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      300MW燃煤鍋爐煙氣SCR脫硝系統(tǒng)流場(chǎng)的數(shù)值模擬與優(yōu)化設(shè)計(jì)

      2013-01-28 07:25:30陳冬林陳翠玲盤(pán)思偉
      關(guān)鍵詞:標(biāo)準(zhǔn)偏差煙道導(dǎo)流

      陳冬林,劉 歡,鄒 嬋,陳翠玲,盤(pán)思偉,李 麗,趙 寧

      (1.長(zhǎng)沙理工大學(xué) 能源與動(dòng)力工程學(xué)院,湖南 長(zhǎng)沙 410004;2.廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院,廣東 廣州 510080)

      SCR脫硝反應(yīng)器催化劑入口截面上煙氣流速和氨氣濃度分布的均勻性對(duì)煙氣脫硝效率及氨氣逃逸率具有重要影響[1-7],因此,對(duì)現(xiàn)役鍋爐進(jìn)行脫硝改造時(shí)需對(duì)脫硝反應(yīng)器本身及相關(guān)連接管道進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),以使催化劑層入口截面上的速度分布標(biāo)準(zhǔn)偏差小于15%,氨濃度分布標(biāo)準(zhǔn)偏差小于5%.為此,筆者利用FLUENT數(shù)值模擬軟件對(duì)一臺(tái)300 MW燃煤鍋爐SCR脫硝反應(yīng)器的煙道及導(dǎo)流板的設(shè)計(jì)布置方案進(jìn)行數(shù)值模擬,在此基礎(chǔ)上確定最佳導(dǎo)流板設(shè)計(jì)方案.

      1 脫硝反應(yīng)器原型

      湖南某電廠一臺(tái)300MW燃煤鍋爐機(jī)組的煙氣SCR脫硝反應(yīng)器及前后煙道、噴氨格柵、煙氣導(dǎo)流板、催化劑層等的結(jié)構(gòu)與布置如圖1所示.其中,噴氨格柵由2排鋼管組成,每排有24根鋼管,每根鋼管上布置有3個(gè)氨氣噴嘴,噴嘴出口直徑為25mm.

      圖1 300MW燃煤鍋爐機(jī)組SCR脫硝反應(yīng)器及煙道布置示意Figure 1 300MW coal-fired boiler SCR deNOxreactor and flue duct arrangement diagram

      2 均流方案設(shè)計(jì)

      現(xiàn)役鍋爐機(jī)組進(jìn)行煙氣SCR脫硝改造時(shí),因脫硝反應(yīng)器及煙道布置受到了空間、成本等方面的限制,煙道的布置優(yōu)化空間較小,目前,主要通過(guò)煙道彎頭處設(shè)置導(dǎo)流板并優(yōu)化導(dǎo)流板的結(jié)構(gòu)來(lái)達(dá)到均流與均勻氨濃度分布的目的.為此,筆者通過(guò)在煙道不同彎頭以及變徑管道處設(shè)置導(dǎo)流板,擬定4種導(dǎo)流板布置方案,其布置、結(jié)構(gòu)及技術(shù)特點(diǎn)如圖2和表1所示.

      圖2 不同方案彎頭截面尺寸(單位:mm)Figure 2 Sectional size of elbows in different schemes(Unit:mm)

      表1 各方案中導(dǎo)流板結(jié)構(gòu)參數(shù)及布置特點(diǎn)Table 1 Baffle structure parameters and layout features for each schemes

      3 CFD模擬

      通過(guò)使用Fluent軟件對(duì)上述導(dǎo)流板不同布置方案下煙道流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬,研究SCR脫硝系統(tǒng)煙道內(nèi)導(dǎo)流板不同布置方式對(duì)煙氣流場(chǎng)以及氨氣濃度分布的影響.使用前處理軟件GAMBIT,完成尾部煙氣流動(dòng)和催化劑分布區(qū)域的建模與網(wǎng)格劃分,其中數(shù)值域被分成多塊混合網(wǎng)格格式.

