案例-SCR脫硝流場仿真優(yōu)化技術(shù)

脫硝流場優(yōu)化技術(shù)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(diào)整脫硝流場仿真優(yōu)化技術(shù)2精選pptSCR脫硝系統(tǒng)存在的問題空預(yù)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(yīng)用·解決超低排放下，SCR氨逃逸高、空預(yù)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(shù)高效低阻的大范圍混合技術(shù)噴氨優(yōu)化調(diào)整技術(shù)脫硝流場仿真優(yōu)化技術(shù)·堵灰及磨損·NOx偏差大·氨逃逸高×常規(guī)的流場設(shè)計(jì)為單相流模擬，未考慮灰濃度分布，千篇一律的設(shè)計(jì)×

SCR出口NOx分布不均勻，氨氮摻混效果差，未對(duì)噴氨格柵進(jìn)行調(diào)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(yīng)用·模型建立Realizablek-ε、dpm、speciestransport、energy反應(yīng)器及進(jìn)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(shù)·湍流流動(dòng)、煙塵運(yùn)動(dòng)、組分傳輸、能量方程·尺寸比例1:1、計(jì)算區(qū)域省煤器出口至空預(yù)器入口·現(xiàn)場實(shí)測(cè)的邊界條件、煙塵濃度測(cè)試、煙塵粒徑檢測(cè)模型實(shí)現(xiàn)：√CAD(SolidWorks)→Gambit（Icem）→AnsysFluent14.5（18.1）√網(wǎng)格總數(shù)：897萬√處理器：XeonCPUE5265GB√計(jì)算時(shí)間：單核計(jì)算6-7小時(shí)/工況實(shí)際設(shè)備

幾何模型網(wǎng)格模型計(jì)算模型5精選ppt仿真優(yōu)化在SCR脫硝系統(tǒng)中的應(yīng)用某300MW機(jī)組煙氣脫硝改造工程項(xiàng)目背景：·河北某300MW機(jī)組煙氣脫硝反應(yīng)器入口整流格柵局部磨損嚴(yán)重，磨損面積占總面積約70%，磨損高度達(dá)到了100mm?！っ撓醮呋瘎┯瓱煔鈧?cè)局部磨損嚴(yán)重，主要集中于催化劑層中心區(qū)域，個(gè)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(dǎo)致空預(yù)器硫酸氫銨堵塞，影響鍋爐安全穩(wěn)定運(yùn)行?，F(xiàn)階段流場仿真優(yōu)化目標(biāo)：·驗(yàn)證脫硝進(jìn)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(yīng)用某300MW機(jī)組煙氣脫硝改造工程進(jìn)行現(xiàn)場改造確定流場優(yōu)化配置仿真優(yōu)化計(jì)算及物理模型試驗(yàn)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(yīng)用某300MW機(jī)組煙氣脫硝改造工程該工程脫硝流場改造目標(biāo)：·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(yīng)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(dǎo)流板時(shí)，水平煙道內(nèi)的氣流發(fā)生偏斜，高速氣流貼附于煙道下壁面流動(dòng)，上壁面煙氣不能再繼續(xù)沿壁面流動(dòng)，上壁面附近出現(xiàn)回流區(qū)，水平煙道出現(xiàn)二次流動(dòng)。通過省煤器出口水平煙道內(nèi)兩組煙氣/塵抬升板的裝設(shè)，煙道內(nèi)氣流的死區(qū)旋渦現(xiàn)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(yīng)用某300MW機(jī)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(yuǎn)鍋爐側(cè)煙道壁之間的通道內(nèi)形成了煙塵富集的現(xiàn)象。