燃煤电厂SCR烟气脱硝系统流场优化分析..doc

燃煤电厂SCR烟气脱硝系统流场优化分析 孙琦明，施平平，谢芳 （浙江蓝天求是环保集团有限公司 浙江杭州市 310012） Application and comparision of numerical simulation and cold test in analysis of the flow field in SCR system SUN Qi-ming, SHI Ping-ping , XIE Fang 摘要：本文以合山电厂600MW燃煤锅炉SCR脱硝反应系统的流场优化分析为例，研究数值模拟和冷态试验在电厂SCR系统流场分析中的应用。结果表明，数值模拟和冷态试验结果较为吻合，验证了数模优化方案的可行性。其中，速度场、浓度场和压降都满足设计要求，烟气经整流格栅优化可以垂直进入催化剂层，模型中无明显积灰。 关键词：SCR系统；数值模拟；冷态试验；流场 （Zhejiang Atmosphere Environment Protection Group Co.,Ltd. Zhejiang hangzhou, 310012 , China） Abstract: Taking the analysis of the flow field in SCR system of Heshan 600MW coal fired plant as an example, this paper studied numerical simulation and cold test in analysis of the flow field in SCR system. The experiments showed that the results of numerical simulation were the same with those of cold test, which meant the method of simulation was credible. The flow field of velocity，concertration and pressure met the designed requirements. Installation of flow straightening grid can optimize the direction of gas flow to make the flue gas enter the catalyst vertically. There was no significant dust deposition in the model. Key words: SCR system; numerical simulation; cold test; flow field  煤燃烧过程中产生的NOx是造成大气污染的主要来源之一。针对燃煤烟气NOx的治理与控制技术，迄今为止，已开发出多种NOx控制技术[1]。其中，选择性催化还原反应（SCR）脱硝技术以其技术成熟、脱硝率高、经济适用性好等优点成为大型燃煤电站烟气脱硝技术的主要选择 [2,3]。在SCR反应系统中，烟气的流动特性是影响催化剂的有效利用和脱硝率重要因素之一[4,5]。实际SCR工程应用中，一般采用计算流体动力学（omputational Fluid Dynamics, CFD） 图1-1 CFD模型图图1-2 CFD模型网格图基于前面假设与简化，烟气流场的控制方程可表示为： （1） 式中 、、分别为通用变量、广义扩散系数、广义源项。式中各项依次为瞬态项（transient term）、对流项（convective term）、扩散项（diffusive term）和源项（source term）。根据内烟气流动湍流实际情况，本文采用标准κ-ε湍流模型来模拟塔内烟气湍流运动。 （2） 式中：－i向动量源项（Pa/m）；－层流粘度（）；－介质渗透性（-）； －i向速度分量（m/s）；－密度（kg/m3）；－内部阻力因子（1/m）。 1.2.3 偏差定义 当用参数来代表不均匀性时，需要用入口参数的不均匀性来评估反应器性能。考察参数是标准偏离平均值的百分量[11]，其计算方法如下（3）式： （3） 式中：；；－标准偏差系数；－标准偏差；－平均值 1.3网格划分及边界条件 利用前处理软件GAMBIT对SCR系统进行三维建模，采用四面体和六面体网格对三维模型进行网格划分。与模型外形尺寸相比，因喷嘴尺寸相对较小，为了精确考察喷嘴喷射情况，将喷嘴出口段的烟道的网格进行加密。模型网格计算单元数量约为0万，模型网格划分如图1-2所示。烟气入口边界条件