CN103488824A - Scr脱硝系统现场运行优化方法 - Google Patents

Abstract

一种SCR脱硝系统现场运行优化方法，包括步骤：以SCR脱硝系统反应器本体的几何中心为坐标原点，构建SCR脱硝系统的三维模型；根据SCR脱硝系统的结构特征，对三维模型进行划分网格得到网格模型；建立SCR脱硝系统内部结构的物理模型，根据物理模型设置所述网格模型中各个网格之间的传递方程，并确定网格模型的初始边界条件；对SCR脱硝系统进行现场试验，获得SCR脱硝系统现场运行的烟气参数；将烟气参数导入所述网格模型进行模拟反应，获取SCR脱硝系统运行的工况参数；根据工况参数对SCR脱硝系统现场运行参数进行优化。本发明的技术，可以降低优化成本、提高优化效率，同时，通过改变网格划分及参数设置获得准确性更高的工况参数，可以提高优化准确性。

Description

SCR脱硝系统现场运行优化方法

技术领域

本发明涉及电力工程技术领域，特别是涉及一种SCR脱硝系统现场运行优化方法。

背景技术

大气污染是全球面临的突出环境问题之一，按污染物存在状态的不同大致可分为两大类：气溶胶状态污染物和气体状态污染物，其中气体状态污染物包括以SO₂为主的含硫化合物，以NO_x为主的含氮化合物，碳氢化合物和卤素化合物等。含氮化合物主要有NO、NO₂、N₂O、N₂O₃、N₂O₄、N₂O₅，在燃烧过程中生成的氮氧化物主要是NO和NO₂。

随着大气NO_x浓度的增加，一系列的城市和区域环境问题更加突出，对人体健康和生态环境都构成巨大的威害，为此，2011年环保部发布了最新“火电厂大气污染物排放标准”（GB13223-2011），对火力发电厂的污染物排放提出了更高要求：NO_x的排放浓度要小于100mg/Nm3，因此，炉内脱硝技术和非选择催化还原（SNCR）脱硝技术已难以达到新标准的要求，而选择催化还原（SCR）反应脱硝技术由于其系统简单可靠、脱硝效率高的特点而得到广泛采用。

（1）脱硝工艺流程：压缩机卸车、液氨贮存、液氨气化、减压至脱硝装置、配风混合、脱硝反应系统、鼓风机。

（2）主要设备（按两台脱硝机组公用一套氨站系统设计）。

1)卸料压缩机（共2台）；

氨站系统设置2台卸料压缩机，一备一用。卸料压缩机抽取储氨罐中的氨气，经压缩后将槽车的液氨推挤入液氨储罐中。设计时需选择压缩机排气量，储氨罐内液氨的饱和蒸汽压，液氨卸车流量，液氨管道阻力及卸氨时气候温度等。

2)储氨罐（至少两个储氨罐）；

液氨的贮罐容量，应按照锅炉BMCR工况，在设计条件下，考虑两台炉的脱硝装置运行，每天运行20小时，连续运行7天的消耗量考虑。贮罐上安装有超流阀、逆止阀、紧急关断阀、安全阀、温度计、压力表、液位计、高液位报警仪和相应的变送器。贮罐四周安装有工业水喷淋管线及喷嘴，当贮罐罐体温度过高时自动淋水装置启动，对罐体自动喷淋降温；当有微量氨气泄漏时也可启动自动淋水装置，对氨气进行吸收，控制氨气污染。

3)液氨蒸发槽（2台）；

液氨蒸发所需要的热量采用蒸汽加热来提供热量，蒸发器上装有压力控制阀将氨气压力控制在一定范围，蒸发器也应装有安全阀，可防止设备压力异常过高。液氨蒸发器应按照在BMCR工况下2×100％容量设计（一用一备）。

4)氨气缓冲槽（1台）；

从蒸发器蒸发的氨气流进入氨气稳压罐，通过调压阀减压成一定压力，再通过氨气输送管线送到锅炉侧的脱硝系统。氨气稳压罐应能满足为SCR系统供应压力稳定的氨气，避免受蒸发器操作不稳定所影响。