      3.1 數(shù)學(xué)模型

      反應(yīng)器計(jì)算模型的選取采用模擬湍流流動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流雙方程模型;煙氣與氨混合選用多種物質(zhì)的混合輸運(yùn)模型模擬;使用多孔介質(zhì)模型模擬催化劑的蜂窩狀結(jié)構(gòu).各方程的數(shù)學(xué)描述詳見(jiàn)文獻(xiàn)[8-9].

      3.2 邊界條件

      該模擬主要研究300MW燃煤鍋爐機(jī)組在BMCR工況下的流動(dòng)與氨濃度分布.BMCR工況下鍋爐的煙氣流量為1 344 203m3·h-1,煙道入口煙氣流速為21m·s-1,噴氨速度為21m·s-1;設(shè)置煙道出口為壓力出口邊界條件,固體壁面和導(dǎo)流板設(shè)為WALL;煙氣成分和計(jì)算邊界條件如表2,3所示.

      表2 煙氣各種成分的質(zhì)量百分比Table 2 Mass percentage of various components in flue gas

      表3 邊界條件Table 3 Boundary condition

      4 模擬結(jié)果與分析

      模擬結(jié)果使用Fluent軟件自帶的云圖功能進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,并根據(jù)煙氣SCR脫硝反應(yīng)的行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),用標(biāo)準(zhǔn)偏差(S)對(duì)反應(yīng)器內(nèi)的速度場(chǎng)與氨濃度場(chǎng)進(jìn)行分析.定義標(biāo)準(zhǔn)差[10-11]:

      式中 S為煙氣流速或氨濃度的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差;xi為測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)為n個(gè)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值;n為某截面的測(cè)點(diǎn)個(gè)數(shù).

      優(yōu)化目標(biāo)要求第1層催化劑前的速度分布最大標(biāo)準(zhǔn)偏差小于15%,速度分布及方向要求與催化劑通道平行,80%煙道的部分偏角小于10°,其余20%煙道的部分偏角小于12°;第1層催化劑前氨的濃度分布標(biāo)準(zhǔn)偏差小于5%[12].

      4.1 噴氨格柵前的導(dǎo)流板布置對(duì)催化劑層氨濃度場(chǎng)分布的影響

      方案1中由于噴氨格柵前段(即省煤器出口至噴氨格柵)沒(méi)有設(shè)置導(dǎo)流板,使得噴氨格柵前端煙氣流場(chǎng)嚴(yán)重不均勻,因而造成第1層催化劑濃度相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差高達(dá)16.05%.方案2,3在方案1基礎(chǔ)上,于噴氨格柵前端的煙道變徑段以及1號(hào)彎頭處布置導(dǎo)流板,從圖3(b)中煙道入口前、后對(duì)稱(chēng)剖面速度分布圖可看出,垂直煙道兩側(cè)煙氣流速明顯得到改善,催化劑層氨濃度相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差從16.05%降到6.09%,說(shuō)明第1層催化劑層氨濃度分布均勻性得到明顯的改善.由此可見(jiàn),噴氨格柵前的導(dǎo)流板布置對(duì)催化劑層氨濃度分布均勻性影響很大,這種影響尤其體現(xiàn)在彎頭處導(dǎo)流板的布置,比較方案2,3模擬結(jié)果,方案3在噴氨格柵前1號(hào)彎頭處設(shè)置導(dǎo)流板后,催化劑層氨濃度標(biāo)準(zhǔn)偏差大幅度地降低.

      4.2 噴氨格柵后的導(dǎo)流板布置對(duì)催化劑層速度場(chǎng)分布的影響

      方案1由于只在噴氨格柵至脫硝反應(yīng)器出口的煙道各彎頭處設(shè)置導(dǎo)流板,其煙道進(jìn)口變徑段前、后兩側(cè)煙氣產(chǎn)生明顯的回流,煙氣流速?lài)?yán)重不均,如圖3(a)所示.同時(shí),從圖3(b)中還可發(fā)現(xiàn),方案1噴氨格柵前端流速分布同樣不均勻,靠近左側(cè)的垂直煙道內(nèi)側(cè)流速明顯比外側(cè)流速高.由于在噴氨格柵至脫硝反應(yīng)器出口處設(shè)置了導(dǎo)流板,這對(duì)第1層催化劑層流速均勻性具有很好的效果,經(jīng)計(jì)算得出第1層催化劑層流速相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為6.01%,達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求.

