摘要
SCR技术是我国目前应用最广泛的烟气脱硝技术。目前，一般通过静态混合器来实现SCR系统内NH3与NOx的混合，氨氮均匀混合可以提高脱硝效率和降低氨逃逸率。然而，在实际运行中，各负荷下的SCR流场分布不尽相同，而静态混合器在整个烟道无差别进行掺混，扰流叶片的阻挡作用导致混合过程压降较大，影响了系统运行的经济性和安全性。为了实现SCR氨氮高效低阻混合，本文以CFD为主要工具，对某300MW燃煤机组的SCR喷氨混合装置进行了优化研究。 首先对SCR系统进行性能试验，获得了实际运行数据。并据此设置数值模拟边界条件，结合烟气流线可视化分析，对SCR烟道导流板进行优化设计和静态混合器布置。经过流场优化，实现了烟气在烟道内均匀有序分布，提高了催化剂入口速度和浓度均匀性，为后续研究提供了良好的流场环境。 基于上述研究，提出了一种结合流场均匀性和阻力特性的综合性能评价指标－无量纲混合效率η。结合现场需求，基于该指标对三种静态混合器进行了初步评估。结果表明：圆形混合器、交叉扰流混合器和SMV混合器η分别为16.18%、26.88%和22.50%，其中交叉扰流混合器综合性能最佳。在此基础上，围绕综合性能最优的交叉扰流混合器在该机组应用时的各参数进行了优化。经过优化后，混合器在顺序排列、同向布局、覆盖率为37%时综合性能达到最优，其混合效率η为28.60%，相对提高了6.40%。本研究可以为电厂SCR系统混合器选型和优化提供一种新的性能评价指标，为现场应用提供理论参考。 最后，创新性地提出以射流代替传统的静态混合器，对射流混合在SCR系统中的应用进行了研究。首先在均匀射流工况下研究了射流流量、流速和喷嘴尺寸等参数对射流混合效果的影响，并针对各参数和射流策略进行优化。经过优化后，射流混合均匀系数达到39.14%，较原静态混合方案提高1.26%，且造成压降较小。在实际运行中，射流可以根据流场分布的变化对相应位置的喷嘴流量进行动态调整，以实时匹配各区域的浓度分布情况，从而实现氨氮动态混合。
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