導(dǎo)流板對脫硝反應(yīng)器運(yùn)行的影響分析

謝　芳

（浙江藍(lán)天求是環(huán)保股份有限公司浙江杭州310012）

導(dǎo)流板對脫硝反應(yīng)器運(yùn)行的影響分析

謝芳

（浙江藍(lán)天求是環(huán)保股份有限公司浙江杭州310012）

在SCR脫硝系統(tǒng)中，流場均勻性的研究主要是通過計算流體動力學(xué)CFD與冷態(tài)試驗(yàn)?zāi)M相結(jié)合的手段來進(jìn)行，通過加設(shè)導(dǎo)流板對流場進(jìn)行優(yōu)化，從而為SCR工程設(shè)計提供最優(yōu)流場建議。本文對多個SCR工程的現(xiàn)場安裝和運(yùn)行情況進(jìn)行跟蹤檢查，監(jiān)測出口NOx濃度和氨逃逸率，觀察催化劑磨損情況和導(dǎo)流板積灰、變形現(xiàn)象，從多角度考察導(dǎo)流板的優(yōu)化效果。

導(dǎo)流板；脫硝反應(yīng)器；SCR反應(yīng)器

1　 SCR脫硝系統(tǒng)

1.1模型對象

煙氣SCR脫硝系統(tǒng)包括從鍋爐省煤器下部開始至空氣預(yù)熱器接口的全部煙道，包括省煤器出口煙道及下部灰斗、SCR煙道及主要內(nèi)部件、SCR反應(yīng)器等。

通過CFD模擬計算，在模型中加裝導(dǎo)流裝置，使系統(tǒng)流場得到最大程度的優(yōu)化，以滿足設(shè)計需要。優(yōu)化流場的部件包括：（1）AIG上游入口煙道安裝三組導(dǎo)流板；（2）反應(yīng)器進(jìn)口水平煙道變截面處和轉(zhuǎn)彎處各安裝一組導(dǎo)流板；（3）反應(yīng)器出口煙道處安裝一組導(dǎo)流板。

1.2冷態(tài)試驗(yàn)裝置

搭建冷態(tài)試模型，按實(shí)際SCR反應(yīng)器1：12比例縮小，主要由SCR反應(yīng)裝置模型、引風(fēng)機(jī)、管道及閥門、模擬噴氨設(shè)備等構(gòu)成。試驗(yàn)?zāi)Ｐ椭黧w采用透明有機(jī)玻璃制作，以便于觀察流場。導(dǎo)流板采用鋼板制作，采用等壓模擬催化劑床層的阻力。

2　優(yōu)化設(shè)計方案

對加設(shè)的導(dǎo)流板形狀、結(jié)構(gòu)尺寸、數(shù)量以及安裝位置、安裝角度等基本參數(shù)在計算機(jī)上進(jìn)行CFD仿真模擬計算，得出綜合效果最佳的方案，并將此方案在冷態(tài)模化試驗(yàn)臺進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，最終確定最佳優(yōu)化方案。

從SCR系統(tǒng)總體的速度分布特性來看，系統(tǒng)轉(zhuǎn)彎處和變截面處合理加裝導(dǎo)流板后，較好的控制了速度的流向，沒有出現(xiàn)較大的速度偏差，其余截面上速度分布也比較均勻，表明優(yōu)化設(shè)計的流場達(dá)到較理想的結(jié)果。對噴氨格柵（簡稱AIG）上游、首層催化劑入口等主要截面的速度和濃度分布進(jìn)行對比分析，數(shù)值模擬和冷態(tài)模化試驗(yàn)結(jié)果均滿足設(shè)計規(guī)范的要求。

3　現(xiàn)場運(yùn)行情況

將最優(yōu)設(shè)計方案在工程中進(jìn)行安裝應(yīng)用，并對后期運(yùn)行情況進(jìn)行跟蹤分析，使得數(shù)值模擬、冷態(tài)試驗(yàn)和工程應(yīng)用能夠有效結(jié)合，積累更多的設(shè)計和工程經(jīng)驗(yàn)。

