SCR流场优化的模拟研究综述
吴学智等[14]提出不均匀喷氨法，将喷氨格栅划分成若干个区域，根据各区域的氨浓度分布来调节喷 氨格栅的开度，使氨氮混合更充分，增强了反应效率。在实际工况中，大型燃煤锅炉省煤器出口烟气流 场呈不均匀分布，但当前大部分学者对 SCR 系统进行模拟时采用了均匀入口边界，故周英贵[15]决定对 非均匀入口条件的 SCR 氨喷射做模拟研究，针对脱硝入口烟气的不均匀性调整喷氨量，更符合工程实际。
于玉真等[12]在前人的基础上，以某 660 MW 燃煤超临界锅炉为研究对象，利用正交实验法，证明 了安装导流板并不会增加脱硝系统的压力损失，氨烟气混合器会增加一定的压降，但其整流效果显著。 毛剑宏等[13]发现添加导流板后脱硝系统的压降减少很多，并将模拟结果与冷态试验数据进行对比分析， 进一步验证了模拟结果，具有一定的参考价值。综上，可以发现导流板不仅能使流场更均匀，还能降低 系统压降，因此合理添加导流板就显得尤为重要。
∂ ( ρ∅) + div ( ρu∅=) div (Γgrad∅) + S
(1)
∂t
式中：S 为广义源项； Γ 为广义扩散系数； ∅ 为通用的因变量； ρ 为流体密度； t 为时间； u 为速度。
Fluent 多孔介质模型就是在定义为多孔介质的区域结合了一个根据经验假设为主的流动阻力。本质 上是在动量方程上叠加了一个动力源项，源项由两部分组成：粘性损失项和内部损失项。且在主流方向 和非主流方向相差不超过 1000 倍。
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1. 引言
煤炭在我国能源需求和消耗中占据重要位置，而燃煤所产生的氮氧化物是污染大气的主要有害物质 之一[1]，所以燃煤电厂 NOx 的排放成为了我国烟气污染物治理的重点。目前常用的脱硝技术有低氮燃烧、 选择性非催化还原(SNCR)及选择性催化还原(SCR)技术，其中 SCR 技术因具有受锅炉运行条件影响较小， 反应条件易于控制，脱硝效率高(可达 90%以上)等优点得到了较广泛的应用[2] [3]。SCR 脱硝系统内部烟 气流场不均匀时，易造成还原剂与烟气混合程度低及氨逃逸过量等情况，对脱硝效率产生消极影响。因 此，为保证脱硝系统的高效运行，对其内部流场进行优化就显得十分重要。
Dynamical Systems and Control 动力系统与控制, 2020, 9(3), 161-166 Published Online July 2020 in Hans. /journal/dsc https:///10.12677/dsc.2020.93015
∇Xi
式中： Di.m 是混合物中第 i 种物质的扩散系数。
Sct 是湍流施密特数， Sct
=
µt ρ Dt
。
µt 是流体粘性系数， Dt 是扩散系数。
DOI: 10.12677/dsc.2020.93015
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动力系统与控制
刘婷婷
3.2. 建模及网格划分
流场模拟前处理软件可选择 Gambit，Workbench，Icem 等。建模时根据设备结构特点对内部装置进 行合理简化，可大大提高计算效率，例如喷氨喷嘴可简化为喷口，忽略对流场影响较小的装置(构架、梁 等)。
王汉青等人[9]对某 300 MW 机组脱硝装置进行模拟，通过分析速度相对偏差等五个参数，发现距离 反应器最近处的导流板尺寸对流场影响最大，而且在反应器顶部安装整流格栅，可使流场更均匀。为使 某 330 MW 机组首层催化剂入口速度偏差小于 15%，改善系统压降，杨松等[10]发现反应器与水平烟道 连接处安装直板、两个转弯烟道安装弧形导流板时脱硝装置速度场及浓度场分布较均匀。
DOI: 10.12677/dsc.2020.93015
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动力系统与控制
刘婷婷
王乐乐等[16]使用数值模拟的方法对某电厂的喷氨格栅结构优化方案进行了验证，得出了该双向调节(横 向烟道与纵向烟道)方案具有可行性的结论，该评估方法对火电厂脱硝系统优化具有一定的借鉴作用。
张巍等[17]对某 600 MW 机组整流格栅进行了优化模拟，发现该系统整流格栅的压力损失为 100 Pa 时，首层催化剂入口速度偏差及浓度偏差最小。陶立新等[18]将整流格栅结构优化为阶梯式，发现整流效 果增强。徐劲等[19]发现，整流格栅及首层催化剂高度都会对首层催化剂入口烟气速度及氨浓度分布造成 影响。格栅高度变化时，需相应改变催化剂的安装高度。高建强等[20]通过模拟研究确定了某 1000 MW 燃煤机组 SCR 脱硝反应器整流格栅的最佳间距以及整流格栅与催化剂安装高度的比值对流场的影响。整 流格栅与催化剂安装高度的耦合研究，进一步为脱硝反应器流场优化提供了新的思路和方向。
Figure 1. SCR response diagram 图 1. SCR 反应示意图
4NH3 + 4NO + O2 = 4N2 + 6H2O 4NH3 + 2NO2 + 2O2 = 3N2 + 6H2O
4 NH3 + 6NO =5N2 + 6H2O
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动力系统与控制
刘婷婷
8NH3 + 6NO2 =7N2 +12H2O