5)氨气稀释槽（1台）；

氨气稀释罐为一定容积水槽，水槽的液位应由溢流管线维持，液氨系统各排放处所排出的氨气由管线汇集后从稀释罐底部进入，通过分散管将氨气分散入稀释罐中，利用大量水来吸收安全阀等排放的氨气。

6)稀释风机（每台机组2台风机）；

喷入反应器烟道的氨气应为空气稀释后的含5％左右氨气的混合气体。所选择的风机应该满足脱除烟气中NOx最大值的要求，并留有一定的余量。稀释风机应按两台100％容量（一用一备）设置。

7)氨气泄漏检测安全报警系统（套）；

液氨贮存及供应系统周边应设有氨气检测器，以检测氨气的泄漏，并显示大气中氨的浓度。当检测器测得大气中氨浓度过高时，在脱硝装置公用系统控制系统和机组控制室会发出警报，就地发出声响、闪光警报，以提醒操作人员采取必要的措施，以防止氨气泄漏的异常情况发生。

8)氮气吹扫系统；

在液氨卸料之前通过氮气吹扫管线对氨区各设备进行吹扫，防止氨气泄漏和氨气与系统中残余的空气混合造成危险。

9)消防与安全设施；

液氨储存与供应区域应设置完善的消防系统、洗眼器及防毒面罩等。

1.SCR数值模拟拟解决的问题

在SCR脱硝系统设计中，催化剂的选项和反应器都将直接影响着SCR脱硝系统的运行性能，当反应器设计不佳或者其在不理想的工况下运行时，即使催化剂性能良好，该SCR脱硝系统的运行特性也不会达到理想状况。

一般情况下，在反应器运行重要的技术问题是：

催化剂入口NH₃/NO_x浓度分布、喷氨栅格（AIG）和第一层催化剂入口面速度均布，以及飞灰颗粒在脱硝反应器内的运动。

(1)NH₃/NO_x浓度分布；

NH3/NOx的均匀分布对反应器高效运行是至关重要的。如果NH₃/NO_x分布不均，在反应器内就会产生NH₃/NO_x比较高的区域，一旦混合不均匀的烟气进入催化剂层，高NH₃/NO_x的烟气区域会导致一些负面影响，如产生过高的氨逃逸，降低系统脱硝率以及造成反应器下游设备的腐蚀等。在设计时针对喷氨装置建立流动模型，以及在运行时对反应器进行定期的测试都是解决NH₃/NO_x分布有效的方法。

(2)喷氨栅格（AIG）和催化剂入口速度均匀性均布；

优化反应器内部的速度分布是反应器设计的一项很重要的工作。速度分布不均不仅会影响NH₃/NO_x的分布，更重要的是这会在高速区域造成催化剂的过渡磨损，同时还会在低速区域造成飞沉积使催化剂烧结。通过对反应器搭建冷态测试试验台以及开展数值模拟工作，来优化反应器内部导流装置和整流装置布置，来实现速度的均布要求。

(3)飞灰颗粒的运动；

同速度分布不均一样，飞灰颗粒分布不均也会增加反应器内催化剂的磨损和积灰。可通过数值模拟的方法，优化流场分布来实现飞灰颗粒均匀分布和有效脱除的目的。

为了获取SCR脱硝系统运行的工况参数，需要在现场进行试验，或者建立一套实体物理模拟装置来进行模拟反应试验，获取相关工况参数，以控制现场运行的SCR脱硝系统的运行参数，但无论现场进行试验还是物理模拟装置，成本都比较高，特别是随着SCR脱硝系统内部结构的复杂性越高，这个问题越明显，同时，每次都需要进行实际反应模拟试验，导致现场优化的效率也比较低。

