SCR系统催化剂层烟道截面烟气流场分布特性的获取方法技术方案

本发明专利技术涉及一种SCR系统催化剂层烟道截面烟气流场分布特性的获取方法，包括步骤一：基于测速仪器通过矩形网格布点方式测量得到多组定负荷工况下SCR系统前端小烟道截面内的离散测点烟气流速；步骤二：构建几何模型，基于入口边界与出口边界开展CFD模拟研究，预测得到多组定负荷工况下的催化剂层烟道截面烟气流场分布特性；步骤三：基于流动耦合物理分区方法，将多组定负荷工况下的烟道截面分区；步骤四：解析定/变负荷工况下各烟道截面分区内的流速变化规律，形成烟气测速探头布置方案。本发明专利技术为SCR系统催化剂层烟道截面烟气流场分布特性的精准获取提供了可行的方法，并具有低成本分布式测速的有利特点，有助于协助诊断SCR系统的脱硝性能。系统的脱硝性能。

【技术实现步骤摘要】
SCR系统催化剂层烟道截面烟气流场分布特性的获取方法


[0001]本专利技术涉及热能与动力工程
，具体涉及一种SCR系统催化剂层烟道截面烟气流场分布特性的获取方法。

技术介绍

[0002]燃煤装备烟气流场分布对于其优化运行具有重要的指导意义。大型燃煤电厂烟道结构复杂、烟道截面大，导致烟道内部的烟气流场紊乱，其内部能够代表截面平均流速的稳定点的位置难以确定，而大幅度增加测点数量，则会大大增加成本。
[0003]近年来，有研究者提出要在SCR系统催化剂层烟道内进行烟气流场分布特性的分区测量，但是如何划分区域及布置测点，多依赖于经验的积累，尚缺少统一、可行的方法。
[0004]当前，选择性催化还原(Selective Catalyst Reduction，SCR)脱硝系统因较优的脱硝性能被广泛应用于燃煤装备烟气脱硝工程中，尤其是针对大型的燃煤发电机组。大型燃煤发电机组烟道截面极大，常规660MW级燃煤发电机组SCR系统反应器烟道截面尺寸可到达15米
×
1米左右，在如此大的烟道截面内，仅仅借助于现有的烟气排放连续检测系统或是对烟道内部的烟气流速进行简单的单点或多点测量无法保证结果的准确性，并且多点测量成本较为高昂，缺少合理性。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供一种SCR系统催化剂层烟道截面烟气流场分布特性的获取方法，解决燃煤装备SCR系统催化剂层烟道截面内烟气流速测量结果不精确，测量成本高昂的问题，实现SCR系统催化剂层烟道截面烟气流场分布特性的精确低成本获取。
[0006]本专利技术是通过如下技术方案实现的：
[0007]提供一种SCR系统催化剂层烟道截面烟气流场分布特性的获取方法，包括以下步骤：
[0008]步骤一：基于测速仪器通过矩形网格布点方式直接测量得到多组定负荷工况下SCR系统前端小烟道截面内的离散测点烟气流速；其中：
[0009]矩形网格布点是以烟道临时测试孔所在位置的连线作为X轴，该方向上的网格间距由临时测试孔位置决定；在此截面内与X轴垂直的直线作为Y轴，该方向上的网格间距Δy取用如下原则：
[0010][0011][0012]式中：L
s
为Y轴方向小烟道截面的尺寸；i为沿Y轴方向上布置的测点数目；
[0013]步骤二：构建前端小烟道截面至末层催化剂层烟道截面的几何模型，包括所涉及喷氨格栅、整流格栅、静态混合器和导流板内部构件，在此基础上，基于合理的入口边界与出口边界开展CFD模拟研究，预测得到多组定负荷工况下的催化剂层烟道截面烟气流场分布特性；
[0014]步骤三：基于流动耦合物理分区方法，将多组定负荷工况下的烟道截面分为高速区、中速区、低速区及混合流速区；
[0015]其中：
[0016]物理分区：将末层催化剂层烟道截面进行等面积划分为m
×
n个小区域，将该截面沿X轴方向上等分为m份，沿Y轴方向上等分为n份；
[0017]m和n的取值原则如下：
[0018]若SCR系统所配套锅炉为四角切圆锅炉，则m取3；
[0019]若SCR系统所配套锅炉为前后墙对冲锅炉，则m取5；
[0020]若SCR系统所配套锅炉为其他类型锅炉，则m取4；
[0021][0022]式中：L
x
为X轴方向末层催化剂层烟道截面的尺寸；L
y
为Y轴方向末层催化剂层烟道截面的尺寸；m为该截面沿X轴方向上等分的份数；ξ为经验系数，取0.75；R[]为四舍五入取整函数；
[0023]流动耦合：
[0024]设高速区、中速区、低速区及混合流速区的标志代号分别为Hig、Mid、Low、Mix，基于区域烟气流速特性的分类判定原则如下：
[0025][0026]式中：v为各等面积小区域内烟气平均流速；为末层催化剂层烟道截面内的烟气平均流速；C
v
为均匀性评判指标相对标准偏差，为截面内流速相对标准偏差与均值的比值；
[0027]步骤四：解析定/变负荷工况下各烟道截面分区内的流速变化规律，形成代表性的固定或移动式烟气测速探头布置方案，通过离散点分区域烟气测速精确获取催化剂层烟道截面烟气流场分布特性。
[0028]进一步的，在步骤一中，测速仪器为L型毕托管、S型毕托管或静电流速传感器中的一种。
[0029]进一步的，在步骤一中，多组定负荷工况是指100％BMCR、75％BMCR和50％BMCR三种定负荷工况。