      圖3 不同導(dǎo)流板布置方案下數(shù)值模擬云圖Figure 3 Numerical simulation contours of different baffle layouts

      4.3 導(dǎo)流板間距及煙道結(jié)構(gòu)優(yōu)化對(duì)催化劑層度場(chǎng)與氨濃度場(chǎng)分布的影響

      在方案3的基礎(chǔ)上,方案4針對(duì)第1個(gè)彎流頭導(dǎo)流板布置間距進(jìn)行反復(fù)優(yōu)化,以達(dá)到催化劑速與氨濃度相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差接近設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的目的,同時(shí),該方案中將煙道彎頭2內(nèi)側(cè)的弧形板改為斜切直板,彎頭3處弧形彎頭同樣改為斜切角,為滿足結(jié)構(gòu)要求將最外層的導(dǎo)流片去掉,最后得到第1層催化劑層流速與氨濃度相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為3.86%,4.92%,達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求,實(shí)現(xiàn)該次煙氣脫硝反應(yīng)器結(jié)構(gòu)的優(yōu)化.由此可見(jiàn),在條件可行的情況下,可通過(guò)調(diào)整1號(hào)彎頭導(dǎo)流板間距,結(jié)合煙道彎頭結(jié)構(gòu)調(diào)整,達(dá)到優(yōu)化煙道流場(chǎng)分布的目的,從而使催化劑層流速與氨濃度相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差符合設(shè)計(jì)范圍,脫硝反應(yīng)器脫硝效率大大提高.不同導(dǎo)流板布置方案時(shí)數(shù)值模擬結(jié)果對(duì)比如表4所示.

      表4 不同導(dǎo)流板布置方案時(shí)數(shù)值模擬結(jié)果對(duì)比Table 4 Comparison of numerical simulation results in different baffle layout schemes

      5 結(jié)論

      1)導(dǎo)流板布置對(duì)均勻流場(chǎng)及脫硝反應(yīng)器催化劑層氨濃度分布具有明顯的作用,在煙道各彎頭處合理地添加導(dǎo)流板,可大大提高煙道流場(chǎng)分布均勻性,從而有利于脫硝反應(yīng)器脫硝效率的提高.

      2)噴氨格柵前、后的導(dǎo)流板布置分別對(duì)第1層催化劑入口的氨濃度分布和速度流場(chǎng)分布的均勻性具有重要影響,其中噴氨格柵前的導(dǎo)流板布置對(duì)第1層催化劑層氨濃度場(chǎng)分布影響較大,而噴氨格柵后的導(dǎo)流板布置對(duì)第1層催化劑層速度流場(chǎng)分布影響較大.

      3)經(jīng)過(guò)各方案對(duì)比,最后得出方案4為煙氣脫硝反應(yīng)器的最優(yōu)方案,通過(guò)改善煙道彎頭結(jié)構(gòu),結(jié)合合理的導(dǎo)流板間距獲得催化劑層最佳的流場(chǎng)與氨濃度場(chǎng)分布均勻度,其進(jìn)入第1層催化劑層處的速度、氨濃度相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為3.86%和4.92%,符合設(shè)計(jì)要求.從該方案中獲得的脫硝反應(yīng)器內(nèi)合理的煙氣流速與催化劑濃度分布,可為脫硝反應(yīng)器的最佳運(yùn)行提供借鑒,同時(shí),方案4提出的導(dǎo)流板布置方案對(duì)脫硝反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化具有重要的參考價(jià)值.

      [1]Bradley Adams,Marc Cremer,James Valentine.Use of CFD modeling for design of NOxreduction systems in utility boilers[C].International Joint Power Generating Conference,Phoenix,AZ,USA,2002.

      [2]Wilhite David C.The use of computational fluid dynamics(CFD)in selective catalytic reduction system ductwork design[C].Proceedings of the ASME Fluids Engineering Division,Anaheim,California,USA,1998.