发明内容

基于此，有必要针对上述成本高、效率低的问题，提供一种SCR脱硝系统现场运行优化方法，可以降低SCR脱硝系统现场运行优化成本、提高现场优化效率。

一种SCR脱硝系统现场运行优化方法，包括如下步骤：

以SCR脱硝系统反应器本体的几何中心为坐标原点，构建SCR脱硝系统的三维模型；

根据SCR脱硝系统的结构特征，对所述三维模型进行划分网格得到网格模型；

建立SCR脱硝系统内部结构的物理模型，根据所述物理模型设置所述网格模型中各个网格之间的传递方程，并确定所述网格模型的初始边界条件；

对SCR脱硝系统进行现场试验，获得SCR脱硝系统现场运行的烟气参数；

将所述烟气参数导入所述网格模型进行模拟反应，获取SCR脱硝系统运行的工况参数；

根据所述工况参数对SCR脱硝系统现场运行参数进行优化。

上述SCR脱硝系统现场运行优化方法，构建SCR脱硝系统的三维模型，通过划分网格得到网格模型，现场运行的烟气参数，导入网格模型进行模拟反应得到运行的工况参数，对SCR脱硝系统现场运行参数进行优化。基于数值模拟和现场试验结合的SCR脱硝系统三维数值模拟及现场优化，无需采用物理模拟装置来试验获取工况参数，可以降低优化成本、提高优化效率，同时，通过改变网格划分及参数设置获得准确性更高的工况参数，可以提高优化准确性。

附图说明

图1为SCR脱硝系统的部分结构示意图；

图2为一个实施例的SCR脱硝系统现场运行优化方法流程图；

图3为喷氨栅格入口截面烟气流场分布情况示意图；

图4为催化剂层入口截面烟气流场分布情况示意图；

图5为截面宽度中心线Z＝0及深度中心线X＝0两中心线上速度分布示意图；

图6为催化剂入口截面氨浓度分布情况示意图；

图7为催化剂入口截面B飞灰浓度分布示意图；

图8为不同位置网格面上喷入颗粒在反应器内的轨迹跟踪示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的SCR脱硝系统现场运行优化方法的具体实施方式作详细描述。

参考图1所示，图1为SCR脱硝系统的部分结构示意图，图中示出了烟气入口至烟气出口部分，包括灰斗、烟道以及反应器，其中，反应器中设有整流器、催化剂层，其工作原理是：通过在一定温度的烟气中加入氨，在催化剂的作用下，与NO选择性的还原反应成N2和H2O。

参见图2所示，图2为一个实施例的SCR脱硝系统现场运行优化方法流程图，主要包括如下步骤：

步骤S101，以SCR脱硝系统反应器本体的几何中心为坐标原点，构建SCR脱硝系统的三维模型。

本步骤中，可以按照电厂的SCR脱硝系统建立1:1比例的三维几何模型，包括灰斗、烟道以及反应器，其中，反应器中设有整流器、催化剂层，在此过程中，由于催化剂结构复杂，并且其蜂窝空距尺度远小于反应器尺度，因此，可以把催化剂看成是由平行通道组成的不同向的多孔介质，另外，导流板厚度以及氨注射栅格（AIG）叶片厚度也远小于反应器尺度，故可以将其厚度忽略。具体建模中，以反应器本体几何中心为坐标原点，模型可以参考图1所示，其中A面是氨喷射入口前烟道截面，B面是第一层催化剂入口前所在截面。

步骤S102，根据SCR脱硝系统的结构特征，对所述三维模型进行划分网格得到网格模型。

在本步骤中，考虑到模型复杂的内部结构，可以根据SCR脱硝系统内部的结构特征，将计算区域采用结构化和非结构化的混合网格进行划分。

在一个实施例中，可以将三维模型的计算区域的烟道、及反应器部分以结构化网格进行划分，以及将三维模型的计算区域的烟道导流板、及反应器入口部分以非结构化网格进行划分。所述网格模型的总网格数可以为150万。

步骤S103，建立SCR脱硝系统内部结构的物理模型，根据所述物理模型设置所述网格模型中各个网格之间的传递方程，并确定所述网格模型的初始边界条件。

在一个实施例中，根据脱硝系统的内部结构情况，可以建立SCR脱硝系统内部流动湍流模型，物质反应的物质输运模型，模拟催化剂层的多孔介质模型，以及气体与固体颗之间滑移的气固两相流模型。

