scr脱硝反应器内流场均匀性分析及优化设计

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1、第12卷第4期南通航运职业技术学院学报V01．12No．42013年12月JOURNALOFNANTONGVOCATIONAL&TECHNICALSHIPPINGCOLLEGEDec．2013doi：10．3969／j．issn．1671—-9891．2013．04．016SCR脱硝反应器内流场均匀性分析及优化设计刘勇·，曹京。孟强，任钢炼2(1．江苏科技大学机电与动力工程学院，江苏张家港215600；2．江苏申港锅炉有限公司设计部，江苏张家港215600)摘要：文章对某600MW机组拟定的烟道及SCR脱硝反应器内的流场进行数值模拟及分析，针对流场分布不均

2、匀的问题提出了三种导流板位置布置方案，使得出口速度达到均匀。对不同导流板布置方案的模拟及分析表明：导流板可以明显改善SCR反应器内流场均匀性，采用在三个部位添加导流板的方式，是使SCR脱硝反应器内流场均匀的最佳方案。关键词：SCR脱硝反应器；数值模拟；导流板；速度均匀性中图分类号：X701文献标识码：A文章编号：1671—9891(2013)04—0057—030引言随着人们节能减排意识的增强，以燃煤为主的火电厂如何减少氮氧化物(NOx)排放的问题已得到广泛关注。I1I21在众多的减少氮氧化物排放(脱硝)方法中，选择性催化还原(SCR)烟气脱硝技术具有脱硝

3、效率高、运行可靠、装置结构简单、无副产品等优点，在各国得到了广泛的应用。『3】为了使SCR脱硝反应器内流场均匀，通常需要在反应器设计中设置导流板，导流板的设置能够明显改善反应器内流场的均匀性，提高脱硫效率。然而，最佳导流板布置方式的设计是比较困难的，往往需要结合大量的实验和数值模拟工作。很多学者对SCR反应器内导流板的设计进行了研究，但研究主要是针对烟气与氨混合后流场的均匀性，很少涉及烟气进入反应器前的流动问题。[5-8]本文针对SCR脱硝反应器前部流场，采用数值模拟方法分析导流板布置方式对SCR反应器内烟气流场均匀性的影响，提出最佳导流板布置的形状、尺寸

4、和位置。1物理模型根据锅炉实际尾部烟道的结构，整个SCR脱硝反应器由水平烟道、氨喷射隔栅、烟气流动转向装置、催化剂床层等部分组成。物理模型的结构如图1所示。模拟时几何尺寸按SCR脱硝反应器的实际尺寸进行计算，主要尺寸如表1所示。图1SCR反应器结构图收稿日期：2013—09—20作者简介：刘勇(1968一)，男，辽宁抚顺人，江苏科技大学机电与动力工程学院工程师，硕士。58南通航运职业技术学院学报2013年2数学模型2．1控制方程SCR反应器内的流动和反应过程遵循质量守衡、动量守衡及能量守恒。因反应器的流动为湍流，为了便：釜黝{琶‰：兰{丑5}&‰k：kl：

5、h；蓉于求解，需要对上述方程进行雷诺平均，得到平均流控制方程，包括连续性方程、动量方程、能f量r方f程r，分r别tt如式(1)、(2)、(3)所示。+：0(1)dfd+击(PUi=去(一一等+孵(2)+去(p=去(A詈一p++SR(3)式中：和分别是三个坐标方向的平均速度和脉动速度；为平均温度；g／是i方向的重力加速度分量；和A分别是分子热运动而引起的动力粘度系数和导热系数。2．2人口、出口及边界条件人口、出口条件：进人SCR脱硝反应器的烟气的密度为p=0．600kg／m。，速度u=15m／s，动力粘度为=3．588~10-5Pa．s，温度介质T=647K

6、；出13采用压力条件。边界条件：入口水力直径为D=6．32m；湍流强度I=0．02554；固休壁面边界为无滑移、无热传导的壁面条件。3模拟结果与分析应用FLUENT对图l所示的物理模型进行流场模拟，模拟结果如图2所示。图2沿Z轴方问中心截面的速度分布图从图2中可见，如果SCR反应器内不布置任何导流板，由于烟道自身结构的影响导致流场分布很不均匀。此外，当烟气从水平烟道进入垂直烟道后，在烟道左侧壁面处有明显的回流现象，这对于SCR的脱硝效果是不利的。为了改善流场分布，需要在反应器内布置导流板。根据图2的速度分布，需要在水平烟道进入竖直烟道处布置导流板；此外，由

7、于烟道拐角处能量损失大，可以在烟道右上部布置导流板。本文给出了三种添加导流板的方案，分别命名为方案1，方案2和方案3，具体方案如表2所示。方案1是在水平烟道进入垂直烟道拐角处加2块弧形导流板，流场的模拟结果如图3所示。从图3中可以看到，流场速度较大，水平烟道和垂直烟道内的速度均匀性较无导流板时有很大改善，但出口进入催化剂层的流场分布仍存在很大不均匀性。导流板可以改善SCR反应器内流场均匀性，但使用方案1还不能达第4期江定涛：海洋文化在高校人才培养中的思政教育价值研究7l职业能力的形成、优化高校校风学风具有重要的作用。高校在人才培养中要实现海洋文化的思政教育

8、价值，应采取科学有效的措施，在高校中开展和深化海洋文化教育活动。参