案例-SCR脫硝流場仿真優(yōu)化技術

脫硝流場優(yōu)化技術1（一）SCR脫硝系統(tǒng)存在的問題（二）SCR脫硝系統(tǒng)的流場優(yōu)化（三）SCR脫硝系統(tǒng)的噴氨優(yōu)化調整脫硝流場仿真優(yōu)化技術2精選pptSCR脫硝系統(tǒng)存在的問題空預器堵塞（保定）整流格柵磨損（馬頭）催化劑磨損（馬頭）噴氨格柵積灰3精選ppt仿真優(yōu)化在SCR脫硝系統(tǒng)中的應用·解決超低排放下，SCR氨逃逸高、空預器堵塞、積灰、催化劑磨損等問題氣固兩相流流場深度優(yōu)化技術高效低阻的大范圍混合技術噴氨優(yōu)化調整技術脫硝流場仿真優(yōu)化技術·堵灰及磨損·NOx偏差大·氨逃逸高×常規(guī)的流場設計為單相流模擬，未考慮灰濃度分布，千篇一律的設計×

SCR出口NOx分布不均勻，氨氮摻混效果差，未對噴氨格柵進行調節(jié)√徹底的速度場優(yōu)化√灰濃度場√大范圍氨氮摻混√

出口氨氮均勻分布4精選ppt仿真優(yōu)化在SCR脫硝系統(tǒng)中的應用·模型建立Realizablek-ε、dpm、speciestransport、energy反應器及進出口連接煙道、催化劑層、噴氨格柵等（非）均勻邊界條件、煙塵粒徑、煙塵濃度脫硝流場仿真優(yōu)化技術·湍流流動、煙塵運動、組分傳輸、能量方程·尺寸比例1:1、計算區(qū)域省煤器出口至空預器入口·現場實測的邊界條件、煙塵濃度測試、煙塵粒徑檢測模型實現：√CAD(SolidWorks)→Gambit（Icem）→AnsysFluent14.5（18.1）√網格總數：897萬√處理器：XeonCPUE5265GB√計算時間：單核計算6-7小時/工況實際設備

幾何模型網格模型計算模型5精選ppt仿真優(yōu)化在SCR脫硝系統(tǒng)中的應用某300MW機組煙氣脫硝改造工程項目背景：·河北某300MW機組煙氣脫硝反應器入口整流格柵局部磨損嚴重，磨損面積占總面積約70%，磨損高度達到了100mm?！っ撓醮呋瘎┯瓱煔鈧染植磕p嚴重，主要集中于催化劑層中心區(qū)域，個別催化劑單片磨損已接近一半?！っ撓跣式档秃途植堪碧右菰龈?，導致空預器硫酸氫銨堵塞，影響鍋爐安全穩(wěn)定運行?，F階段流場仿真優(yōu)化目標：·驗證脫硝進口流場分布·查找催化劑磨損原因·保證煙塵濃度及大粒徑煙塵的均勻·緩解催化劑局部磨損·提高煙氣流場、氨氮摻混的均勻性整流格柵磨損6精選ppt仿真優(yōu)化在SCR脫硝系統(tǒng)中的應用某300MW機組煙氣脫硝改造工程進行現場改造確定流場優(yōu)化配置仿真優(yōu)化計算及物理模型試驗工程周期：2~3周工程周期：1周工程周期：2-3周7精選ppt仿真優(yōu)化在SCR脫硝系統(tǒng)中的應用某300MW機組煙氣脫硝改造工程該工程脫硝流場改造目標：·煙塵濃度分布均勻性大幅度改善·煙塵濃度Cv降低20%以上·反應器入口截面大粒徑煙塵分布均勻·確保煙氣流速Cv值在15%以下·滿足系統(tǒng)阻力要求·緩解催化劑局部磨損優(yōu)化前優(yōu)化后煙氣流速流場情況：·原方案常規(guī)導流板時，水平煙道內的氣流發(fā)生偏斜，高速氣流貼附于煙道下壁面流動，上壁面煙氣不能再繼續(xù)沿壁面流動，上壁面附近出現回流區(qū)，水平煙道出現二次流動。通過省煤器出口水平煙道內兩組煙氣/塵抬升板的裝設，煙道內氣流的死區(qū)旋渦現象得到改善，最終催化劑上方截面流場不均勻度由8.42%增加到9.09%。8精選ppt仿真優(yōu)化在SCR脫硝系統(tǒng)中的應用某300MW機組煙氣脫硝改造工程優(yōu)化前優(yōu)化后煙塵濃度煙塵濃度場情況：·安裝靜態(tài)混合器后，豎直煙道中煙塵在靜態(tài)混合器之間以及混合器與遠鍋爐側煙道壁之間的通道內形成了煙塵富集的現象。與此同時，靜態(tài)混合器的背風面出現了大范圍的低煙塵濃度區(qū)。由于靜態(tài)混合器的作用，在豎直煙道內產生連續(xù)的渦街，隨著渦街的逐漸耗散，煙塵濃度逐漸變得均勻。通過SCR脫硝入口流場優(yōu)化改造，最終催化劑上方截面煙塵濃度不均勻度由87.12%降低到69.19%。9精選ppt仿真優(yōu)化在SCR脫硝系統(tǒng)中的應用某300MW機組煙氣脫硝改造工程煙塵運動軌跡優(yōu)化前優(yōu)化后煙塵運動軌跡情況：·上圖顯示了粒徑范圍在700μm-1000μm的煙塵運動軌跡，安裝靜態(tài)混合器后，大粒徑煙塵豎直煙道中得到強烈的摻混，整個反應器截面大粒徑煙塵分布變得均勻。10精選ppt（一）氨氮分布的不均勻性對脫硝系統(tǒng)的影響1.對流場、氨氮比的要求數值模擬&物模試驗-催化劑入口流速相對標準偏差系數Cv≤15%煙氣速度方向偏角應不大于15°

