省煤器烟道优化在SCR烟气脱硝中的应用

李紫龙　刘洋　王济平

摘 要：本文以某电厂SCR脱硝系统为例，研究增加省煤器出入口压损来提高其旁路的高温烟气流量，从而升高脱硝催化剂入口烟气温度，达到工程脱硝运行需求条件。通过对省煤器内布置不同方案的隔板进行模拟优化分析，得出了较优的隔板布置方案，能够满足工程需求，优化结果具有较强的示范意义。

关键词：省煤器； 脱硝； 模拟； 旁路

0 引言

SCR脱硝系统催化剂入口烟气温度低于最低喷氨温度时，可通过设置省煤器烟气旁路将高温烟气引出以提高系统烟气温度，从而达到脱硝温度要求条件 [1，2]。工程中设置省煤器旁路后发现常有旁路高温烟气流量小等问题发生，故需通过适当增加烟气经过省煤器过程的压损来提高旁路烟道的烟气流量。本文以某电厂SCR脱硝系统为例，通过在省煤器过热器出口调温侧布置不同方案的隔板来增加省煤器出入口阻力，从而提高省煤器旁路高温烟气流量和催化剂入口烟气温度，以满足脱硝工程实际要求的目的，数值模拟结果具有较强的示范意义。

1 模型概述

CFD是利用计算机求解流体流动的各种守恒控制偏微分方程组的技术，通过建立相关离散点场变量之间的关系代数方程组，数值计算和图像显示后求解各方程组获得场变量近似值，从而达到对不同物理化学系统进行分析的目的。本文的模型是按照比例为1：1而建立。模型主要采用六面体网格，模型计算基于Fluent模拟软件进行，计算模型为Realizable κ-ε湍流模型[3，4]。

2 模拟方案

本省煤器烟道优化分析的目的是提高省煤器出入口的压损值，以达到增加省煤器旁路高温烟气流量及催化剂入口烟气温度。通过布置不同方案的隔板，模拟在负荷为50%BMCR和100%BMCR工况下，省煤器旁路高温烟气流量和催化剂入口烟气温度等是否能够满足脱硝工程实际需要。经优化设计后，在省煤器过热器出口调温侧设计了四个方案的隔板布置方式，包括原省煤器未布置隔板的方案1共五个方案。

3 结果分析

3.1 省煤器内增设不同隔板布置方案后压损和旁路流量

在负荷分别为50%BMCR和100%BMCR工况下，通过对省煤器内增设不同隔板布置的方案进行数值模拟与分析，得出的省煤器出入口压损和旁路高温烟气流量结果如表2所示。从表2中可以看出，在省煤器过热器出口调温侧无布置隔板的方案1时，在50%BMCR和100%BMCR工况下，旁路高温烟气流量分别为73.2103Nm3/h和98.6103Nm3/h。增设隔板后，方案5时50%BMCR和100%BMCR工况下，省煤器旁路高温烟气流量分别为119.7103Nm3/h和182.4103Nm3/h。

3.2 省煤器内增设不同隔板布置方案后催化剂入口烟气平均温度

在负荷为50%BMCR 和100%BMCR工况下，增设不同隔板布置方案后的催化剂入口烟气平均温度的模拟结果如表3所示。从表3中得出，方案1催化剂入口烟气平均温度在负荷为50%BMCR 和100%BMCR工况下分别为292℃和301℃，但经布置隔板后，方案5催化剂入口烟气平均温度在负荷为50%BMCR 和100%BMCR工况下分别为316℃和327℃，达到了催化剂最低喷氨温度的工程需求，因进一步提高喷氨温度会增加省煤器出入口压损，故满足催化剂最低喷氨温度即可，故方案5为较优方案。

3.3 催化剂入口烟气平均温度流场分析

在省煤器过热器出口调温侧布置了方案5隔板后，在负荷为50%BMCR工况下，经省煤器旁路流出的高温烟气与低温烟气混合后，催化剂入口截面烟气平均温度为316℃，为满足催化剂入口截面高低温烟气混合均匀的要求，对其进行了模拟，分析得出催化剂入口截面烟气温度分布偏差较小，高低温烟气能够均匀地混合，未出现严重分层现象。

4 总结

本文对省煤器过热器出口调温侧布置不同方案隔板进行了数值模拟与分析，对比了不同方案隔板对省煤器出入口压损、旁路高温烟气流量以及催化剂入口烟气温度的影响，得到了如下结论：

（1）布置隔板能有效提高省煤器出入口压损和旁路高温烟气流量，方案5隔板布置方式较优。

（2）布置方案5隔板后催化剂入口烟气平均温度能够达到脱硝最低喷氨温度，催化剂入口截面温度偏差较小，能够满足工程需求。

参考文献：

[1]徐文胜，马志刚.湿法脱硫塔入口烟道流场的优化分析[J].能源与环境，2011，4（06）：48-54.

[2]陈咏城.超超临界660MW机组取消脱硫旁路的控制系统优化[J].热力发电，2013，43（11）：164-166.

[3]The user's guide of Fluent[M]. Fluent，2002.

[4]李斌，刘强，吴其荣.180度双入口脱硫吸收塔的优化模拟[J].四川环境，2012（03）：122-125.endprint