专利名称：烟气脱硝装置流场分布结构的模拟平台及其试验方法
技术领域：
本发明涉及一种适用于火力发电厂锅炉的SCR (选择性催化还原)烟气脱 硝装置流场分布结构的模拟平台及采用该平台测试流场分布结构的试验方 法。
背景技术：
火力发电厂锅炉SCR烟气脱硝装置具有将烟气中的污染物氮氧化物(NOx) 脱除的功能，以满足电厂烟气中的污染物达标排放。但是，由于烟气脱硝装 置的脱硝效率受烟气流速分布均匀性及还原剂氨气/氮氧化物混合均匀性影 响很大，如流速分布不均匀或氨气/氮氧化物混合不均匀，将大大降低脱硝 效率，或产生堵灰现象，甚至导致锅炉跳闸停机，给电厂的安全运行带来负 面影响，也会造成经济损失。
火力发电厂锅炉SCR烟气脱硝装置的流场分布以及还原剂气体与烟气混 合均匀问题，是一个热烟气在烟道、反应器中流动产生的速度分布以及还原 剂气体与烟气碰撞混合现象，因此如何正确模拟这一复杂的流动现象和正确 模拟氨气在烟气中的分布情况，将是脱硝装置设计的关键所在。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种SCR烟气脱硝装置流场分布结构 的模拟平台，用于模拟复杂的流动现象和正确模拟氨气在烟气中的分布情况。
为此，本发明采用如下的技术方案烟气脱硝装置流场分布结构的模拟
平台，其特征在于它包括依次连接的进口管道、省煤器、进口烟道、顶部烟 道、均流板、反应器、出口烟道和风机，进口烟道底部的拐弯处装有一灰斗，进口烟道的竖直段上装有一气体喷射装置，进口烟道、顶部烟道的拐弯处布 置有导流板，均流板安装在顶部烟道的底部处，反应器中放置有多层催化剂， 在气体喷射装置的入口处和均流板的下方布置各有多个速度测孔。本发明为 了改善现有火力发电厂烟气脱硝系统中流场分布效果，建立了脱硝装置流场 结构的模拟平台，通过模拟平台进行试验，获得脱硝装置的流场分布状况， 为改善脱硝系统中流场分布结构提供合理的工程措施。
上述的烟气脱硝装置流场分布结构的模拟平台，所述的气体喷射装置包 括一氧化碳气体分配罐，喷射装置壳体，安装在壳体上的喷射总管、喷射支 管、喷嘴和混合管， 一氧化碳气体分配罐的出口与喷射总管的入口通过管道 连接，喷射总管的出口与喷射支管连接，喷嘴焊接在喷射支管上的开孔处， 混合管安装在喷嘴的出口处。通过气体喷射装置将一氧化碳气体与空气混合， 从而来模拟氨气与热烟气的混合。
上述的烟气脱硝装置流场分布结构的模拟平台， 一氧化碳气体分配罐的 出口与喷射总管的入口之间串联截止阀和流量计，截止阀用于控制一氧化碳 气体的流量，流量计用于测一氧化碳气体的流量。
上述的烟气脱硝装置流场分布结构的模拟平台，进口烟道入口处、气体 喷射装置的前后、进口烟道出口、均流板出口、反应器出口以及出口烟道出 口处设置有压力测孔，根据在上述测孔处测的压力值来计算压力损失。
上述的烟气脱硝装置流场分布结构的模拟平台，均流板的下方设有丝带， 用于观察气体的流动情况。
上述的烟气脱硝装置流场分布结构的模拟平台，多层催化剂由从上到下 放置的预留层催化剂、第二层催化剂及第一层催化剂组成，与实际的烟气脱 硝装置相符合。本发明所述的模拟平台具有以下优点1、从进口管道引入冷空气，通 过测量各测孔的速度，真实模拟热烟气的流动；2 、通过一氧化碳气体分配 罐，将CO气体喷入到烟道中，通过测量各测孔的CO气体浓度，真实模拟氨 气与热烟气的混合。
本发明的另一目的在于利用上述模拟平台进行流场试验，具有以下步骤
第一步、对试验采用的空气的进行边界条件初始化，所述空气的边界条 件有空气温度、流速、雷诺数；
第二步、对气体喷射装置中的各单元进行初始化，气体喷射装置的单元 有 一氧化碳气体分配罐、流量计、截止阀、喷射总管、喷射支管、喷嘴、 混合管；
第三步、采用等面积圆环法通过毕托管测量风机出口直圆管截面的动压， 然后计算管截面的平均速度，计算空气密度，从而换算成标态下的风量，同 时采用进口集流器和微压计测量进口管道入口处的静压，通过静压计算进口 风量，从而通过调节风机使流量满足要求(通过进、出口的风量比较，获得 进口集流器的流量系数曲线，即通过集流器的静压值得出风机出口的流量， 在以后的试验中，以进口集流器的流量为准，即设定进口管道入口处的静压 来确定风机出口的流量)；
第四步在速度测孔处用热线风速仪测量速度；
第五步调整导流板布置，重复第三至五步，直至偏差系数满足试验要
求；
