SCR脱硝系统中不同形状静态混合器的流场研究

北极星环保网讯:为提升SCR脱硝烟道进口烟气的流场均匀性，利用FLUENT软件对SCR脱硝系统中加装不同形状静态混合器的流场进行研究，发现静态混合器可明显改善进入催化剂的烟气NH3/NOX分布，但对速度场无明显改善，且会增加系统阻力。圆形叶片静态混合器对流场的影响优于方形叶片静态混合器，更适用于脱硝系统。

关键词：SCR；形状；静态混合器；流场

现有国内SCR脱硝设备烟道进口的烟气速度场及成分浓度场分布是不均匀的[1-3]，一般采用在AIG（喷氨格栅）前面加装多孔板来消除烟气的速度偏差，但烟气成分的浓度偏差（主要指NH3与NOX混合不均匀）难以用该设备消除，因此AIG到催化剂之间的烟道长度必须足够长，才能保证足够的烟气扩散、稀释和混合时间。

然而现有系统的烟道都较短，无法使NH3与NOX充分混合，使进入催化剂的NH3/NOX（物质的量比）均匀性不尽如人意。巴威公司提出了在AIG后面加装静态混合器的想法，但其认为静态混合器并不能促进烟气流动均匀化，在其下游的烟气流动均匀性反而会变得更差。

近年国内也有学者对SCR（选择性催化还原）脱硝系统的静态混合器进行了研究[4，5]，并认为其可以改善SCR反应器入口处的烟气速度分布及NH3/NOX分布的均匀性。因此有必要研究在SCR脱硝装置中加装静态混合器对流场的影响，这对静态混合器是否能进行工程应用有着重要意义。

以下利用CFD软件进行流场模拟，研究加装不同外形的静态混合器后对阻力、烟气流速分布及NOX与NH3混合情况，为实际的工程应用提供数据基础和根据。

1静态混合器计算和设计

1.1静态混合器计算方法

图1为SCR脱硝系统中的经典烟道布置方式，其中将混合器布置于AIG上方（即烟气下游）。

在经典烟道布置中，往往需要在混合器下游的弯头处加装导流板以提高烟气流场的均匀性，于是有效混合距离λm与下游直管段有效距离λd相等：

式中：N为导流板个数。个数N与烟道横截面的长宽比有关，当长宽比在1~1.5区间及4.5以上区间内时，个数为16个；当长宽比在1.5~2.3和3.5~4.5区间内时，个数为12个；当长宽比在2.3~3区间内时，个数为8个；当长宽比在3~3.5区间内时，个数为10个。

延伸阅读：

基于流场诊断的燃煤电站SCR系统喷氨优化及试验验证

脱硝喷氨自动控制在大型火电厂中应用案例分析

基于CFD建模的1000MW电站锅炉SCR脱硝系统喷氨策略优化