[0030]进一步的，在步骤一中，前端小烟道截面位于省煤器后水平烟道至喷氨格栅前，以截面积最小化作为优先选择原则，该截面处具有临时测试孔，且截面的短边尺寸≤4.5m。
[0031]进一步的，在步骤二中，以离散测点所代表微元面积的组合作为入口边界，通过针对步骤一中的矩形网格的四等分实现微元面积划分，微元面积的速度均值取空间位置最接近离散测点的烟气流速测量值，入口边界采用速度入口边界条件。
[0032]进一步的，在步骤二中，以末层催化剂层烟道截面作为出口边界，采用自由流出口边界或压力出口边界条件。
[0033]进一步的，解析定/变负荷工况下各烟道截面分区内的流速变化规律时，首先综合三组定负荷工况运行特性，分别确定m
×
n个小区域的标志代号；对于任意一个小区域，取三组工况中重复度最高的标志代号作为其标准标志代号；若某个小区域在三组工况中的标志代号各不相同，则取最接近机组平均负荷的工况的标志代号作为其标准标志代号。
[0034]进一步的，机组平均负荷是取步骤一连续测量期间不少于168小时的机组实时负荷作为历史运行数据，所取历史运行数据时间间隔不低于15秒。
[0035]进一步的，在步骤四中，定/变负荷工况下各烟道截面分区是指将m
×
n个小区域中具有相同标准标志代号的相邻小区域进行合并，形成的多个连通或孤立的烟道截面分区。
[0036]进一步的，在步骤四中，形成固定式或移动式烟气测速探头布置方案时，对于低速区、中速区和高速区，在与X轴和Y轴平行的边中取距离X轴和Y轴最近且长度最短的边，分别作两边的中线，于两中线交点处布置一固定测速探头；对于混合流速区，令一可移动测速探头从区域最左上方与X轴、Y轴距离均为L
y
/3n处出发，在区域内沿距离区域轮廓L
y
/3n的直线进行顺时针循环移动，其运动速率为0.5
‑
0.8m/s。
[0037]本专利技术的有益效果：
[0038]与现有技术相比，本专利技术在对SCR系统前端小烟道截面内烟气流速进行直接测量的基础上，基于CFD模拟研究得到多组定负荷工况下催化剂层烟道截面烟气流场分布特性，进而设计流动耦合物理分区方法，并依照此方法对多组定负荷工况下的烟道截面进行分区，最后解析定/变负荷工况下各烟道截面分区内的流速变化规律，形成代表性的固定或可移动式烟气测速探头布置方案，从而精确获取催化剂层烟道截本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种SCR系统催化剂层烟道截面烟气流场分布特性的获取方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：基于测速仪器通过矩形网格布点方式直接测量得到多组定负荷工况下SCR系统前端小烟道截面内的离散测点烟气流速；其中：矩形网格布点是以烟道临时测试孔所在位置的连线作为X轴，该方向上的网格间距由临时测试孔位置决定；在此截面内与X轴垂直的直线作为Y轴，该方向上的网格间距Δy取用如下原则：如下原则：式中：L
s
为Y轴方向小烟道截面的尺寸；i为沿Y轴方向上布置的测点数目；步骤二：构建前端小烟道截面至末层催化剂层烟道截面的几何模型，包括所涉及喷氨格栅、整流格栅、静态混合器和导流板内部构件，在此基础上，基于合理的入口边界与出口边界开展CFD模拟研究，预测得到多组定负荷工况下的催化剂层烟道截面烟气流场分布特性；步骤三：基于流动耦合物理分区方法，将多组定负荷工况下的烟道截面分为高速区、中速区、低速区及混合流速区；其中：物理分区：将末层催化剂层烟道截面进行等面积划分为m
×
n个小区域，将该截面沿X轴方向上等分为m份，沿Y轴方向上等分为n份；m和n的取值原则如下：若SCR系统所配套锅炉为四角切圆锅炉，则m取3；若SCR系统所配套锅炉为前后墙对冲锅炉，则m取5；若SCR系统所配套锅炉为其他类型锅炉，则m取4；式中：L
x
为X轴方向末层催化剂层烟道截面的尺寸；L
y
为Y轴方向末层催化剂层烟道截面的尺寸；m为该截面沿X轴方向上等分的份数；ξ为经验系数，取0.75；R[]为四舍五入取整函数；流动耦合：设高速区、中速区、低速区及混合流速区的标志代号分别为Hig、Mid、Low、Mix，基于区域烟气流速特性的分类判定原则如下：
式中：v为各等面积小区域内烟气平均流速；为末层催化剂层烟道截面内的烟气平均流速；C
v
为均匀性评判指标相对标准偏差，为截面内流速相对标准偏差与均值的比值；步骤四：解析定/变负荷工况下各烟道截面分区内的流速变化规律，形成代表性的固定或移动式烟气测速探头布置方案，通过离散点分区域烟气测速精确获取催化剂层烟道截面烟气流场分布特性。2.根据权利要求1所述的SCR系统催化剂层烟道截面烟气流场分布特性的获取方法，其特征在于：在步骤一中，测速仪器为L型毕托管、S型毕托管或静电流速传感器中的一种。3.根据权利要求1所述的SCR系统催化剂层烟道截面烟气流场分布特性的获取方法，其特征在于：在步骤一中，多组定负荷工况是指100％BMCR、75％BMCR...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘国富，牛兴阳，祝庆耀，陈梦娟，张欣，肖邵文，沈德魁，
申请(专利权)人：东南大学宁晟智能环保科技南京有限公司，
类型：发明
国别省市：