文章引用: 刘婷婷. SCR 流场优化的模拟研究综述[J]. 动力系统与控制, 2020, 9(3): 161-166. DOI: 10.12677/dsc.2020.93015
刘婷婷
关键词
SCR，CFD，模拟优化
Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). /licenses/by/4.0/
选择性催化还原(SCR)技术是在烟气中加入氨和尿素等还原剂，在 320℃~420℃的温度窗口，还原剂 与烟气中的 NOx 在催化剂表面发生反应，生产氮气和水。该反应是氧化反应和还原反应相互竞争和作用 的结果，反应示意图如图 1 所示。
主要反应如下： DOI: 10.12677/dsc.2020.93015
4. SCR 内部装置模拟优化
通过数值模拟优化 SCR 系统的内部装置，例如导流板，喷氨格栅及整流格栅等，可改善 SCR 脱硝 系统内烟气流场，从而提高脱硝效率。
4.1. 导流板的优化
陈东林等人[8]对湖南一台 300 MW 燃煤机组进行导流板优化模拟，发现在喷氨后布置导流板对首层 催化剂速度流场产生较大影响，而喷氨前的导流板布置对首层催化剂层氨浓度场分布影响较大，对导流 板位置优化提供了一定参考。
大部分学者进行流场模拟时都选择忽略了脱硝系统中的灰尘，为使模拟结果更有现实指导意义，朱 天宇等[11]对某 600 MW 燃煤机组脱硝装置进行模拟时加入了飞灰颗粒的离散项，发现该装置流场受飞 灰影响不大，但考虑到催化剂堵塞及使用寿命，在灰量较大的 SCR 脱硝系统中建议安装吹灰装置。还得 出了弧形板后连接一段竖直板导流效果更好的结论，该结论与文献[10]都提出了弧形板与竖直板的配合， 可为导流板的结构优化提供新的设计依据。
( ρui
)
= 0,i = 1, 2,3
(3)
式中： ρ 为流体密度； t 为时间； xi 为位移矢量； ui 为 i 组分的速度矢量物质输运模型。
绝大多数 SCR 流场模拟时，采用无反应的混合组分，通过第 i 种物质对流扩散方程预估其质量分数 Xi [6]
∂ t
(
ρ
X
i
)
+
∇
(
ρuX
i
)=Leabharlann −∇JiSCR 反应受温度、氨氮浓度等因素影响，浓度低或者混合不充分都会影响脱硝效果及运行的经济性， 因此对 SCR 系统进行流场模拟就显得十分重要。流场模拟主要分为确定求解方程、前处理(建模及绘制 网格)、Fluent 参数设置，求解及后处理几个部分。
3. SCR 数值模拟概述
3.1. 控制方程
根据 SCR 运行特点，在建模时可进行如下假设和简化： 1) 将烟气视为不可压缩流体；2) 假设进口烟气速度分布均匀；3) 催化剂层及整流装置等多孔结构 采用多孔介质模型进行计算。基于以上假设及简化，SCR 系统烟气流场的连续性方程、动量方程、能量 方程及组分守恒方程的通用形式可表示如下[4]
在弯头或者结构较复杂处建议采用非结构性网格。为同时兼顾计算的准确性及高效性，网格数量可 通过网格无关性认证来确定。
3.3. Fluent 设置
在 Fluent 设置中，进出口烟道一般设置为速度入口及压力出口，烟气与氨气的混合选择多组分输运 模型，催化剂、整流格栅等多孔结构可采用多孔介质设置，孔隙度根据结构参数确定。模拟时，不考虑 氨和 NOx 的化学反应，只考虑二者的混合。
+ Ri
+ Si ,
(4)
式中： Ji 为物质 i 的扩散通量，由浓度梯度产生； Ri 为化学反应净产生速率； Si 为离散相和定义的源相 导致的额外产生速率。此处 Ri 和 Si 均取 0。无反应的混合组分，只需考虑 i 种物质的湍流扩散通量 Ji [7]。
Ji
= − ρ Di.m
+
µt Sct
目前 CFD 软件在脱硝系统优化中很受欢迎，该软件通过建模、迭代计算及分析结果，可以达到优化 设计研究的目的，具有可操作性强，低成本，可缩短产品周期及计算结果直观的优点，是脱硝系统流场 优化的重要工具。
本文以煤粉炉为例，从 SCR 系统流场优化角度，列举了目前 SCR 系统数值模拟优化的进展。
2. SCR 反应概述
Abstract
In the design stage of the selective catalytic reduction (SCR) denitration system, computational fluid dynamics (CFD) is a very significant tool. The use of CFD software to simulate the distribution of flue gas and reduction agent in the SCR system can continuously optimize the denitration system through the calculation results of the flow field. This paper enumerated and summarized the current simulation and optimization of structures such as deflectors, ammonia injection grids and rectifier grids, in order to provide some ideas for the simulation and optimization of the flow field of SCR systems.
