摘要：選擇性催化還原(SCR)煙氣脫硝技術雖然應用廣泛,但催化劑磨損、堵塞及還原劑與煙氣混合不均等問題時有發生,CFD技術可多角度模擬現場情況,有助于問題的解決.對國內外燃煤電站SCR煙氣脫硝CFD技術的研究進行了綜述,在對文獻進行梳理的基礎上,闡述了計算流體力學CFD軟件在SCR煙氣脫硝模擬中的應用情況。

其主要領域包括:流場模擬、組分濃度場模擬、氣固兩相流模擬、化學反應模擬等.指出合理均勻的流場是整個SCR系統經濟安全運行的基礎;耦合詳細反應機理的SCR模型與鍋爐燃燒、SNCR等模型的聯合模擬是未來研究的重點.

選擇性催化還原(SCR)煙氣脫硝技術作為一種高效的NOx控制技術,在燃煤電廠得到廣泛的應用。然而,由于燃煤機組負荷、煤質多變且現場運行缺乏理論指導,SCR煙氣脫硝系統在投運過程中往往出現較多問題。

雖然國內外學者對SCR數值模擬技術做了較多研究,但其仍未完全成熟,主要有以下因素:(1)SCR模擬一般是在假設反應器入口速度、組分濃度、溫度等邊界參數均勻分布的基礎之上進行的;(2)SCR反應器內復雜的化學反應及氣固兩相流動過程,靠單一的CFD軟件難以實現。本文對國內外關于SCR數值模擬的文獻進行了梳理和總結,在介紹SCR關鍵技術的同時指出其在工程運行中存在的問題,為數值模擬研究提供借鑒。

1流場的數值模擬

SCR煙氣脫硝系統如圖1所示。SCR煙氣脫硝反應器(以下簡稱SCR反應器)通常布置在省煤器與空氣預熱器之間,受場地及空間位置等因素的制約,SCR反應器前往往存在1個或多個變截面煙道。變截面煙道會加劇反應器內流場的不均勻性,并且增大系統的壓降。

在設計SCR煙氣脫硝系統時,對反應器內噴氨格柵截面和首層催化劑入口截面速度的均勻性有嚴格要求,即這2個截面速度相對偏差系數均應控制在15％以內。其中．噴氨格柵截面流場的均勻性可通過對變截面炯道及轉角煙道導流板的布置予以控制．其均勻與否直接影響格柵的調控及混氨效果。

文獻針對SCR反應器變截面煙道處導流板的布置進行研究．得到導流板的布置角度對噴氨截面煙氣速度影響的規律；文獻以660MW燃煤機組SCR反應器為研究對象．模擬對比了3種不同形狀導流板對流場的影響．發現直弧形狀的導流板整流效果最理想：文獻通．過模擬發現．在直角彎道處添加直弧形狀的導流板能有效提高低速區炯氣的流速．但導流板數量過多會增大系統壓降。

上述研究均通過對SCR反應器煙道導流板的設計達到改善流場分布的目的。另外．通過對導流板的設計可解決溫度分布不均以及積灰的問題：

文獻通過在SCR反應器前急轉炯道處布置導流板．解決了首層催化劑入口煙氣溫度分布不均問題；文獻通過在擋板門上部添加導流板提高炯氣流速．從而解決擋板門上部的積灰問題。由此可見，SCR反應器內的流場分布還會影響到煙氣溫度場及飛灰的分布。

進入催化劑層煙氣流速的分布可通過整流格柵的設計來優化：

文獻模擬研究了整流格柵導板之間的距離、導板與豎直方向的夾角以及導板長度等因素對流場的影響．最終確定了最佳的整流格柵布置方式；文獻研究了整流格柵高度與首層催化劑人口煙氣入射角之間的關系．發現格柵高度越高，嫻氣入射角越?。?/p>

文獻對分層整流器進行研究．指出雙層錯位式布置的整流格柵對煙氣有更好的整流效果．整流格柵設計不合理會影響到進入首層催化劑的氣流分布．危害催化劑；文獻通過冷態實驗與數值模擬相結合的方式．研究了首層催化劑局部磨損的問題，發現由于整流器與上轉角彎頭出口存在高度差．導致氣流形成強漩渦．從而導致催化劑的磨損。

來源： 鍋爐兄弟