第六步打开一氧化碳气体分配罐，调整到所需流量，用罗斯蒙特
NGA2000仪器测量空气中CO气体浓度；
第七步调整风机流量，重复第一至七步，进行多个工况的试验；第八步将所记录下的速度值及CO气体浓度值输入到计算机中进行数据 显示、处理，观察到在不同流量下的流场分部结构及CO气体浓度分布。分布 均匀情况用偏差系数来表示C.V.= 。 v/ VOX 100(%)，
<formula>formula see original document page 7</formula> )， Vo :平均速度(m/s)， Vi:就地速度(m/s)，
n :取样点数量。
考虑到模拟平台的占地面积及风机的电源供应，在试验空气的雷诺数与 实际烟气的雷诺数同处于模化区内，建立l: 15的试验模型更具经济性，另 外，由于氨气为有毒性气体，但由为了能在空气中测出气体浓度，用C0气体 代替氨气进行试验，相比于以往用C02气体代替氨气进行试验，由于大气中C02 含量远高于C0，用CO进行试验的准确度远高于C02气体。
本发明的试验方法具有以下优点1、能对导流板、均流板进行优化设 计(如形式、数量、位置等)，使流场分布更均匀；2、使压损尽量小，将其 应用在实际装置中，从而降低了SCR系统对锅炉通风系统的影响；3、使C0 气体与试验空气均匀混合。
下面结合说明书附图和具体实施方式
对本发明作进一步的说明。
图l为本发明的结构示意图。
图2为本发明气体喷射装置的结构放大图(图中的箭头为空气流向)。 图3为图2的A-A向剖视图。
具体实施例方式
如图l-3所示，脱硝装置流场分布结构的模拟平台由进口管道l、省煤器 2、进口烟道3、灰斗4、气体喷射装置6、顶部烟道9、均流板10、反应器11、出口烟道13、风机14组成；所述的气体喷射装置由一氧化碳气体分配罐
15、截止阀17、流量计16、气体喷射装置壳体61、安装在壳体61上的喷射 总管62、喷射支管63、喷嘴64和混合管65组成。 一氧化碳气体分配罐15 的出口与喷射总管62入口通过管道连接，管道中串联有截止阀17和流量计 16，喷射总管62出口与喷射支管63连接，喷嘴64焊接在氨喷射支管63开 孔处，混合管65安装在喷嘴64的出口处，进口管道1出口与省煤器2入口 连接，省煤器2出口与进口烟道3入口连接，气体喷射装置6安装在进口烟 道3竖直段上，灰斗4安装在进口烟道3底部90度拐弯处；进口烟道3出口 与顶部烟道9入口连接；均流板10安装在顶部烟道9底部位置，其出口与反 应器11连接，均流板的下方设有丝带，便于观察气体的流动情况；反应器ll 内装有从上到下放置的预留层催化剂、第二层催化剂及第一层催化剂；反应 器11出口与出口烟道13的入口连接；出口烟道13的出口端与风机14连接。 进口烟道的拐弯处布置有进口烟道下部导流板5、进口烟道上部导流板7、顶 部烟道导流板8，使气流均匀通过烟道拐弯处。
在气体喷射装置的入口处布置4 X 15个速度测孔、在均流板下方布置有9 X15个速度测孔，进口烟道入口处、气体喷射装置的前后、进口烟道出口、 均流板出口、反应器出口以及出口烟道出口处都设置有压力测孔，通过对这 些测孔处的空气速度及CO气体浓度的测量，从而得到脱硝装置内的流场分布 结构及CO气体浓度分布情况。
应用上述模拟平台进行的流场试验方法有如下步骤
第一步初始化边界条件，边界条件有空气温度、空气流速(先将风机
开至最大，对应于实际设备的最大负荷，其后按需要调小流量)、空气雷诺数，
使得模型中空气流动的雷诺数与实际设备的烟气雷诺数处于同一个自模区，
保证模型与实际设备的流场具有相似性(首次试验时将风机调至最大风量，即对应于实际设备的最大工况流速。 如果在最大工况下得到符合要求的导流板布置，那么在更小风量的情况下也 应该满足，这样在进行后续试验时会减少调整导流板的工作量)；
第二步初始化气体喷射装置中各单元条件，记录截止阀的开度； 第三步采用等面积圆环法通过毕托管测量风机出口直圆管截面的动压， 然后计算管截面的平均速度，计算空气密度，从而换算成标态下的风量，同 时采用进口集流器和微压计测量进口管道入口处的静压，通过静压计算进口 风量，从而通过调节风机使流量满足要求(通过进、出口的风量比较，获得 进口集流器的流量系数曲线，即通过集流器的静压值得出风机出口的流量， 在以后的试验中，以进口集流器的流量为准，即设定进口管道入口处的静压 来确定风机出口的流量)；
第四步在速度测孔出用热线风速仪测量速度；
