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摘要：选择性催化还原法，即SCR，被认作是最适合用于脱除烧结烟气氮氧化物的核心技术。其中，反应器内烟气速度分布是否均匀，成为决定系统脱硝效率与降低氮氧化物浓度的重要保障。针对于此，我们必须对导流板、整流器等内部构件的分布情况进行综合分析，明确其对反应器内部流场的实际影响。文章主要结合烧结烟气SCR脱硝反应器的实际应用与原理，进一步分析SCR脱硝反应器流场模拟流程。并在此基础上，提出关于烧结烟气SCR脱硝反应器设计的优化方法，以供参考。
关键词：烧结烟气：SCR脱硝反应器；流场模拟；设计优化
氮氧化物作为加剧大气污染成为的主要成分之一，不仅会对空气质量造成严重危害，同时也会对人身安全造成严重危害，必须对其的管控工作予以高度重视。经过多年的发展与实践，我国氮氧化物的脱除技术与相关方法逐渐发展成熟，应用范围较宽泛。其中，选择性催化还原（SCR）技术凭借自身氮氧化物脱除效率高、操作简便以及清洁性等方面应用优势，逐渐成为我国脱除氮氧化物的核心技术。目前，以SCR为主的脱硝反应器得到广泛应用，应用效果较显著。然而，介于燃煤电站SCR脱硝系统烟气流动距离短等方面的不利因素影响，SCR脱硝反应器应该得到进一步优化。
1 SCR脱硝反应器的物理模型
一般来说， SCR脱硝反应的烟气都会进入进口处烟道-喷氨段烟道-过渡烟道-催化剂层-出口处等结构当中。结合锅炉实际尾部烟道结构来看，SCR脱硝反应器大体上由水平烟道、氨喷射隔栅、催化剂床层等结构组成。其中，SCR喷氨点往往设置在省煤器出口与空气预热器前的位置，基本上与第一层催化剂入口截面距离相差甚远[1]。
目的在于确保SCR催化剂表面分布速度能够满足预期设定要求。如此，在进入烟道位置的时候，设计人员可以在转弯处，设置合理的导流板，便于SCR脱硝反应器入口位置处，能够根据散流器特性，达到改善SCR反应器内部流场的目的。上述SCR脱硝反应器物理模型是我国当前普遍应用的结构方式，取得的脱硝效果还是比较显著的，值得推广与应用。
2 SCR脱硝反应器流场模拟方法
2.1 模型构建与假设
介于SCR烟气脱硝过程涉及到的工序内容众多且复杂程度高，使得部分传热传质、烟气与还原剂之间会发生比较明显的化学反应。如果想从本质上实现烧结烟气SCR脱硝反应流场模拟要求，我们就必须立足于工程实际条件，对现有的SCR模拟系统进行合理构建与假设[2]。具体如下：
烟气必须为理想气体；流体方向属于定常流动；假设系统需要确保绝热功能；设计过程中不考虑任何化学反应；不考虑烟尘颗粒等方面的不利影响；催化剂层最好选用多孔介质模型，并根据实际情况进行合理的压降处理。在数学模型与相关控制方程正式建立之前，研究人员必须严格遵守上述假设条件，以确保最终的实践效果。
2.2 控制方程建立
2.2.1 多孔介质模型
我们根据SCR反应器内烟气流动的实际特点，对现有蜂窝状的催化剂层进行合理模拟。根据模拟结果显示，如果按照实际尺寸对现有的网格进行有效划分，不难发现网格数量将会大幅度增加。文章主要以多孔介质处理为研究对象，利用连续相动量方程对当前流场模拟效果进行合理处理。在具体模拟过程中，多孔介质模型主要对催化剂层结构、烟气各组分进行合理模拟。在控制方程离散方面主要采取控制容积法进行计算与处理，目的在于根据SCR脱硝系统数值，确定入口烟气成分与各成分的基本参数[3]。
2.2.2 控制方程与入口、出口及边界条件
SCR反应器内的流程和反应过程中需要严格遵守质量守恒定律以及能量守恒定律。介于反应器整体的流动方式为湍流方式，在计算与求解方面，需要对控制方程进行雷诺平均处理，以便求得平均流控制方程。结合以往的经验来看，平均流控制方程可以分为连续性方程、动量方程等形式。在入口、出口以及边界条件方面，进入SCR脱硝反应器的烟气密度必须要确保ρ=0.660kg/m3，与此同时，v=15m/s。出口处应该适当采用合适的压力条件进行处理，且固体壁面边界位置处，最好不存在滑移或者热传导等条件，确保SCR脱硝反应器流场的模拟效果。
