導流板對脫硝反應器運行的影響分析

謝　芳

（浙江藍天求是環保股份有限公司浙江杭州310012）

導流板對脫硝反應器運行的影響分析

謝芳

（浙江藍天求是環保股份有限公司浙江杭州310012）

在SCR脫硝系統中，流場均勻性的研究主要是通過計算流體動力學CFD與冷態試驗模擬相結合的手段來進行，通過加設導流板對流場進行優化，從而為SCR工程設計提供最優流場建議。本文對多個SCR工程的現場安裝和運行情況進行跟蹤檢查，監測出口NOx濃度和氨逃逸率，觀察催化劑磨損情況和導流板積灰、變形現象，從多角度考察導流板的優化效果。

導流板；脫硝反應器；SCR反應器

1　 SCR脫硝系統

1.1模型對象

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

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

1.2冷態試驗裝置

搭建冷態試模型，按實際SCR反應器1：12比例縮小，主要由SCR反應裝置模型、引風機、管道及閥門、模擬噴氨設備等構成。試驗模型主體采用透明有機玻璃制作，以便于觀察流場。導流板采用鋼板制作，采用等壓模擬催化劑床層的阻力。

2　優化設計方案

對加設的導流板形狀、結構尺寸、數量以及安裝位置、安裝角度等基本參數在計算機上進行CFD仿真模擬計算，得出綜合效果最佳的方案，并將此方案在冷態模化試驗臺進行驗證試驗，最終確定最佳優化方案。

從SCR系統總體的速度分布特性來看，系統轉彎處和變截面處合理加裝導流板后，較好的控制了速度的流向，沒有出現較大的速度偏差，其余截面上速度分布也比較均勻，表明優化設計的流場達到較理想的結果。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行對比分析，數值模擬和冷態?；囼灲Y果均滿足設計規范的要求。

3　現場運行情況

將最優設計方案在工程中進行安裝應用，并對后期運行情況進行跟蹤分析，使得數值模擬、冷態試驗和工程應用能夠有效結合，積累更多的設計和工程經驗。

在鍋爐運行時，對SCR系統的脫硝率和氨逃逸率進行在線監測，監測結果均滿足設計要求。在鍋爐停爐檢修時，對SCR系統內部的導流板和催化劑進行檢查，發現部分導流板積灰、變形嚴重，催化劑某些區域磨損嚴重，出現涂層脫落現象。

3.1導流板積灰與變形

反應器入口處設計為折角導流板，經現場觀察和測量，此處導流板表面積灰較為嚴重，并且積灰較厚的位置出現重力擠壓變形。積灰多發生在平行直板表面，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，連續運行時易出現積灰現象。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，使得導流板實際形狀與設計值出現偏差，最終影響系統運行效果。

3.2催化劑磨損

現場總共抽檢了5個位置的催化劑，其中反應器中心和右側近壁面的兩塊樣品磨損最為嚴重，該區域模塊的涂層幾乎全部脫落，只剩下裸露的鐵絲網基材。如果繼續運行，系統的脫硝性能將受到嚴重影響。

數值模擬和冷態試驗結果均表明，首層催化劑入口截面的速度分布較均勻，唯一的不均勻區域位于靠近煙道一側的反應器壁面，這可能是由近壁面效應引起，理論計算和實際應用中都難以避免。然而，工程運行中卻出現多個區域催化劑磨損嚴重的現象，并且區域位置與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，可以檢查導流板的實際安裝尺寸與設計圖紙是否吻合，從而排除影響。

4　結語

通過CFD計算和冷態試驗相結合的手段，提出導流板的最優設計方案，并對現場安裝和運行情況進行跟蹤檢查，發現工程應用中存在的問題，及時分析、解決，在以后的工程中引起足夠重視。（1）數值模擬與冷態試驗的速度場和濃度場結果都較為吻合，驗證了數值模擬所確定的最佳優化工況的可行性。（2）工程中，導流板運行一段時間后出現積灰變形，影響系統運行。為避免該現象，應減小鋼板的橫跨度，布置相應的支撐和加固肋，適當增加鋼板厚度，提高鋼板的承載能力。（3）為確保導流板性能良好，必須確保安裝的準確性，嚴格按圖施工。

［1］韓占忠，王敬，蘭小平.FLUENT流體工程仿真計算實例與應用.

［2］孫琦明，施平平，謝芳.燃煤電廠SCR煙氣脫硝系統優化流場分析［J］.中國環保產業，2011（6）：59-62.