具体地，各种模型介绍如下：

（1）湍流模型；

SCR脱硝系统内部的流动是一个复杂的湍流流动，考虑到数学模型的可靠性和工程应用的可行性，可以选用标准κ-ε双方程模型来模拟SCR脱硝系统内部的流动状况。

在直角坐标系下，等温、不可压流场基本控制微分方程可以表示如下：

$\frac{\∂\left(\mathrm{\ρu\φ}\right)}{\∂x}+\frac{\∂\left(\mathrm{\ρv\φ}\right)}{\∂v}+\frac{\∂\left(\mathrm{\ρw\φ}\right)}{\∂z}=\frac{\∂}{\∂x}\left({\mathrm{\Γ}}_{\mathrm{\φ}}\frac{\∂\mathrm{\φ}}{\∂x}\right)+\frac{\∂}{\∂y}\left({\mathrm{\Γ}}_{\mathrm{\φ}}\frac{\∂\mathrm{\φ}}{\∂y}\right)+\frac{\∂}{\∂z}\left({\mathrm{\Γ}}_{\mathrm{\φ}}\frac{\∂\mathrm{\φ}}{\∂z}\right)+S_{\mathrm{\φ}}$

式中，

分别代表速度u，v，w、湍动能κ、湍动能耗散率ε，当

时为连续性方程，

是由气相引起的源项。

式中的扩散系数和源项的具体形式可以见表一：

表一

对控制方程求解时，可以采用求解压力耦合方程的全隐算法SIMPLE算法，其计算步骤为：

1）给定初始速度分布u0、v0、w0,计算动量方程的各系数及常数项；

2）给定初始压力场p*；

3）依次求解动量方程，得到与p*相应的速度u*、v*、w*；

4）求解压力修正方程得到p`，由p`进一步改进速度值；

5）利用改进后的速度场求解源项、物性等与速度场藕合的变量；

6）利用改进后的速度场重新计算动量离散方程的系数，并用改进后的压力场作为下一层次迭代计算的初始值；

重复上述第3至第6步，直至速度场收敛为止。

（2）物质输运模型；

对于无反应组分的混合选择化学物质守恒方程计算，采用FLUENT技术，通过第i种物质的对流扩散方程预估每种物质的质量分数Y_i，守恒方程采用以下的通用形式：

$\frac{\∂}{\∂t}\left(\mathrm{\ρ}{Y}_i\right)+\▿\·\left(\mathrm{\ρ}\stackrel{\→}{v}{Y}_i\right)=-\▿{\stackrel{\→}{J}}_i+R_i+S_i$

其中，R_i是化学反应的净产生速率，S_i为离散相及用户定义的源项导致的额外产生速率。根据SCR脱硝系统工艺，催化剂前NH₃和NO_x不反应，只考虑两者的混合，因此可设为零。无反应组分的混合只需考虑i物质的湍流扩散通量J_i：

${\stackrel{\→}{J}}_i=-(\mathrm{\ρ}{D}_{i,m}+\frac{{\mathrm{\μ}}_t}{{\mathrm{Sc}}_t})\▿Y_i$

在系统中出现N种物质时，需要解N－1个这种形式的方程。由于质量分数的和必须为1，第N种物质的分数通过1减去N－1个已解得的质量分数得到。为了使数值误差最小，第N种物质选择质量分数最大的物质，比如氧化物是空气时选择N₂。

（3）多孔介质模型；

多孔介质模型可以应用于很多问题，如通过充满介质的流动、通过过滤纸、穿孔圆盘、流量分配器以及管道堆的流动。因此，对于网络模型中催化剂层的物理模型，可以由多孔介质模型来实现。

多孔介质的动量方程具有附加的动量源项。源项由两部分组成，一部分是粘性损失项（Darcy），另一个是内部损失项：

$S_i=\underset{j=1}{\overset{3}{\mathrm{\Σ}}}{D}_{\mathrm{ij}}\mathrm{\μ}{v}_j+\underset{j=1}{\overset{3}{\mathrm{\Σ}}}{C}_{\mathrm{ij}}\frac{1}{2}\mathrm{\ρ}\left|v_j\right|\·v_j$

其中S_i是i向（x，y或z）动量源项，D和C是规定的矩阵。在多孔介质单元中，动量损失对于压力梯度有贡献，压降和流体速度（或速度平方）成比例。

对于简单的均匀多孔介质：

$S_i=\frac{\mathrm{\μ}}{\mathrm{\α}}{v}_i+C_2\frac{1}{2}\mathrm{\ρ}\left|v_j\right|v_j$