3 SCR脱硝反应器流场模拟结果与设计优化
根据上述模拟模型与控制方程進行合理设计，大致可以明确：如果SCR反应器内并没有设置任何的导流板设施，介于烟道自身结构的影响，SCR脱硝反应器流场难以得到均匀分布。与此同时，如果烟气进入水平烟道位置的时候，位于烟道左侧壁面的方向处，将会出现明显的回流问题。如此一来，SCR脱硝效率无法得到切实提高。为了确保流场分布效果，建议相关人员可以在反应器内部设置合理的导流板。需要注意的是，相关人员需要结合脱硝速率，选择合理的导流板，确保流场速度得以有效提升。
究其原因，主要是因为导流板可以起到改善SCR反应器流场分布效果的作用，基本上可以确保流场均匀性特点不受损。根据实践效果来看，以往出口处速度存在不均匀问题的主要原因在于弧形导流板设计不合理。针对于此，建议相关人员可以选择采用直弧形导流板进行处理，摒弃以往非均匀布置情况。总而言之，导流板对于SCR脱硝反应器的应用效果而言，具有重要促进意义。针对于此，建议相关人员可以根据实际情况，选择合理的导流板数目，达到优化设计目的。
4结论
通过文章的相关分析与总结，我们大致可以了解到烧结烟气SCR脱硝反应器流场模拟与设计优化方法，基本上可以有效解决以往烟气流动距离短或者烟气截面尺寸过大等问题。本优化设计方案严格遵照SCR反应器中烟气流场分布要求，进一步结合新型烟气分布装置，改进烟气流场存在的不足。并在此基础上，适当改进催化剂入口时的烟气入射角度，目的在于切实提高催化剂的应用效率。最后，希望通过文章的相关叙述，可以为相关人员提供一定的借鉴价值，达成脱硝目的。
参考文献：
[1]文雅. 燃煤机组SCR脱硝系统的优化设计分析[A]. 浙江省科协、上海市科协、江苏省科协.推进能源生产和消费革命——第十届长三角能源论坛论文集[C].浙江省科协、上海市科协、江苏省科协：，2013：4.
[2]张志威. SD集团#3锅炉烟气SCR脱硝改造工程应用研究[D].中国石油大学（华东），2016.
[3]刘学炎，梁平，李世远，倪海波，李泽清. SNCR-SCR脱硝技术在CFB炉中的应用[J]. 广东化工，2018（14）：110-111.
（作者单位：四川苏源环保工程有限公司江苏分公司）
关键词：烧结烟气：SCR脱硝反应器；流场模拟；设计优化
氮氧化物作为加剧大气污染成为的主要成分之一，不仅会对空气质量造成严重危害，同时也会对人身安全造成严重危害，必须对其的管控工作予以高度重视。经过多年的发展与实践，我国氮氧化物的脱除技术与相关方法逐渐发展成熟，应用范围较宽泛。其中，选择性催化还原（SCR）技术凭借自身氮氧化物脱除效率高、操作简便以及清洁性等方面应用优势，逐渐成为我国脱除氮氧化物的核心技术。目前，以SCR为主的脱硝反应器得到广泛应用，应用效果较显著。然而，介于燃煤电站SCR脱硝系统烟气流动距离短等方面的不利因素影响，SCR脱硝反应器应该得到进一步优化。
1 SCR脱硝反应器的物理模型
一般来说， SCR脱硝反应的烟气都会进入进口处烟道-喷氨段烟道-过渡烟道-催化剂层-出口处等结构当中。结合锅炉实际尾部烟道结构来看，SCR脱硝反应器大体上由水平烟道、氨喷射隔栅、催化剂床层等结构组成。其中，SCR喷氨点往往设置在省煤器出口与空气预热器前的位置，基本上与第一层催化剂入口截面距离相差甚远[1]。
目的在于确保SCR催化剂表面分布速度能够满足预期设定要求。如此，在进入烟道位置的时候，设计人员可以在转弯处，设置合理的导流板，便于SCR脱硝反应器入口位置处，能够根据散流器特性，达到改善SCR反应器内部流场的目的。上述SCR脱硝反应器物理模型是我国当前普遍应用的结构方式，取得的脱硝效果还是比较显著的，值得推广与应用。
2 SCR脱硝反应器流场模拟方法
2.1 模型构建与假设