SCR物模系统试验方法及相关仪器、设备
SCR物模系统试验方法及相关仪器、设备1实验系统介绍SCR系统的测试目的是为了验证设计的合理性和掌握反应器内部的流场规律。
从而为SCR的运行和结构优化提供一定的理论基础。
本实验系统从锅炉省煤器出口到空气预热器进口处建立冷态模拟实验台。
冷态模拟被认为是一种省时、省力的一种模化方法，被许多商家所采用。
为保持和实际运行的一致性，此实验系统采用负压设计。
1．省煤器；2．灰斗；3．喷氨格栅；4．多孔板；5催化剂；6稀释风机；7.引风机；B1-B7:导流板；VI—V7:风速测点；P1-P8:压力测点图1SCR系统流动模型冷态试验系统图实验系统主要由反应装置、供风系统、喷氨系统和测量系统组成。
1反应装置:主要由烟道、整流装置、催化剂阻力模拟层等组成2供风系统:由引风机、稀释风机和链接管道组成3喷氨系统:由储气瓶、流量分配器、转子流量计、喷管和链接皮管组成4测量系统:主要由热线风速仪、烟气分析仪、皮托管、测试台架等组成反应器模型前烟道截面形状、尺寸及反应器模型形状、尺寸根据相似模化法则计算确定，计算结果见1表表1反应器冷态模型模化计算结果在冷态试验中，导流板是按照数值模拟的状态进行调试，来均衡流速、流量。
一般不进行调试，在试验中，导流板是采用有机玻璃板来进行模拟。
在此试验中整流层和催化剂层仅仅作为阻力元件影响气体流动，整流层采用有机玻璃板来进行模拟，催化剂层是采用海绵和网筛填充物来模拟，模拟的原则均是使冷态试验装置的模拟催化剂层和整流层的阻力系数与实际工程中催化剂层和整流层的阻力系数相等或基本一致。
催化剂入口烟气氨浓度分布不均匀可导致反应不充分，氨注入装置的设计及注入点应保证催化剂入口烟气氨浓度分布尽可能均匀，以保证在氨氮摩尔比一定的条件下，达到最大的脱硝效率，因此，氨浓度分布的均匀性是重要的设计参数之一。
喷氨系统简化图如2图2喷氨装置图在试验中，使用SO2来代替NH3完成试验。
原因：（1）NH3在室温下极易和水结合，形成雾状，影响试验的可靠性；（2）液氨存储在液氨储罐中，置备为NH3需要料压缩机、蒸发槽蒸发等相关设备和过程，代价较高，经济性较差；（3）选用SO2后续处理比较容易。
电站燃煤锅炉SCR烟气脱硝喷氨优化控制分析
电站燃煤锅炉 SCR烟气脱硝喷氨优化控制分析摘要:污染是一个全球问题，它会导致温室效应，破坏臭氧层和形成酸雨。
我们国家对的排放做出了严格的限制。
另一方面脱硝所用液氨的价格较贵，给对电厂的经济运行带来了挑战。
锅炉脱硝系统的正常运行对于整个发电厂的环保和经济运行都有着非常重要的影响。
本文通过对发电厂脱硝系统运行中存在的问题进行总结与分析,提出了一些有效的优化调整措施,希望在满足严苛环保要求下保持脱硝系统的经济运行。
关键词:脱硝系统；超净排放；精准喷氨引言为达到国家环保超净排放标准的严格要求(30万千瓦及以上公用燃煤发电机组大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机组排放限值的环保指标,即在基准氧含量6%条件下，氮氧化物排放浓度分别不高于50毫克/立方米),华能井冈山电厂一期两台30万千瓦燃煤机组采用选择性催化还原(SCR)工艺烟气脱硝系统,锅炉配置2台SCR反应器,采用纯度为99.6%的液氨做为脱硝系统的反应剂。
SCR反应器布置在省煤器与空预器之间的高含尘区域。
脱硝系统在机组并网运行期间保持连续运行，运行人员既要确保脱硝系统出口浓度在标准要求之内，又要满足脱硝系统节约经济运行的要求。
所以要对机组脱硝喷氨进行优化控制，实现精准喷氨，既满足于严苛的环保要求，又能节约液氨消耗的成本，助力我厂实现绿色节能型电厂的建设。
一SCR脱硝系统简介我厂一期锅炉烟气脱硝装置布置在炉外，呈露天布置，采用高粉尘布置的SCR工艺，即将SCR反应器布置在省煤器之后、空预器和电除尘之前。
脱硝系统布置有三台稀释风机，一台运行，两台备用。
氨气与空气混合后被喷入反应器中，与反应器中的氮氧化物发生反应。
烟气中所含的全部飞灰和均通过催化剂反应器，的去除率可达到80%～85%。