氨氮摩爾比相對標準偏差系數Cv≤5%煙溫絕對偏差≤10℃GB/T21509-2008燃煤煙氣脫硝技術裝備DL/T296-2011火電廠煙氣脫硝技術導則JB/T12131-2015燃煤煙氣凈化SCR脫硝流場模擬試驗技術規(guī)范11精選ppt（一）氨氮分布的不均勻性對脫硝系統(tǒng)的影響2.不均勻性對催化劑壽命和脫硝效率的影響DennisR等人研究了流場、氨氮比、溫度等參數不均勻性對SCR催化劑壽命的影響RogersK等人研究了流場、氨氮比、溫度等參數不均勻性對SCR技術脫硝效率的直接影響12精選ppt（二）噴氨格柵優(yōu)化調整試驗1.噴氨格柵及分區(qū)理念噴氨格柵管路圖噴氨格柵分區(qū)圖（煙道俯視）噴氨格柵三維圖噴氨分區(qū)的對應關系13精選ppt（二）噴氨格柵優(yōu)化調整試驗2.現場試驗儀器及測量方法自動煙塵（氣）測試儀煙氣采集與分析系統(tǒng)優(yōu)勝抽取式氨逃逸分析儀便攜式煙氣分析儀在煙氣流量的測試上，我們使用3012H型自動煙塵（氣）測試儀，采用網格布點法在SCR反應器出、入口煙道測量，根據測量結果計算出動壓、靜壓、煙氣流量、煙氣流速等參數。（評價流場、判斷故障）關于NO與O2濃度分布的測試，煙氣采集與分析系統(tǒng)如圖所示，在SCR反應器的進口和出口煙道截面，利用網格法進行煙氣取樣，煙氣經不銹鋼管引出至煙道外，再經過除塵、除濕、冷卻等處理后，最后接入MRUOPTIMA7型煙氣分析儀分析煙氣中的NO與O2含量，可獲得煙道截面的NOx濃度分布（干基、標態(tài)、6%O2）。（評價入口NOx均勻性、校對儀表）煙道中各測孔內的氨濃度值，采用優(yōu)勝抽取式氨逃逸分析儀逐點測量，采用校驗合格的II級精度K型鎧裝熱電偶測量反應器進口煙氣溫度，最終熱偶信號由校驗合格的K型補償導線接入Fluke點溫度計。（摸底試驗）熱電偶氨逃逸采樣14精選ppt（二）噴氨格柵優(yōu)化調整試驗3.試驗內容摸底試驗：保持負荷穩(wěn)定，測量SCR進出口NOx濃度分布狀況以及SCR出口氨逃逸濃度，初步評估脫硝裝置噴氨分配狀況。噴氨優(yōu)化調整：在穩(wěn)定負荷下，根據SCR反應器出口截面的NOx濃度分布，對反應器入口煙道上的AIG噴氨格柵的手動閥門開度進行調節(jié)，最大限度提高反應器出口的NOx分布均勻性。校核試驗：測量反應器進出口的NOx濃度分布和氨逃逸，評估優(yōu)化結果，并根據需要對AIG手動調閥進行微調。（要點：1.聯系運行2.負荷3.自動4.供氨量衰減）15精選ppt（三）噴氨格柵優(yōu)化調整試驗過程中的幾點心得1.試驗過程中的心得體會1.