介于SCR烟气脱硝过程涉及到的工序内容众多且复杂程度高，使得部分传热传质、烟气与还原剂之间会发生比较明显的化学反应。如果想从本质上实现烧结烟气SCR脱硝反应流场模拟要求，我们就必须立足于工程实际条件，对现有的SCR模拟系统进行合理构建与假设[2]。具体如下：
烟气必须为理想气体；流体方向属于定常流动；假设系统需要确保绝热功能；设计过程中不考虑任何化学反应；不考虑烟尘颗粒等方面的不利影响；催化剂层最好选用多孔介质模型，并根据实际情况进行合理的压降处理。在数学模型与相关控制方程正式建立之前，研究人员必须严格遵守上述假设条件，以确保最终的实践效果。
2.2 控制方程建立
2.2.1 多孔介质模型
我们根据SCR反应器内烟气流动的实际特点，对现有蜂窝状的催化剂层进行合理模拟。根据模拟结果显示，如果按照实际尺寸对现有的网格进行有效划分，不难发现网格数量将会大幅度增加。文章主要以多孔介质处理为研究对象，利用连续相动量方程对当前流场模拟效果进行合理处理。在具体模拟过程中，多孔介质模型主要对催化剂层结构、烟气各组分进行合理模拟。在控制方程离散方面主要采取控制容积法进行计算与处理，目的在于根据SCR脱硝系统数值，确定入口烟气成分与各成分的基本参数[3]。
2.2.2 控制方程与入口、出口及边界条件
SCR反应器内的流程和反应过程中需要严格遵守质量守恒定律以及能量守恒定律。介于反应器整体的流动方式为湍流方式，在计算与求解方面，需要对控制方程进行雷诺平均处理，以便求得平均流控制方程。结合以往的经验来看，平均流控制方程可以分为连续性方程、动量方程等形式。在入口、出口以及边界条件方面，进入SCR脱硝反应器的烟气密度必须要确保ρ=0.660kg/m3，与此同时，v=15m/s。出口处应该适当采用合适的压力条件进行处理，且固体壁面边界位置处，最好不存在滑移或者热传导等条件，确保SCR脱硝反应器流场的模拟效果。
3 SCR脱硝反应器流场模拟结果与设计优化
根据上述模拟模型与控制方程進行合理设计，大致可以明确：如果SCR反应器内并没有设置任何的导流板设施，介于烟道自身结构的影响，SCR脱硝反应器流场难以得到均匀分布。与此同时，如果烟气进入水平烟道位置的时候，位于烟道左侧壁面的方向处，将会出现明显的回流问题。如此一来，SCR脱硝效率无法得到切实提高。为了确保流场分布效果，建议相关人员可以在反应器内部设置合理的导流板。需要注意的是，相关人员需要结合脱硝速率，选择合理的导流板，确保流场速度得以有效提升。
究其原因，主要是因为导流板可以起到改善SCR反应器流场分布效果的作用，基本上可以确保流场均匀性特点不受损。根据实践效果来看，以往出口处速度存在不均匀问题的主要原因在于弧形导流板设计不合理。针对于此，建议相关人员可以选择采用直弧形导流板进行处理，摒弃以往非均匀布置情况。总而言之，导流板对于SCR脱硝反应器的应用效果而言，具有重要促进意义。针对于此，建议相关人员可以根据实际情况，选择合理的导流板数目，达到优化设计目的。
4结论
通过文章的相关分析与总结，我们大致可以了解到烧结烟气SCR脱硝反应器流场模拟与设计优化方法，基本上可以有效解决以往烟气流动距离短或者烟气截面尺寸过大等问题。本优化设计方案严格遵照SCR反应器中烟气流场分布要求，进一步结合新型烟气分布装置，改进烟气流场存在的不足。并在此基础上，适当改进催化剂入口时的烟气入射角度，目的在于切实提高催化剂的应用效率。最后，希望通过文章的相关叙述，可以为相关人员提供一定的借鉴价值，达成脱硝目的。
参考文献：
[1]文雅. 燃煤机组SCR脱硝系统的优化设计分析[A]. 浙江省科协、上海市科协、江苏省科协.推进能源生产和消费革命——第十届长三角能源论坛论文集[C].浙江省科协、上海市科协、江苏省科协：，2013：4.
[2]张志威. SD集团#3锅炉烟气SCR脱硝改造工程应用研究[D].中国石油大学（华东），2016.
[3]刘学炎，梁平，李世远，倪海波，李泽清. SNCR-SCR脱硝技术在CFB炉中的应用[J]. 广东化工，2018（14）：110-111.
（作者单位：四川苏源环保工程有限公司江苏分公司）