每台锅炉配置两台SCR反应器,采用蜂窝式催化剂,按“2+1”模式布置三层催化剂。
SCR的化学反应机理比较复杂，催化剂选择性主要是指在有的条件下被氧化，而不是被氧化，SCR反应是选择性反应生成，而非其他的含氮氧化物。
SCR烟气脱硝反应器整流装置和烟道导流板采用流场模拟优化设计
９ 。 ５ ｍ
④
３ ｍ
图２ ＭＴ １ ２ １ ３ Ｄ Ｅ安检 系统 预 测点位 示 意 图 从 以上计 算结 果 可知 ， 该 ＭＴ １ ２ １ ３ Ｄ Ｅ安检 系统 边界 外环 射 。监 管部 门可 以根据 以上 辐射 防护 原 则 ，对建 设单 位 安检 作 业条 件进 行 监管 。 参 考 文献 ：
Ｓ Ｃ Ｒ 烟 气脱硝 反应 器整 流 装置 和烟 道导 流板 采 用流 场模 拟优 化设 计
Ｓ Ｃ Ｒ烟气脱硝反应器整流装置和烟道导流板 采 用流场 模拟优化设 计
福建鑫泽环保设备工程有限公司 叶贵峰
［ 摘要 ］ Ｓ Ｃ Ｒ烟 气脱 硝 反应 器 的性能 主要 取 决于进 入脱 硝 反应 器 内的 Ｎ Ｏ 与 ＮＨ ３ 的混合 均 匀度 及混 合气 体在 进入 第 一层催 化 剂 前温 度 、速度 分布 的均 匀性 和烟 气 进入 催化 剂前 流 向 角偏 。该 文 以某 燃煤 锅炉 烟气 脱硝 工 程 的 Ｓ Ｃ Ｒ 装置 为研 究对 象 ，采用
… １ Ｇ Ｂ １ ８ ８ ７ １ － － ２ ０ ０ ２ ，电离辐射防护与辐射源安全基本标准【 Ｓ 】 ．
境 剂 量 率 均 满 足 国家 标 准 《 辐 射 型 集装 箱 检 查 系 统 》
（ ＧＢ１ ９ ２ １ １ －２ ０ ０ ３）的规定 （ 小于２ ． ５ ｐ Ｇ ｙ ／ ｈ）。
置
就是造成臭氧层破坏的主要元凶之一。Ｎ Ｏ 在大气层低空被
氧 化成 Ｎ Ｏ ２ ，Ｎ Ｏ 是 一种 红棕 色并 且带 有很 强烈 刺激 性 的气 体 ，它 的 毒性 是 Ｎ Ｏ的 ５ 倍之 多 ，一 旦被人 体 吸人 ，就 会很
容易和血液融合 ，使血液中的氧气含量下降导致缺氧从而引 起 中枢神经麻痹 ，还会使呼吸道黏膜粘连 ，从而导致肺癌的
SCR脱硝流场仿真优化技术
仿真优化在SCR脱硝系统中的应用
某300MW机组烟气脱硝改造工程
项目背景：
·河北某300MW机组烟气脱硝反应器入
口整流格栅局部磨损严重，磨损面积占总
面积约70%，磨损高度达到了100mm。
·脱硝催化剂迎烟气侧局部磨损严重， 主要集中于催化剂层中心区域，个别催化
整流格栅磨损
剂单片磨损已接近一半。 ·脱硝效率降低和局部氨逃逸增高，
速度修正系数=（子区域氨氮比-催化 剂入口平均氨氮比）/催化剂入口平均
氨氮比
修正后速度=（1-速度修正数）× 修正前速度
否
喷氨优化调整前
催化剂上方截面氨氮比偏 差系数＜5%
是 结束
优化前 催化剂上方截面氨氮比偏差系数5.1% 优化后 催化剂上方截面氨氮比偏差系数3.392%
喷氨优化调整后
精选ppt
17
1. 喷氨格栅及分区理念
喷氨格栅管路图 喷氨格栅分区图（烟道俯视）
喷氨格栅三维图
喷氨分区的对应关系
精选ppt
19
29
18
28
29 19 28 18
12
22
11
21
两层喷氨口
22 12 21 11
催化剂上方截面
13
（二）喷氨格栅优化调整试验
2. 现场试验仪器及测量方法
自动烟尘（气）测试仪 烟气采集与分析系统
·缓解催化剂局部磨损
优化后
流场情况： ·原方案常规导流板时，水平烟道内的气流发生 偏斜，高速气流贴附于烟道下壁面流动，上壁面 烟气不能再继续沿壁面流动，上壁面附近出现回 流区，水平烟道出现二次流动。通过省煤器出口 水平烟道内两组烟气/尘抬升板的装设，烟道内气 流的死区旋涡现象得到改善，最终催化剂上方截 面流场不均匀度由8.42%增加到9.09%。
300MW燃煤锅炉烟气SCR脱硝系统流场的数值模拟与优化设计
电 力 科 学 与 技 术 学 报
Ｊ ０ＵＲＮＡＬ ０Ｆ Ｅｌ ＥＣＴＲＩ Ｃ Ｐ ０Ｗ ＥＲ Ｓ ＣＩ ＥＮＣＥ ＡＮＤ Ｔ ＥＣＨＮＯＬ ＯＧＹ