流場變化對噴氨格柵優(yōu)化調整試驗的影響600MW下優(yōu)化后SCR出口NOx濃度A側NOx濃度Cv為16.2%，B側NOx濃度Cv為14.6%300MW下校核SCR出口NOx濃度A側NOx濃度Cv為31.9%，B側NOx濃度Cv為33.0%600MWA側流場Cv為16.1%，B側流場Cv為9.5%300MWA側流場Cv為20.2%，B側流場Cv為19.8%鍋爐負荷降低，反應器入口流場均勻性變差，影響反應器不同部位的脫硝效果，導致反應器出口不同位置NOx出現偏差。16精選ppt仿真優(yōu)化在SCR脫硝系統(tǒng)中的應用SCR脫硝系統(tǒng)的噴氨優(yōu)化仿真噴氨優(yōu)化調整前噴氨優(yōu)化調整后優(yōu)化前催化劑上方截面氨氮比偏差系數5.1%優(yōu)化后催化劑上方截面氨氮比偏差系數3.392%17精選ppt噴氨優(yōu)化調整試驗馬頭分公司9號爐脫硝噴氨優(yōu)化調整試驗優(yōu)化調整前：·空預器壓差2.9kpa，影響機組帶負荷的能力·A/B側供氨量不平衡，檢修時發(fā)現A側堵塞嚴重·瞬時供氨量較高，單側最高可達170Nm3/h·A/B側反應器出口NOx值與脫硫出口相差約20mg/Nm3·A/B側反應器出口NOx值Cv值分別為73.45%、31.72%優(yōu)化調整后：·空預器壓差增加明顯降低·供氨量顯著降低，兩側供氨量平衡·A/B側反應器出口NOx值與脫硫出口差距在5mg/N3之內·A/B側反應器出口NOx值Cv值分別為14.63%、13.75%·9/10號爐空預器壓差分別為1.8kPa、2.4kPa反應器出口、脫硫出口NOx濃度變化曲線噴氨優(yōu)化調整后脫硝系統(tǒng)運行畫面A/B側供氨量分別為137.8Nm3/h、135.4Nm3/hA/B側、脫硫出口NOx值分別為43.7mg/m3、47.1mg/m3脫硫出口NOx值為43.3mg/m318精選ppt濱州公司1、2號爐脫硝噴氨優(yōu)化調整試驗噴氨格柵優(yōu)化調整效果：濱州公司1、2號機組長期存在SCR系統(tǒng)出口NOx濃度分布不均、氨逃逸濃度高、空預器冷端結垢等問題，環(huán)保專業(yè)技術人員分析噴氨格柵布置方式及煙道流場情況，進行多次精細化調整，確定最優(yōu)閥門位置。1號機組反應器出口與脫硫出口NOx濃度差距由12mg/Nm3降低至6mg/Nm3，1、2號機組反應器出口NOx濃度分布標準偏差系數分別由40.62%降低至11.16%、35.89%降低至11.66%，氨氣進給流量平均降低3kg/h，噴氨自動調節(jié)系統(tǒng)跟蹤性能顯著提高。優(yōu)化前：功率：269.79MWA/B側脫硝入口NOx值分別為236.79mg/m3、171.04mg/m3A/B側供氨量分別為