SCR脫硝系統(tǒng)中不同形狀靜態(tài)混合器的流場研究

北極星環(huán)保網(wǎng)訊:為提升SCR脫硝煙道進口煙氣的流場均勻性，利用FLUENT軟件對SCR脫硝系統(tǒng)中加裝不同形狀靜態(tài)混合器的流場進行研究，發(fā)現(xiàn)靜態(tài)混合器可明顯改善進入催化劑的煙氣NH3/NOX分布，但對速度場無明顯改善，且會增加系統(tǒng)阻力。圓形葉片靜態(tài)混合器對流場的影響優(yōu)于方形葉片靜態(tài)混合器，更適用于脫硝系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：SCR；形狀；靜態(tài)混合器；流場

現(xiàn)有國內(nèi)SCR脫硝設(shè)備煙道進口的煙氣速度場及成分濃度場分布是不均勻的[1-3]，一般采用在AIG（噴氨格柵）前面加裝多孔板來消除煙氣的速度偏差，但煙氣成分的濃度偏差（主要指NH3與NOX混合不均勻）難以用該設(shè)備消除，因此AIG到催化劑之間的煙道長度必須足夠長，才能保證足夠的煙氣擴散、稀釋和混合時間。

然而現(xiàn)有系統(tǒng)的煙道都較短，無法使NH3與NOX充分混合，使進入催化劑的NH3/NOX（物質(zhì)的量比）均勻性不盡如人意。巴威公司提出了在AIG后面加裝靜態(tài)混合器的想法，但其認為靜態(tài)混合器并不能促進煙氣流動均勻化，在其下游的煙氣流動均勻性反而會變得更差。

近年國內(nèi)也有學(xué)者對SCR（選擇性催化還原）脫硝系統(tǒng)的靜態(tài)混合器進行了研究[4，5]，并認為其可以改善SCR反應(yīng)器入口處的煙氣速度分布及NH3/NOX分布的均勻性。因此有必要研究在SCR脫硝裝置中加裝靜態(tài)混合器對流場的影響，這對靜態(tài)混合器是否能進行工程應(yīng)用有著重要意義。

以下利用CFD軟件進行流場模擬，研究加裝不同外形的靜態(tài)混合器后對阻力、煙氣流速分布及NOX與NH3混合情況，為實際的工程應(yīng)用提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和根據(jù)。

1靜態(tài)混合器計算和設(shè)計

1.1靜態(tài)混合器計算方法

圖1為SCR脫硝系統(tǒng)中的經(jīng)典煙道布置方式，其中將混合器布置于AIG上方（即煙氣下游）。

在經(jīng)典煙道布置中，往往需要在混合器下游的彎頭處加裝導(dǎo)流板以提高煙氣流場的均勻性，于是有效混合距離λm與下游直管段有效距離λd相等：

式中：N為導(dǎo)流板個數(shù)。個數(shù)N與煙道橫截面的長寬比有關(guān)，當(dāng)長寬比在1~1.5區(qū)間及4.5以上區(qū)間內(nèi)時，個數(shù)為16個；當(dāng)長寬比在1.5~2.3和3.5~4.5區(qū)間內(nèi)時，個數(shù)為12個；當(dāng)長寬比在2.3~3區(qū)間內(nèi)時，個數(shù)為8個；當(dāng)長寬比在3~3.5區(qū)間內(nèi)時，個數(shù)為10個。

延伸閱讀：

基于流場診斷的燃煤電站SCR系統(tǒng)噴氨優(yōu)化及試驗驗證

脫硝噴氨自動控制在大型火電廠中應(yīng)用案例分析

基于CFD建模的1000MW電站鍋爐SCR脫硝系統(tǒng)噴氨策略優(yōu)化