Ｖｏ １ ． ２ ８ ＮＯ ． １
Ｍａ ｒ 。 ２ ０ １ ３
３ ０ ０ ＭＷ 燃 煤 锅 炉 烟 气 Ｓ Ｃ Ｒ脱 硝 系统 流场 的 数 值 模 拟 与优 化设 计
摘 要 ： Ｓ Ｃ Ｒ脱硝反应系统 中烟道及其导流板的结构与布置对催化剂进 口截面上 烟气 流场及 氨浓度 场的分布具有
重要影响． 为 优化 某 台 ３ ０ ０ ＭＷ 燃 煤 锅 炉脱 硝 反 应 器 中 的流 场 与 氨 浓度 场 分 布 ， 设计 了 ４ 种导流板方案 ， 运 用 数 值 模
陈冬林 ， 刘 欢 ， 邹 婵 ， 陈 翠玲 ， 盘 思 伟 ， 李 丽 ， 赵 宁。
（ １ ． 长 沙 理 工 大学 能 源 与 动 力 工 程 学 院 ， 湖南 长沙 ４ １ ０ ０ ０ ４ ；２ ． 广东 电 网公 司 电 力科 学研 究 院 ， 广 东 广州 ５ １ ０ ０ ８ ０ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔｈ ｅ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ａ ｎ ｄ ａ ｒ ｒ ａ ｎ ｇ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｆ ｌ ｕ ｅ ｇ ａ ｓ ｃ ｏ ｎ ｄ ｕ ｃ ｔ ａ ｎ ｄ ｂ ａ ｆ ｆ ｌ ｅ ｈ ａ ｖ ｅ ａ ｓ ｉ ｇ ｎ ｉ ｆ ｉ ｃ ａ ｎ ｔ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｏ ｎ ｄ ｉ ｓ ｔ ｒ ｉ ｂ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｆ ｌ ｕ ｅ ｇ ａ ｓ ｆ ｌ ｏ ｗ ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ ａ ｎ ｄ Ｎ Ｈ ｏ ｒ ａ Ｓ Ｃ Ｒ ｄ ｅ Ｎ Ｏ ｒ ｅ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ．Ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ ｏ ｏ ｐ — ｔ ｉ ｍｉ ｚ ｅ ｄ ｉ ｓ ｔ ｒ ｉ ｂ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｆ ｌ ｏ ｗ ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ ａ ｎ ｄ ＮＨ３ ｃ ｏ ｎ ｃ ｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｌ ｆ Ｐ Ｃ— ｆ ｉ ｒ ｅ ｄ ３ ０ ０ Ｍ Ｗ ｂ ｏ ｉ ｌ ｅ ｒ ， ｆ ｏ ｕ ｒ ｓ ｃ ｈ ｅ ｍｅ ｓ ｏ ｆ ｂ ａ ｆ ｆ ｌ ｅ ｃ ｏ ｎ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｎ ｇ ｆ ｌ ｕ ｅ ｇ ａ ｓ ａ ｒ ｅ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｓ ｅ ｄ ．Ｎ ｕ ｍｅ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｆ ｌ ｏ ｗ ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ ａ ｎ ｄ ＮＨ ３ ｃ ｏ ｎ ｃ ｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｔ ｙ ｐ ｉ ｃ ａ ｌ ｂ ｏ ｉ ｌ ｅ ｒ ｌ ｏ ａ ｄ ｓ ｉ ｓ ｃ ａ ｒ ｒ ｉ ｅ ｄ ｏ ｕ ｔ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｂ ｙ ｔ ｈ ｅ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍａ ｌ ｓ ｃ ｈ ｅ ｍｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｆ ｌ ｕ ｅ ｇ ａ ｓ ｂ ａ ｆ ｆ ｌ ｅ ｉ ｓ ｄ ｅ ｔ ｅ ｒ ｍｉ ｎ ｅ ｄ ．Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ ， ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｂ ａ ｆ ｆ ｌ ｅ ， ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ａ ｎ ｄ ａ ｒ ｄ ｄ ｅ ｖ ｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｆ ｌ ｕ ｅ ｇ ａ ｓ ｖ ｅ ｌ ｏ ｃ ｉ ｔ ｙ ａ ｎ ｄ ＮＨ ３ ｃ ｏ ｎ ｃ ｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｌ ｅ ｔ ｓ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ Ｓ ＣＲ ｃ ａ ｔ ａ ｌ ｙ ｓ ｔ ａ ｒ ｅ ｒ ｅ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ — ｌ ｙ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ｅ ｄ ｗｉ ｔ ｈ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ａ ｎ ｄ ａ ｒ ｄ ｄ ｅ ｖ ｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｅ ｄ ，ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｍｅ ｅ ｔ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｒ ｅ ｑ ｕ ｉ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ．
燃煤电厂SCR烟气脱硝系统优化流场分析
２１ 试验模型 ．
本试验 台的模 型按实际Ｓ Ｒ Ｃ 反应器 ｌ ２ Ｅ ： ￣例缩小 ，试 １ 喷氨设备 等构成 ，试验系统图如 图３ 所示 。试验模 型主体
采用透 明有机玻璃制作 ，以便于观察流场 。导流板采用
基于前 面的假设 与简化 ，Ｓ Ｒ Ｃ 系统 烟气流场 的控制 验系统 由Ｓ Ｒ Ｃ 反应装置模型 、引风机 、管道及 阀门、模拟 方程通用形式可表示为 ：
ａｔ
２ （ ： ｇａ４ ＋ ｐ ） （ ｒｄ） “ ｖ Ｆ ）＋
灰。
关键 词 ：Ｃ 系统； ＳＲ 数值模 拟； 冷态试验； 流场
中图分 类号 ：７ １ Ｘ ０ 文献标志码 ： Ａ 文章编号 ：０ ６ ５ ７ ２ １ ）０－ ０ ９ ０ １０ － ３ ７（０ ６０ ５－ ４ １
煤燃烧过程 中产生的Ｎ Ｏ是造成大气污染的主要来源 之一 。针对燃煤烟气Ｎ Ｏ 的治理 ，迄今 已开发 出多种Ｎ Ｏ
应 系统 中，烟气 的流动特性 是影响催 化剂 的有效利 用和 拟计算 ，在模型 中加装 导流装置 ，使系统流场得到初步
脱 硝率 的重要 因素 之一『 ４ 、 。实际Ｓ Ｒ 程应用 中 ，一 优 化 。其 中 ，优 化流 场 的部 件包 括 ：１ Ｉ 水平 扩 口 ＣＩ ）Ａ Ｇ
般采用 计算流体动力学 （ ｏ ｕ ｔ ｎｌ ｌｉ Ｄ ｎｍ ｃ ， Ｃ ｍｐ ｔ ｉ ａＦｕ ｙ ａ ｉｓ ａｏ ｄ 处 安装一 组导 流板 ；２）反应器进 口水平 烟道变截 面处
钢板制作 ，采用等压模拟催化剂床层 的阻力 。