在鍋爐運(yùn)行時，對SCR系統(tǒng)的脫硝率和氨逃逸率進(jìn)行在線監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果均滿足設(shè)計要求。在鍋爐停爐檢修時，對SCR系統(tǒng)內(nèi)部的導(dǎo)流板和催化劑進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)部分導(dǎo)流板積灰、變形嚴(yán)重，催化劑某些區(qū)域磨損嚴(yán)重，出現(xiàn)涂層脫落現(xiàn)象。

3.1導(dǎo)流板積灰與變形

反應(yīng)器入口處設(shè)計為折角導(dǎo)流板，經(jīng)現(xiàn)場觀察和測量，此處導(dǎo)流板表面積灰較為嚴(yán)重，并且積灰較厚的位置出現(xiàn)重力擠壓變形。積灰多發(fā)生在平行直板表面，這主要是由于平行直板位于飛灰沉積的正下方，對飛灰形成較好的承托，連續(xù)運(yùn)行時易出現(xiàn)積灰現(xiàn)象。隨著積灰厚度增加，其重力超過鋼板的承載力，便會造成鋼板變形，使得導(dǎo)流板實(shí)際形狀與設(shè)計值出現(xiàn)偏差，最終影響系統(tǒng)運(yùn)行效果。

3.2催化劑磨損

現(xiàn)場總共抽檢了5個位置的催化劑，其中反應(yīng)器中心和右側(cè)近壁面的兩塊樣品磨損最為嚴(yán)重，該區(qū)域模塊的涂層幾乎全部脫落，只剩下裸露的鐵絲網(wǎng)基材。如果繼續(xù)運(yùn)行，系統(tǒng)的脫硝性能將受到嚴(yán)重影響。

數(shù)值模擬和冷態(tài)試驗(yàn)結(jié)果均表明，首層催化劑入口截面的速度分布較均勻，唯一的不均勻區(qū)域位于靠近煙道一側(cè)的反應(yīng)器壁面，這可能是由近壁面效應(yīng)引起，理論計算和實(shí)際應(yīng)用中都難以避免。然而，工程運(yùn)行中卻出現(xiàn)多個區(qū)域催化劑磨損嚴(yán)重的現(xiàn)象，并且區(qū)域位置與CFD計算和物模所得出的速度分布趨勢存在較大偏差。針對這一問題，可以檢查導(dǎo)流板的實(shí)際安裝尺寸與設(shè)計圖紙是否吻合，從而排除影響。

4　結(jié)語

通過CFD計算和冷態(tài)試驗(yàn)相結(jié)合的手段，提出導(dǎo)流板的最優(yōu)設(shè)計方案，并對現(xiàn)場安裝和運(yùn)行情況進(jìn)行跟蹤檢查，發(fā)現(xiàn)工程應(yīng)用中存在的問題，及時分析、解決，在以后的工程中引起足夠重視。（1）數(shù)值模擬與冷態(tài)試驗(yàn)的速度場和濃度場結(jié)果都較為吻合，驗(yàn)證了數(shù)值模擬所確定的最佳優(yōu)化工況的可行性。（2）工程中，導(dǎo)流板運(yùn)行一段時間后出現(xiàn)積灰變形，影響系統(tǒng)運(yùn)行。為避免該現(xiàn)象，應(yīng)減小鋼板的橫跨度，布置相應(yīng)的支撐和加固肋，適當(dāng)增加鋼板厚度，提高鋼板的承載能力。（3）為確保導(dǎo)流板性能良好，必須確保安裝的準(zhǔn)確性，嚴(yán)格按圖施工。

［1］韓占忠，王敬，蘭小平.FLUENT流體工程仿真計算實(shí)例與應(yīng)用.

［2］孫琦明，施平平，謝芳.燃煤電廠SCR煙氣脫硝系統(tǒng)優(yōu)化流場分析［J］.中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2011（6）：59-62.