與此同時(shí)，靜態(tài)混合器的背風(fēng)面出現(xiàn)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(nèi)產(chǎn)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(yīng)用某300MW機(jī)組煙氣脫硝改造工程煙塵運(yùn)動(dòng)軌跡優(yōu)化前優(yōu)化后煙塵運(yùn)動(dòng)軌跡情況：·上圖顯示了粒徑范圍在700μm-1000μm的煙塵運(yùn)動(dòng)軌跡，安裝靜態(tài)混合器后，大粒徑煙塵豎直煙道中得到強(qiáng)烈的摻混，整個(gè)反應(yīng)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(duì)脫硝系統(tǒng)的影響1.對(duì)流場、氨氮比的要求數(shù)值模擬&物模試驗(yàn)-催化劑入口流速相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差系數(shù)Cv≤15%煙氣速度方向偏角應(yīng)不大于15°

氨氮摩爾比相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差系數(shù)Cv≤5%煙溫絕對(duì)偏差≤10℃GB/T21509-2008燃煤煙氣脫硝技術(shù)裝備DL/T296-2011火電廠煙氣脫硝技術(shù)導(dǎo)則JB/T12131-2015燃煤煙氣凈化SCR脫硝流場模擬試驗(yàn)技術(shù)規(guī)范11精選ppt（一）氨氮分布的不均勻性對(duì)脫硝系統(tǒng)的影響2.不均勻性對(duì)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(shù)不均勻性對(duì)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(shù)不均勻性對(duì)SCR技術(shù)脫硝效率的直接影響12精選ppt（二）噴氨格柵優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)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(duì)應(yīng)關(guān)系13精選ppt（二）噴氨格柵優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)2.現(xiàn)場試驗(yàn)儀器及測(cè)量方法自動(dòng)煙塵（氣）測(cè)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(cè)試上，我們使用3012H型自動(dòng)煙塵（氣）測(cè)試儀，采用網(wǎng)格布點(diǎn)法在SCR反應(yīng)器出、入口煙道測(cè)量，根據(jù)測(cè)量結(jié)果計(jì)算出動(dòng)壓、靜壓、煙氣流量、煙氣流速等參數(shù)。（評(píng)價(jià)流場、判斷故障）關(guān)于NO與O2濃度分布的測(cè)試，煙氣采集與分析系統(tǒng)如圖所示，在SCR反應(yīng)器的進(jìn)口和出口煙道截面，利用網(wǎng)格法進(jìn)行煙氣取樣，煙氣經(jīng)不銹鋼管引出至煙道外，再經(jīng)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(biāo)態(tài)、6%O2）。（評(píng)價(jià)入口NOx均勻性、校對(duì)儀表）煙道中各測(cè)孔內(nèi)的氨濃度值，采用優(yōu)勝抽取式氨逃逸分析儀逐點(diǎn)測(cè)量，采用校驗(yàn)合格的II級(jí)精度K型鎧裝熱電偶測(cè)量反應(yīng)器進(jìn)口煙氣溫度，最終熱偶信號(hào)由校驗(yàn)合格的K型補(bǔ)償導(dǎo)線接入Fluke點(diǎn)溫度計(jì)。（摸底試驗(yàn)）熱電偶氨逃逸采樣14精選ppt（二）噴氨格柵優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)3.試驗(yàn)內(nèi)容摸底試驗(yàn)：保持負(fù)荷穩(wěn)定，測(cè)量SCR進(jìn)出口NOx濃度分布狀況以及SCR出口氨逃逸濃度，初步評(píng)估脫硝裝置噴氨分配狀況。噴氨優(yōu)化調(diào)整：在穩(wěn)定負(fù)荷下，根據(jù)SCR反應(yīng)器出口截面的NOx濃度分布，對(duì)反應(yīng)器入口煙道上的AIG噴氨格柵的手動(dòng)閥門開度進(jìn)行調(diào)節(jié)，最大限度提高反應(yīng)器出口的NOx分布均勻性。