其中α是渗透因子，C2是内部阻力因子。

如果模拟的是穿孔板或者管道堆，可以消除渗透项而只用内部损失项（Darcy定律），目前商用最多的催化剂是板式和蜂窝式，这两类催化剂都可以看作是由平行通道组成的各向不同性的多孔介质，其在烟气流动方向的内部阻力系数可由试验或者实测得到。

（4）气固两相流模型；

在FLUENT技术中，中常用处理气固两相的基本模型有四种，分别是：无滑移连续介质模型、小滑移连续介质模型、滑移——扩散的多连续介质模型，及分散颗粒群轨道模型。前三种数学模型的共同特点是把分散的颗粒群和流体相一样看作是连续介质来处理，并在欧拉坐标系中考查颗粒群和流体的运动。而分散颗粒轨道模型则是用拉格朗日方法来描述颗粒的运动轨迹。在计算SCR脱硝系统内部的飞灰分布时，由于灰颗粒的体积浓度并不大，连续介质的假设不适用，因此本文在处理颗粒中使用分散颗粒轨道模型（DPM）。

该模型基本假设为：

1）流体相看作是连续介质，而颗粒相被看作是与流体相有滑移的，沿自身轨道运动的分散群；

2）颗粒自身无湍流扩散、湍流粘度；

3）颗粒群按初始尺寸分组；

4）各颗粒群沿各自的轨道运动、互不干扰、互不碰撞；

5）颗粒群对流体的质量、动量和能量相互影响当作是某种等价的连续分布于多项流空间的物质源、动量源；

6）第二相体积分数要小于10～12%。

模拟两相耦合过程时，首先计算得到收敛或部分收敛的连续相流场，然后再创建喷射源进行耦合计算。在每一轮离散相的计算，计算颗粒轨迹并且更新每一个流体计算单元内的相间动量、热量以及质量交换项。然后，这些交换项就会作用到随后的连续相的计算。耦合计算时在连续相迭代计算的过程中，按照一定的迭代步数间隔来计算离散相迭代。直到连续相的流场计算结果不再随着迭代步数加大而发生变化，耦合计算才会停止，当达到收敛时，离散相的轨迹也不再发生变化。

在一个实施例中，对于初始和边界条件的设定，以锅炉BMCR工况为考查对象（设计煤种），烟气参数如表二所示：

表二

计算中NOx以NO₂进行计算，NH3给入量与NO₂的摩尔比值为0.8，NH3/稀释air=1/19（体积比），飞灰颗粒粒径视为均匀分布（20μm），根据运行的一般情况，可以取飞灰堆积密度750kg/m3。在求解过程中，湍流动能、湍流动能耗散率、动量方程、对流扩散方程均采用二阶上风差分法计算，压力和速度耦合采用SIMPLE算法。

步骤S104，对SCR脱硝系统进行现场试验，获得SCR脱硝系统现场运行的烟气参数。

在本步骤中，是对SCR脱硝系统进行现场试验，获得SCR脱硝系统现场运行的烟气参数，从而可以用于作为网格模型进行运算的参数计算。

步骤S105，将所述烟气参数导入所述网格模型进行模拟反应，获取SCR脱硝系统运行的工况参数。

在本步骤中，通过网格模型模拟反应过程，这样就可以避免采用实际反应器来进行相关模拟，既可以降低了成本，同时，也可以利用网格模型来进行一些极端条件下的反应模拟，从而可以获取SCR脱硝系统运行的工况参数。

步骤S106，根据所述工况参数对SCR脱硝系统现场运行参数进行优化。

在本步骤中，通过模拟得到参数，可以为现场SCR脱硝系统参数控制等提供参考，实现对SCR脱硝系统现场运行参数进行优化，降低了优化成本，提高了效率，另外，也可以进行故障模拟试验，预测故障状态，预防故障发生。

随着SCR装置的需求量日益增大，使得其设计、加工、安装的时间日益减少，数值模拟在SCR技术中的应用显得越来越重要。通过本发明的技术，采用数值模拟手段对我国大型电站锅炉SCR脱硝系统进行了全面的优化分析，数值模拟手段灵活性比较好，可以对它进行及时地修改，其结果保存和引用比较容易，数值模拟的入口边界条件可以非常灵活的改变，其评价SCR脱硝系统的适应性也比起冷态试验来也更加容易。为提高SCR脱硝系统设计、运行、优化提供了一种技术手段，同时可以进一步形成SCR脱硝系统数值模拟程序库，具有更强的学术价值和工程应用前景。