三河电厂二期工程SCR脱硝装置流场的模型试验和数值分析
模 型照原 型 装置按 １： ５的 比例进 行 制 作 （ ２ 。除 １ 图 ）
进 出 口管 道 外 ， 型 的 Ｓ 模 ＣＲ部 分 全 部 由 有 机 玻 璃 制 作， 以利 于 观察 流 场 。反 应 段 中 催 化 剂 层 的压 力 损 失
（ ）飞灰 沉 降试 验 在 前 ３个 项 目测 试 完 毕 后 ， ４ 进 行 飞灰 沉降试 验 。
粉 煤灰 在 烟道 中 的堆 积 现 象 ， 以判 断 是 否 需 在 合 适 的
位 置装 设 灰斗 。 本 试验 判别 准 则 ： 喷 射 格 栅 （ Ｇ） 口速 度 标 氨 ＡＩ 入 准偏 差 系 数 ＣＶ值 应 ≤ １ ％ ， 一 催 化 剂 层 入 口处 ５ 第
Ｓ Ｒ脱硝 装 置部件 进 行 优化 设 计 ， Ｃ 以使 烟气 流场 满 足
图 １中 Ｖ１ ； ）在 第 １ 第 ２层催 化 剂进 口布 置 ９ 处 ２ 、 ×
１ 个 测点 ， ５ 即图 １中 Ｖ５ Ｖ６ 。 、 处
图 １ 三 河 电 厂 ｓ Ｒ 系统 模 型 试 验 布 置 ｃ
２ 冷 态 模 型 试 验
２ １ 试 验 模 型 ．
（ ）压 力测 量 在 Ｂ ２ ＭＣ Ｒ工 况 下 对 Ｓ Ｒ 系 统 的 Ｃ
Ｅ ｍａ ｌ ・ ｉ： ｘｒ ６ ５ １ ３ Ｃ Ｉ ｆ０ ０ ＠ ６ ． Ｏ ｎ
固 匮 塑［
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三河 电厂 Ｓ Ｒ系统 模 型试验 布 置见 图 １ Ｃ 。
图 ２ Ｓ Ｒ 系统 试 验 模 型 Ｃ
２ ３ 测 量及 试验 项 目 ． （ ）速度 测 量 速 度 测 量 采 用 热 线 风 速 仪 （ 量 １ 测
置的形 式 ；３ 烟 道 、 应 器 中 的 导 流板 ； ４ 均 流格 栅 （） 反 （） （ 形式 、 量 、 置 等） 数 位 。
脱硫脱硝装置的运行状态分析及问题优化
建筑设计238产 城脱硫脱硝装置的运行状态分析及问题优化孙文行摘要：随着我国经济快速发展，工业生产中排放的SO2、NOx成为大气污染物的主要来源。
SO2、NOx和颗粒物大量存在于燃烧反应生成的烟气中，这部分烟气已成为大气污染的核心来源。
由于含硫原料的使用越来越广泛以及国家对于环境保护的考量，各类燃烧装置产生的烟气排放面临着越来越严格的限制和约束，如何消除烟气中SO2、NOx和颗粒物已成为生产企业关心的重点。
近年来烟气脱硝除尘脱硫装置得到长足发展，在烟气净化问题中发挥了重要的作用。
但受限于当前的装置设计和制造水力，脱硝脱硫装置在使用过程中仍然存在诸多问题，需要提出并进行改进探究，提高装置对原料硫含量适应性，以确保设备投入运行后排放的污染物浓度达到国家排放标准。
关键词：脱硫脱硝装置；问题分析；改进探究1 概述二氧化硫和氮氧化物是酸雨的主要前体物质，我国二氧化硫和氮氧化物排放量巨大，对环境保护造成极大的负面影响。
选择二氧化硫和氮氧化物排放的控制技术，是一项系统工程，必须按照国家及地方的政策、法规、标准并结合各地自身特点，系统考虑各项措施的技术、经济性能。
脱硫和脱硝技术在工厂环保设施中非常关键。
随着科学技术的发展和化工工艺的不断探索，烟气脱硫和脱硝技术在大量生产企业使用方面成效显著。
本文对其中的技术应用进行分析，找出其中出现的问题并提出对应的措施。
2 工艺介绍2.1 反应机理脱硫反应，EDV@湿法烟气脱硫的原理是：烟气中的SO2与NaOH溶液逆向充分接触反应，除去烟气中的S02，并洗涤烟尘净化烟气，实现达标排放，在洗涤塔内的主要反应为：SO2+H20→H2S03（1）H2S03+2NaOH→Na2S03+2H20（2）Na2S03+H2S03→2NaHS03（3）NaHS03+NaOH→Na2S03+H20（4）在洗涤塔及PTU氧化罐内的主要反应为：Na2S03+1/202→Na2S04（5）2.2 脱硝反应臭氧法脱硝反应机理为：烟气中的NO和NO2首先与臭氧发生氧化反应生成N2O5，N2O5与水反应生成硝酸，然后硝酸再与NaOH反应生成硝酸钠，主要反应如下：NO+03→N02+202（6）2N02+03→N205+02（7）N205+H20→2HN03（8）HN03+NaOH→NaN03+H20（9）SCR法脱硝反应机理为：在SCR反应器内氨与烟气中的NOx在催化剂的作用下发生反应，NOx最终以N2的形式排放。