校核試驗(yàn)：測(cè)量反應(yīng)器進(jìn)出口的NOx濃度分布和氨逃逸，評(píng)估優(yōu)化結(jié)果，并根據(jù)需要對(duì)AIG手動(dòng)調(diào)閥進(jìn)行微調(diào)。（要點(diǎn)：1.聯(lián)系運(yùn)行2.負(fù)荷3.自動(dòng)4.供氨量衰減）15精選ppt（三）噴氨格柵優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)過程中的幾點(diǎn)心得1.試驗(yàn)過程中的心得體會(huì)1.流場變化對(duì)噴氨格柵優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)的影響600MW下優(yōu)化后SCR出口NOx濃度A側(cè)NOx濃度Cv為16.2%，B側(cè)NOx濃度Cv為14.6%300MW下校核SCR出口NOx濃度A側(cè)NOx濃度Cv為31.9%，B側(cè)NOx濃度Cv為33.0%600MWA側(cè)流場Cv為16.1%，B側(cè)流場Cv為9.5%300MWA側(cè)流場Cv為20.2%，B側(cè)流場Cv為19.8%鍋爐負(fù)荷降低，反應(yīng)器入口流場均勻性變差，影響反應(yīng)器不同部位的脫硝效果，導(dǎo)致反應(yīng)器出口不同位置NOx出現(xiàn)偏差。16精選ppt仿真優(yōu)化在SCR脫硝系統(tǒng)中的應(yīng)用SCR脫硝系統(tǒng)的噴氨優(yōu)化仿真噴氨優(yōu)化調(diào)整前噴氨優(yōu)化調(diào)整后優(yōu)化前催化劑上方截面氨氮比偏差系數(shù)5.1%優(yōu)化后催化劑上方截面氨氮比偏差系數(shù)3.392%17精選ppt噴氨優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)馬頭分公司9號(hào)爐脫硝噴氨優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)優(yōu)化調(diào)整前：·空預(yù)器壓差2.9kpa，影響機(jī)組帶負(fù)荷的能力·A/B側(cè)供氨量不平衡，檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)A側(cè)堵塞嚴(yán)重·瞬時(shí)供氨量較高，單側(cè)最高可達(dá)170Nm3/h·A/B側(cè)反應(yīng)器出口NOx值與脫硫出口相差約20mg/Nm3·A/B側(cè)反應(yīng)器出口NOx值Cv值分別為73.45%、31.72%優(yōu)化調(diào)整后：·空預(yù)器壓差增加明顯降低·供氨量顯著降低，兩側(cè)供氨量平衡·A/B側(cè)反應(yīng)器出口NOx值與脫硫出口差距在5mg/N3之內(nèi)·A/B側(cè)反應(yīng)器出口NOx值Cv值分別為14.63%、13.75%·9/10號(hào)爐空預(yù)器壓差分別為1.8kPa、2.4kPa反應(yīng)器出口、脫硫出口NOx濃度變化曲線噴氨優(yōu)化調(diào)整后脫硝系統(tǒng)運(yùn)行畫面A/B側(cè)供氨量分別為137.8Nm3/h、135.4Nm3/hA/B側(cè)、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(hào)爐脫硝噴氨優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)噴氨格柵優(yōu)化調(diào)整效果：濱州公司1、2號(hào)機(jī)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(yù)器冷端結(jié)垢等問題，環(huán)保專業(yè)技術(shù)人員分析噴氨格柵布置方式及煙道流場情況，進(jìn)行多次精細(xì)化調(diào)整，確定最優(yōu)閥門位置。1號(hào)機(jī)組反應(yīng)器出口與脫硫出口NOx濃度差距由12mg/Nm3降低至6mg/Nm3，1、2號(hào)機(jī)組反應(yīng)器出口NOx濃度分布標(biāo)準(zhǔn)偏差系數(shù)分別由40.62%降低至11.16%、35.89%降低至11.66%，氨氣進(jìn)給流量平均降低3kg/h，噴氨自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)跟蹤性能顯著提高。優(yōu)化前：功率：269.79MWA/B側(cè)脫硝入口NOx值分別為236.79mg/m3、171.04mg/m3A/B側(cè)供氨量分別為