì)于整流格柵的優(yōu)化設(shè)計(jì)有一定參考價(jià)值。

1數(shù)值模擬

采用三維建模軟件建立與實(shí)際裝置等比例的幾何模型，建模范圍為SCR進(jìn)口至反應(yīng)器出口，如圖1所示。由于導(dǎo)流板及整流格柵的厚度遠(yuǎn)小于反應(yīng)器及煙道尺度，故建模時(shí)將其厚度忽略。網(wǎng)格劃分時(shí)，Z向平面網(wǎng)格采用結(jié)構(gòu)化與非結(jié)構(gòu)化結(jié)合的方式劃分，然后由Cooper方式生成體網(wǎng)格，最終網(wǎng)格總數(shù)約為250萬。

數(shù)值計(jì)算采用Fluent軟件，湍流模型選用標(biāo)準(zhǔn)k-ε雙方程模型，氨氣與煙氣的混合過程采用SpeciesTransport模型，邊界條件設(shè)置為速度進(jìn)口與壓力出口。根據(jù)煙氣參數(shù)和裝置尺寸，設(shè)置進(jìn)口速度為12m/s，進(jìn)口溫度為660K，水力直徑為4.5m;AIG噴口速度為8.4m/s，水力直徑為3.2m;反應(yīng)器出口水力直徑為4m。本文計(jì)算不考慮催化劑層阻力。

圖1SCR脫硝裝置幾何模型

2定量分析

首層催化劑上游的速度入射角度、煙氣及氨氣濃度分布均勻性是保證脫硝性能的關(guān)鍵因素。采用變異系數(shù)CV對(duì)速度及濃度的均勻性作定量分析，其定義是標(biāo)準(zhǔn)偏差與算術(shù)平均值之比，可反映出一組測(cè)量數(shù)據(jù)的離散程度。就本文而言，CV越小說明截面上速度或濃度的分布越均勻，偏離平均值的數(shù)據(jù)點(diǎn)越少。煙氣入射角即煙氣偏離垂直向下方向的角度，將該角最大值α作為速度矢量的定量分析指標(biāo)。對(duì)于速度CV、濃度CV以及α的優(yōu)化目標(biāo)如表1所示。

表1 CFD流場(chǎng)模擬定量分析指標(biāo)

需要說明的是，由于氨氣濃度CV的大小主要取決于AIG上游的煙氣速度分布，控制其大小的措施是通過合理布置導(dǎo)流板優(yōu)化AIG上游流場(chǎng)，與整流格柵的形式變化關(guān)系不大，因此下文對(duì)整流格柵結(jié)構(gòu)的優(yōu)化將以速度CV和最大入射角α作為指標(biāo)，在最終確定的最優(yōu)方案中將給出完整的定量指標(biāo)結(jié)果。