SCR系統流場優化數值模擬研究

作者：王海川,曾祥浩,廖艷芬,田云龍,馬曉茜

摘要：為提高選擇性催化還原脫硝系統(SCR)的煙氣氣流均勻性,進而提高SCR反應器的催化效率、減少催化劑的沖蝕和損耗、提高催化劑使用壽命和提高催化反應反應物的接觸程度,針對SCR反應器的流場開展數值模擬以及導流板和整流板的結構優化,基于Realizable k-ε模型和多孔介質模型,通過對全尺寸SCR反應器模型的速度場的模擬,研究導流板結構、整流板數量對于SCR脫硝系統的流場組織和氣流均勻性的影響。通過模擬SCR反應器內的顆粒分布,研究飛灰顆粒對流場的影響。通過計算整流板前截面的相對速度偏差和分析不同優化方案下的SCR反應器的速度場,評估導流板和整流板的導流效果,進而確定最佳方案。結果表明:在弧形、直弧形、弧形、直弧直4種導流板方案中,直弧直形導流效果最好,這是因為弧形導流板前的水平直板和豎直直板可以更好地引導氣流流動;結合反應器采用斜頂設計的幾何特點,基于流場調整導流板形狀與速度梯度方向相同,可以顯著優化煙氣的氣流組織,減少轉彎處的能量耗散;催化劑層前的整流板可進一步引導氣流流動,極大改善氣流均勻性;但過多的整流板提高近壁面處的煙氣氣流阻力,加劇能量耗散和速度不均勻性,反而降低整流板的整流效果。本研究整流板數量15較為合適。經過對導流板和整流板結構及數量的調整,最終可將催化劑上層的速度偏差降至6.68%,符合工業要求。針對煙氣顆粒場的分析表明,飛灰顆粒主要沉積在煙道右壁面和上升通道上壁面處;同時,對顆粒沉積處必要的飛灰處理可減少煙氣飛灰對于催化劑的沖蝕作用。

發文機構：華南理工大學電力學院

關鍵詞：SCR煙氣脫硝系統數值模擬導流板多孔介質模型飛灰沉積SCR flue gas denitration systemnumerical simulationdeflectorporous media modelfly ash deposition

分類號： TK224[動力工程及工程熱物理—動力機械及工程]