在实际应用中，主要围绕图1所示的A、B两个面的流场分布和氨浓度分布进行模拟，并分析影响因素，进而对内部结构进行优化。

为了更加清晰其效果，以下结合附图和相关表格阐述若干模拟中的相关结论。

（1）喷氨栅格入口截面烟气流场分布参数；

喷氨栅格入口截面烟气流场分布情况，可以参见图3和表三所示，从图3和表三中可以看出，AIG栅格前流场分布在绝大部分区域比较均匀。截面气流最大速度约16.44m/s，位于靠近反应器本体的壁面附近；最小速度为12.39m/s，位于背离反应器本体侧的壁面附近，AIG入口截面处面平均气流速度为14.78m/截面气流速度最大相对偏差约14.86%，平均相对偏差约4.3%，相对标准偏差为5.33%。

表三

平均速度	m/s	14.78
			最大速度	m/s	16.44
最小速度	m/s	12.39
			速度最大相对偏差	%	14.86
速度平均相对偏差	%	4.3
			速度相对标准偏差	%	5.33

（2）催化剂层入口截面烟气流场分布参数；

催化剂层入口截面烟气流场分布情况参见图4所示，相关统计参考表四所示。由图4和表四可以看出，截面B速度均介于3.24～4.69m/s之间，相对于该截面约3.85m/s的平均气流速度，其速度分布是很均匀的。同时注意到出现最小速度和最大速度区域均非常小，因此可以认为，B面速度均布特性是较为理想的。统计得到，速度平均相对偏差为1.98%，速度相对标准偏差为3.29%，能够满足催化剂入口烟气流速偏差<±15%的要求。

表四

平均速度	m/s	3.85
			最大速度	m/s	4.69
最小速度	m/s	3.24
			速度平均相对偏差	%	1.98
速度相对标准偏差	%	3.29

截面宽度中心线Z＝0及深度中心线X＝0两中心线上速度分布如图5所示，从图5中可以看出，催化剂入口截面流场在宽度Z方向分布很均匀；深度方向约90%区域流场分布均匀，但在靠近反应器本体外侧壁面处约6%区域形成局部高速。该现象在以前脱硝项目的数值计算及模化试验结果中同样存在，分析原因是由反应器本身结构所造成：整流器上方存在斜面结构，在端部气流积压形成局部高压，进而使气流在该处产生加速，但由图可以知道，该区域较小，对整体流场不会产生大的影响。

（3）催化剂入口截面氨浓度分布参数；

催化剂入口截面氨浓度分布情况参见图6所示，相关统计参考表五所示：

表五

NH3平均浓度	ppm	119.7
			NH3最大浓度	ppm	125.5
NH3最小浓度	ppm	114.3
			平均NH3/NOx（摩尔浓度比）	－	0.798

最大NH3/NOx（摩尔浓度比）	－	0.8369
			最小NH3/NOx（摩尔浓度比）	－	0.7622
浓度最大相对偏差	%	4.88
			浓度平均相对偏差	%	2.39
浓度相对标准偏差	%	2.74

在NH₃/NO_x摩尔比为0.8的初始边界条件下，计算得到B截面NH₃/NO_x平均值约0.798，最大值为0.8369，最小值为0.7622；氨浓度分布最大相对偏差为4.88%，平均相对偏差为2.39%，相对标准偏差为2.74%；其中氨浓度最大相对偏差满足技术协议<5％的要求。

（4）反应器飞灰浓度参数；

一般大型燃煤电站锅炉的SCR脱硝系统都采用高飞灰布置，烟气通过催化剂时带有大量的飞灰颗粒，飞灰颗粒有可能在催化剂表面沉积、搭桥，同时还存在对催化剂的磨损和堵塞等问题。通过气固两相流数值计算可以得到飞灰在反应器内的运动轨迹和浓度分布，准确地预测反应器内部的飞灰分布特性，有助于对反应器的优化设计和运行。

