煙氣脫硝設(shè)計(jì)中的流體均布分析

王澤璞

摘 要：流場的分布是影響脫硝效率主要因素之一。在大型電站鍋爐中，選擇性催化還原煙氣脫硝過程是十分復(fù)雜的，因此，采用CFD的方法計(jì)算導(dǎo)流板改進(jìn)前后的流場，通過對比CV值說明改進(jìn)前后的差異。結(jié)果表明，通過導(dǎo)流板能夠明顯提高導(dǎo)流板前后的流場均勻性。而氨濃度分布受負(fù)荷限制，在60%和84%負(fù)荷時(shí)，改進(jìn)后氨濃度分布比較均勻，這為脫硝改造提供了理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：火電；脫硝；導(dǎo)流板；流體力學(xué)

中圖分類號(hào)：X773 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.23.096

氮氧化物在強(qiáng)烈的紫外線作用下生成光化學(xué)煙霧，而選擇性催化還原法是常用的脫硝方案。這種方法結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行可靠，脫硝效率高，沒有副產(chǎn)品等，但是，煙氣流經(jīng)變徑處時(shí)會(huì)使煙氣速度發(fā)生突變，致使其流場分布不均衡，進(jìn)而產(chǎn)生渦流，降低脫硝性能。因此，一般情況下，可在變徑處加入導(dǎo)流板解決這個(gè)問題。

1 均勻性評(píng)價(jià)指標(biāo)與結(jié)果分析

本文計(jì)算中引入可以表征流場均勻性程度的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（CV值），對流場的均勻性程度進(jìn)行量化分析。通過比較CV值，可以判斷出流場均勻性程度。

相對標(biāo)準(zhǔn)偏差CV值的定義式為：

式（1）（2）中：CV為相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（也被稱為“變異系數(shù)”）；S為標(biāo)準(zhǔn)偏差； 為所有采樣點(diǎn)的平均速度值；Vi為第i個(gè)采樣點(diǎn)的速度值；n為采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)。

通過比較CV值，可以判斷截面上流場的均勻性。CV值越小，均勻性越好；CV值越大，均勻性越差。當(dāng)?shù)谝粚哟呋瘎尤肟诮孛娴乃俣菴V值達(dá)到15%以下時(shí)，即認(rèn)為流場的均勻性達(dá)到了令人滿意的水平。中心面流場分布、催化劑入口截面氨濃度改造前后的數(shù)值計(jì)算結(jié)果如圖1所示。

計(jì)算結(jié)果表明，改進(jìn)前流體在煙氣出口彎道處流速比較大。雖然原始設(shè)計(jì)設(shè)置了導(dǎo)流板，但是，速度在該位置處比較大，容易造成擾流。經(jīng)過調(diào)整后的導(dǎo)流板附近區(qū)域流速有所降低，上下過渡比較均勻。這說明，改進(jìn)后的流場更加均勻。

改進(jìn)前后速度CV值和氨濃度CV值的對比情況如圖2所示。

結(jié)果表明，原始方案催化劑入口截面上速度均方根偏差比較大，不符合SCR流場對均勻程度的要求。通過改進(jìn)入口煙道、垂直煙道轉(zhuǎn)彎處的導(dǎo)流葉片，催化劑入口截面速度均方根偏差全部小于原始，速度CV值偏差僅為2%，流場均勻程度有較大改善。

在CFD計(jì)算結(jié)果中，改造前后的氨濃度場差別不大，但是，在多個(gè)運(yùn)行負(fù)荷的情況下，改造后氨濃度CV值比較小，因此，整體均勻性要比改進(jìn)前好。

2 結(jié)論

本文采用CFD方法模擬、分析導(dǎo)流板改進(jìn)方案，通過對比84%，70%和60%運(yùn)行負(fù)荷下的速度場CV值和氨濃度CV值，分析了原始方案中存在的問題。由此說明2種工況下的速度場和氨濃度場的均勻性，并為降低設(shè)計(jì)成本、縮短時(shí)間提供了理論參考依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

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