计算流体动力学在火电厂SCR系统流场优化中应用及研究进展
Ｙ ｓｉ ａ ｕ ｅ 对 中 国 Ｎ ｎ ｈｉ电 厂 ４号 炉 ｏｈｒ Ｉ ｔ ｎ ｏｎ ｓ ｉｇ ａ
Ｗｉ ｏ ｏ ｐ ｎ 对 台湾 的 ５ ０ ｌ ｘＣ ｍ ａ ｙ ｃ ５ ＭＷ ａ ｈ ｎ Ｔ ｉ ｕ ｇ５至 ８ ｃ 号 Ｓ Ｒ系统 进 行 了全 尺 寸 和 十 分 之一 尺 寸 数 值 模 Ｃ 拟， 并将 模拟 结果 与 比原 型缩 小 ｌ ０倍建 立 的冷态 模
型所 取 得 的 数 据 进 行 了 对 比。设 计 脱 硝 效 率 为
场分 布情 况 良好 ， 够 满 足脱 硝 率 和 逃 逸 率 的设 计 能 要求 ， 与冷 态模 型结 果 吻合情 况较好 。 且
１３
２１ ０ １年 ６月
电 力 科
技 与 环 保 数 据进 行对 比验证 。
第２ ７卷 第 ３期
杜 云贵等 ¨ 利用 Ｆｕ ｎ 数 值 模 拟 软件 ， 对 ４ ｌｅ ｔ 针 套 不 同设 计方 案 的 Ｓ Ｒ系统建 立 三 维模 型 ， Ｓ Ｒ Ｃ 对 Ｃ
优点 ， 已成 为火 电厂 Ｎ 排 的主 流 技 术 。Ｓ Ｒ 系 Ｏ 减 Ｃ
等 。数 值 模 拟计 算 ， 为一 种 更 直 接 有 效 、 济 节 作 经
约、 方便 快捷 的方 式很 快被 应 用 到 Ｓ Ｒ脱 硝 系统 的 Ｃ
统 内烟 气 与还 原剂 的均 匀 混 合 、 应 器 内流 场 的合 反 理 分布 是 系统设 计 与运 行 的关键 技术 。采 用传 统 的
高艳 宏 边 凌涛 ， （． １ 重庆 科技 学 院 ， 庆 重 ４ ０ １ ；． 庆恒 泰工 程造 价 咨询有 限公 司 ， 庆 ００ ６２ 重 重 ４ ０２ ） ０ ０ ０
CFD在火电厂SCR系统流场优化中的应用研究
应器 的设 计结构是否满足实际工程要求 ，除 了采用传统
为便于叙述 ，本文将Ｓ Ｒ系统入 口烟道处的三个转 Ｃ
的物理冷态模型进行验证外 ，目前 比较流行 的是采用流 角分别设为 １ ＃、２ ＃、３ ＃。
中 国环 保 产 业 ２ ０ ．２ ０ ８ １
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一
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该工程初步设计时 ，采用三层 喷氨隔栅 ，喷嘴数量 根据实 际烟气参数 以及脱硝效率进行计 算确定 ，其布置 情况见 图２ 。
Ｐ 一 密度 （ｇ ｍ ｋ ／ ）； Ｃ ，一 内部 阻力 因子 （／ １ ｍ）。 １ 标准偏差 （ ｖ ） ． ２ Ｃ 值 的定 义及计算 随着对ＮＯ 排放控制要求 的提 高 ，人们对Ｓ Ｒ系统 Ｃ
混 合 情 况 进 行 了数 值模 拟 计 算 。
关键词 ： 数值模拟 ； 导流板 ； 偏差 ；Ｃ 反应器 ＳＥ
中图分类号 ： ７３ Ｘ ７
文献标志码 ： Ａ
文章编号 ：０ ６ ５ ７ （０ ８ ０ ３ － ５ １０ － ３ ７ ２ ０ ）１ － ０ ２ ０ ２
随着我 国对燃煤 电厂ＮＯ 控 制要求的提高 ，近年来 体力学技术 （ Ｆ Ｃ Ｄ）进行分析 、预测 。 新 审批 的燃煤 电厂有 不少被 要 求 同步 安 装烟气 脱硝 装 本文通过采用 Ｃ Ｄ Ｆ 技术 ，对广西某电厂２ ０ ６ ＭＷ超 Ｘ０
化剂层看作 多孔介质进 行模拟 。其压 降损失模拟公 式见 下式 ：
Ｓ ｉ
＋ ｐ ９ ｌＩ ＶＶ
层流粘度 （ ａ ｓ Ｐ ｇ ）； 介质渗透性 ； ｉ 向速度分量 （ ｓ ； ｍ／ ）
②
式中 ：Ｓ — ｉ 向上动量 源项 （ ａ ｍ）； 方 Ｐ／