参见图7所示，图7为催化剂入口截面B飞灰浓度分布示意图，由图7中可以看出，催化剂入口飞灰浓度分布总体上较为均匀，但是由于飞灰自身的运动特性，会出现小范围团聚的现象；且由于惯性力作用，飞灰在贴壁面附近浓度相对较大，截面中心附近飞灰浓度较小。因此实际运行中，应加强每层催化剂入口贴壁附近的吹灰。

参见图8所示，图8为不同位置网格面上喷入颗粒在反应器内的轨迹跟踪示意图。由图8可以看出，飞灰对气流的跟随性都较好，颗粒沿省煤器深度方向入射位置不同，得到的运动规律也不同。在远离SCR脱硝系统的反应器侧，颗粒会随气流冲击下部灰斗，进而可能被灰斗捕捉；靠近反应器侧，颗粒基本不和灰斗产生交集，颗粒较难被灰斗捕捉。计算中，考查总颗粒数为8379，对各灰斗捕捉飞灰颗粒进行统计，结果如下表六所示：

表六

	省煤器灰斗1	省煤器灰斗2	总计
				捕捉颗粒数	122	165	287
占总灰量百分比％	1.46	1.97	3.43

灰斗对飞灰的总补捉率为3.43％，其中省煤器第二组灰斗对灰的捕捉效果较省煤器第一组灰斗对灰的捕捉效果好。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种SCR脱硝系统现场运行优化方法，其特征在于，包括如下步骤：

以SCR脱硝系统反应器本体的几何中心为坐标原点，构建SCR脱硝系统的三维模型；

根据SCR脱硝系统的结构特征，对所述三维模型进行划分网格得到网格模型；

建立SCR脱硝系统内部结构的物理模型，根据所述物理模型设置所述网格模型中各个网格之间的传递方程，并确定所述网格模型的初始边界条件；

对SCR脱硝系统进行现场试验，获得SCR脱硝系统现场运行的烟气参数；

将所述烟气参数导入所述网格模型进行模拟反应，获取SCR脱硝系统运行的工况参数；

根据所述工况参数对SCR脱硝系统现场运行参数进行优化。

2.根据权利要求1所述的SCR脱硝系统现场运行优化方法，其特征在于，所述根据SCR脱硝系统的结构特征，对所述三维模型进行划分网格得到网格模型的步骤包括：

根据SCR脱硝系统内部的结构特征，将计算区域采用结构化和非结构化的混合网格进行划分。

3.根据权利要求1所述的SCR脱硝系统现场运行优化方法，其特征在于，所述将计算区域采用结构化和非结构化的混合网格进行划分的步骤包括：

将三维模型的计算区域的烟道、及反应器部分以结构化网格进行划分，以及将三维模型的计算区域的烟道导流板、及反应器入口部分以非结构化网格进行划分。

4.根据权利要求2或3所述的SCR脱硝系统现场运行优化方法，其特征在于，所述网格模型的总网格数为150万。

5.根据权利要求1所述的SCR脱硝系统现场运行优化方法，其特征在于，所述建立SCR脱硝系统内部结构的物理模型的步骤包括：

建立SCR脱硝系统内部流动湍流模型，物质反应的物质输运模型，模拟催化剂层的多孔介质模型，以及气体与固体颗之间滑移的气固两相流模型。

6.根据权利要求1所述的SCR脱硝系统现场运行优化方法，其特征在于，所述SCR脱硝系统内部流动湍流模型的传递方程为标准κ-ε双方程模型。

7.根据权利要求1所述的SCR脱硝系统现场运行优化方法，其特征在于，所述将所述烟气参数导入所述网格模型进行模拟反应，获取SCR脱硝系统运行的工况参数的步骤包括：

将所述烟气参数代入所述网格模型的各个物理模型对应的传递方程，求解所述传递方程，获得所述SCR脱硝系统内部在现场运行过程中的工况参数。

8.根据权利要求1所述的SCR脱硝系统现场运行优化方法，其特征在于，所述工况参数包括：喷氨栅格入口截面烟气流场分布参数，催化剂层入口截面烟气流场分布参数，催化剂入口截面氨浓度分布参数，和/或反应器飞灰浓度参数。

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