SCR脫硝反應(yīng)器數(shù)值模擬及性能優(yōu)化研究.pdf

1、煙氣SCR脫硝技術(shù)是一種運(yùn)行穩(wěn)定、高效的煙氣脫硝技術(shù)，也是目前火電廠應(yīng)用最為廣泛的煙氣脫硝技術(shù)。脫硝反應(yīng)器是SCR脫硝工藝的核心和關(guān)鍵設(shè)備，研究高效可靠的的SCR脫硝反應(yīng)器具有十分重要的意義。本文以火電廠600MW脫硝反應(yīng)器的典型結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，利用COMSOL軟件對(duì)其進(jìn)行數(shù)值模擬優(yōu)化研究，得出如下結(jié)論：
　?。?）建立了SCR脫硝反應(yīng)器湍流流動(dòng)、傳熱以及傳質(zhì)反應(yīng)的三維模型，對(duì)模型以及網(wǎng)格劃分進(jìn)行了考核。通過(guò)考核，選取1m的模型和

2、50萬(wàn)網(wǎng)格能夠滿足計(jì)算精度要求。熱態(tài)模擬結(jié)果可以得出：反應(yīng)器主體結(jié)構(gòu)中流速呈現(xiàn)左邊小右邊大的分布狀態(tài)，且以一定的入射角度進(jìn)入催化劑層，在催化劑表面兩側(cè)煙氣入射角度較大，約為90o即垂直進(jìn)入，而在中間靠右部位煙氣入射角度較小，最低約為70o；反應(yīng)器主體結(jié)構(gòu)左側(cè)溫度較高，而右側(cè)溫度較低，溫度相差約為3K左右；在催化劑層內(nèi)溫度分布也是呈現(xiàn)左側(cè)溫度較高，而右側(cè)溫度較低，且溫度變化比較均勻；催化劑層內(nèi) NH3和NO分布呈現(xiàn)左側(cè)較高右側(cè)較低的分布狀

3、態(tài)；反應(yīng)器出口 NO平均濃度為1.02?10-3mol/m3，NH3出口平均濃度為9.24?10-4mol/m3，計(jì)算出脫硝反應(yīng)器的脫硝效率為66.06％，氨逃逸率為22.81%。
　?。?）對(duì)脫硝反應(yīng)器催化劑層脫硝性能的影響因素進(jìn)行了數(shù)值分析研究，研究結(jié)果表明：隨著煙氣流速的升高，催化劑層的脫硝效率由77.88%下降到60.67%，氨的逃逸率由1.27%增加到21.99%，壓力損失由253Pa增加到591Pa；脫硝效率隨著溫度的

4、升高先升高后降低，在溫度為550K時(shí)達(dá)到最高；而氨逃逸率隨著溫度的升高逐漸降低，當(dāng)煙氣溫度超過(guò)500K時(shí)，氨逃逸率變化不明顯；氨氮比從0.9增加到1.2，催化劑層的脫硝效率由67.47%增加到74.66%，同時(shí)氨逃逸率由7.05%增加到22.37%；催化劑層高度由1.6m增加到2.4m，催化劑層脫硝效率由64.01%提高到73.89%；氨逃逸率由17.82%降低到5.91%；壓力損失由337Pa增加到506Pa；以催化劑層的操作參數(shù)（煙

5、氣溫度T、氨氮比x0、煙氣速度v）和結(jié)構(gòu)參數(shù)（催化劑長(zhǎng)度L）為研究變量，建立了多目標(biāo)優(yōu)化模型，得到最優(yōu)結(jié)果對(duì)應(yīng)的各參數(shù)值：T=550.3K、x0=0.93、L=2.3m、v=2.0m/s。優(yōu)化值相比于初始值脫硝效率提高了11%左右，氨逃逸率降低82%左右，壓力損失降低8.4%左右。
　　（3）噴氨孔直徑由30mm逐漸增加到70mm，反應(yīng)器的脫硝效率由66.06%逐漸增加到71.71%，氨逃逸率由25.85%降低到20.20%，當(dāng)噴

6、氨孔直徑增加到60mm時(shí)，脫硝效率和氨逃逸率變化已經(jīng)不明顯；隨導(dǎo)流板1安裝高度的增加，脫硝反應(yīng)器的脫硝效率先升高后降低，氨的逃逸率先降低后升高，且當(dāng)安裝高度增大到12.0m時(shí)，脫硝效率和氨逃逸率變化不明顯；隨導(dǎo)流板1豎直偏移距離的增大，脫硝反應(yīng)器的脫硝效率先減小然后又增大，其中最小值與最大值的相對(duì)誤差分別為1.7%和9.2%；隨導(dǎo)流板2安裝高度的增加，脫硝反應(yīng)器的脫硝效率逐漸降低，氨的逃逸率逐漸增加，且當(dāng)安裝高度增大到12.55m時(shí)，脫

7、硝效率和氨逃逸率變化已經(jīng)不明顯；隨導(dǎo)流板2豎直偏移距離的增大，脫硝反應(yīng)器的脫硝效率先減小然后又增大，其中最小值與最大值的相對(duì)誤差分別為3.2%和8.2%;催化劑層安裝高度的增加，脫硝反應(yīng)器的脫硝效率先逐漸增加然后又逐漸減小，其中最小值與最大值的相對(duì)誤差分別為1.5%和3.5%。
　?。?）建立了脫硝反應(yīng)器多目標(biāo)優(yōu)化模型，優(yōu)化結(jié)果表明：結(jié)構(gòu)參數(shù)r=0.061m、H1=11.550m、H2=11.050m時(shí)達(dá)到最優(yōu)，最優(yōu)值脫硝效率為7