      [3]張彥軍,高翔,駱仲泱,等.SCR脫硝系統(tǒng)入口煙道設(shè)計(jì)模擬研究[J].熱力發(fā)電,2007,36(1):15-17.ZHANG Yan-jun,GAO Xiang,LUO Zhong-yang.Simulation study on design of inlet flue duct for SCR denitrification system[J].Thermal Power Generation,2007,36(1):15-17.

      [4]俞逾,楊晨,范莉.電廠SCR系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與數(shù)值模擬[J].現(xiàn)代電力,2007,24(3):58-62.YU Yu,YANG Chen,F(xiàn)AN Li.Design and numerical simulation for selective catalytic reduction system in power plant[J].Modern Electric Power,2007,24(3):58-62.

      [5]董建勛,李辰飛,王松嶺,等.還原劑分布不均勻?qū)CR脫硝性能影響的模擬分析[J].電站系統(tǒng)工程,2007,23(1):20-21.DONG Jian-xun,LI Chen-fei,WANG Song-ling,et al.Simulation of effect of non-uniformity of reagent distribution on SCR deNOxperformance[J].Power System Engineering,2007,23(1):20-21.

      [6]禾志強(qiáng),祁利明.SCR煙氣脫硝數(shù)學(xué)模擬研究[J].熱力發(fā)電,2009,38(12):29-32.HE Zhi-qiang,QI Li-ming.Study on mathematical simulation of selective catalytic reduction method for flue gas denitrification[J].Thermal Power Generation,2009,38(12):29-32.

      [7]禾志強(qiáng),任耿華,祁利明.SCR煙氣脫硝系統(tǒng)的負(fù)面影響研究[J].電站系統(tǒng)工程,2009,25(3):47-48.HE Zhi-qiang,REN Geng-hua,QI Li-ming.Study on the disadvantageous influence of SCR denitrification system[J].Power System Engineering,2009,25(3):47-48.

      [8]彭慧,姜昌偉,陳冬林,等.SCR脫硝反應(yīng)器內(nèi)煙氣與氨均混的數(shù)值模擬[J].電力與能源,2011,32(4):335-337.PENG Hui,JIANG Chang-wei,CHEN Dong-lin,et al.Numerical simulation for uniform mixing of flue gas and ammonia in the selective catalytic reduction denitration reactor[J].Power and Energy,2011,32(4):335-337.

      [9]陳蓮芳,周慎杰,王偉.選擇性催化還原煙氣脫硝反應(yīng)器流場(chǎng)的模擬優(yōu)化[J].動(dòng)力工程,2010,30(3):224-229.CHEN Lian-fang,ZHOU Shen-jie,WANG Wei.Simulation optimization on flow field of SCR denitrification reactors[J].Power Engineering,2010,30(3):224-229.

      [10]董建勛,于遂影,祁寧,等.火電廠SCR脫硝反應(yīng)器均流與混合技術(shù)試驗(yàn)研究[J].熱力發(fā)電,2006,35(10):70-73.DONG Jian-xun,YU Sui-ying,QI Ning,et al.Test study on flow uniformizing and reductant mixing technology in SCR denitrification reactor for thermal powerplant[J].Thermal Power Generation,2006,35(10):70-73.

      [11]汪洋,崔一塵,吳樹(shù)志,等.脫硝反應(yīng)器煙氣整流格柵流場(chǎng)數(shù)值模擬研究[J].熱力發(fā)電,2009,38(11):28-34.WANG Yang,CUI Yi-chen,WU Shu-zhi.Study on numerical simulation of flow field in the denitrification reactor with gas straightening gratings[J].Thermal Power Generation,2009,38(11):28-34.

      [12]劉小波,陳冬林,姜昌偉,等.燃煤鍋爐選擇性催化還原脫硝反應(yīng)器結(jié)構(gòu)的模擬優(yōu)化[J].動(dòng)力工程學(xué)報(bào),2010,30(5):384-389.LIU Xiao-bo,CHEN Dong-lin,JIANG Chang-wei.Simulation optimization of a SCR denitrification reactor for coal-fired boilers[J].Journal of Chinese Society of Power Engineering,2010,30(5):384-389.

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