第五步调整导流板布置，重复第三至五步，直至偏差系数满足试验要 求(偏差系数《157o);
第六步打开一氧化碳气体分配罐，调整到所需流量，用罗斯蒙特
NGA2000仪器测量空气中CO气体浓度，如不满足浓度分布要求，则调整截
止阀的阀门开度，重新测量CO气体浓度，直至满足要求；
第七步调整风机流量，重复第一至七步，进行多个工况的试验； 第八步:将所记录下的速度值及CO气体浓度值输入到计算机中进行数据
显示、处理，观察到在不同流量下的流场分部结构及CO气体浓度分布。
为了试验本发明烟气脱硝装置流场分布结构模拟平台的有效性，将本发
明试验得到的导流板数量及布置应用到实际的火力发电厂中，对实际装置中
的各速度测孔及压力测孔进行测量，进而得出各工况下的实际流场分布结构。
权利要求
1. 烟气脱硝装置流场分布结构的模拟平台，其特征在于它包括依次连接的进口管道、省煤器、进口烟道、顶部烟道、均流板、反应器、出口烟道和风机，进口烟道底部的拐弯处装有一灰斗，进口烟道的竖直段上装有一气体喷射装置，进口烟道、顶部烟道的拐弯处布置有导流板，均流板安装在顶部烟道的底部处，反应器中放置有多层催化剂，在气体喷射装置的入口处和均流板的下方布置有多个速度测孔。
2、 根据权利要求l所述的烟气脱硝装置流场分布结构的模拟平台，其特 征在于所述的气体喷射装置包括一氧化碳气体分配罐，喷射装置壳体，安装 在壳体上的喷射总管、喷射支管、喷嘴和混合管， 一氧化碳气体分配罐的出 口与喷射总管的入口通过管道连接，喷射总管的出口与喷射支管连接，喷嘴 焊接在喷射支管上的开孔处，混合管安装在喷嘴的出口处。
3、 根据权利要求2所述的烟气脱硝装置流场分布结构的模拟平台，其特 征在于一氧化碳气体分配罐的出口与喷射总管的入口之间串联有截止阀和流
4、 根据权利要求l所述的烟气脱硝装置流场分布结构的模拟平台，其特 征在于进口烟道入口处、气体喷射装置的前后、进口烟道出口、均流板出口、 反应器出口以及出口烟道出口处设置有压力测孔。
5、 根据权利要求l所述的烟气脱硝装置流场分布结构的模拟平台，其特 征在于均流板的下方设有丝带。
6、 根据权利要求l所述的烟气脱硝装置流场分布结构的模拟平台，其特 征在于所述的多层催化剂由从上到下放置的预留层催化剂、第二层催化剂及 第一层催化剂组成。
7、利用权利要求l-6任一项所述的模拟平台进行的试验方法如下 第一步、对试验采用的空气进行边界条件初始化，所述空气的边界条件 包括空气的温度、流速、雷诺数；第二步、对气体喷射装置中的各单元进行初始化；第三歩、用等面积圆环法测量风机出口处直圆管截面的动压，同时用进 口集流器和微压计测量进口管道的入口处静压，通过调节风机使流量满足要 求；第四步、在速度测孔处测量速度；第五步、调整导流板布置，重复第三至五步，直至偏差系数满足试验要求；第六步、打开一氧化碳气体分配罐，调整到所需流量，测量空气中的CO 气体浓度；第七步、调整风机流量，重复第一至七步，进行多个工况的试验； 第八步、将所记录下的速度值及CO气体浓度值输入到计算机中进行数据 显示、处理，从而观察到在不同流量下的流场分布结构及CO气体浓度分布，分布均匀情况用偏差系数来表示<formula>formula see original document page 3</formula>v:标准偏差，单位为m/s， Vo:平均速度，单位为m/s， Vi:就地速度，单位为m/s， n:取样点数量。
全文摘要
本发明公开了一种烟气脱硝装置流场分布结构的模拟平台及其试验方法。目前烟气脱硝装置的脱硝效率受烟气流速分布均匀性及还原剂氨气/氮氧化物混合均匀性影响很大。本发明包括依次连接的进口管道、省煤器、进口烟道、顶部烟道、均流板、反应器、出口烟道和风机，进口烟道底部的拐弯处装有一灰斗，进口烟道的竖直段上装有一气体喷射装置，各烟道的拐弯处布置有导流板，均流板安装在顶部烟道的底部处，反应器中放置有多层催化剂，在气体喷射装置的入口处和均流板的下方布置各有多个速度测孔。本发明建立了脱硝装置流场结构的模拟平台，通过模拟平台进行试验，获得脱硝装置的流场分布状况，为改善脱硝系统中流场分布结构提供合理的工程措施。
文档编号G09B25/00GK101281698SQ200810061939
公开日2008年10月8日 申请日期2008年6月3日 优先权日2008年6月3日
发明者徐芙蓉, 曾永健 申请人:浙江融智能源科技有限公司