工业CFD：脱硝设备优化仿真

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文章摘要

本文讨论了选择性催化还原脱硝装置（SCR）在不同行业烟气治理中的应用和设计要求。SCR装置对烟气流场的均匀性有严格要求，不均匀的速度场、温度场和NO浓度场都会显著影响脱硝效率。文章指出，电力行业的脱硝装置通常位于省煤器后空预器前，而冶金等领域的脱硝装置则面临更宽的烟气温度范围，需要预加热和降温装置。此外，脱硝工艺常伴随脱硫和除尘设备，且大多数设备和烟道需通过CFD进行流场优化设计。设计效果的评价标准包括速度偏差、速度方向、温度偏差和氨氮摩尔比等。文章还提到了作者在烧结烟气SCR补热装置优化方面的研究成果，并展示了部分脱硝工程的仿真结果。

正文

选择性催化还原脱硝装置（SCR）在电力、冶金、水泥等领域烟气治理过程中发挥着至关重要的作用。脱硝装置形态多样，属于非标设计装备。在应用过程中，脱硝催化剂对来流烟气的均匀性有着严格的要求，速度场、温度场、NO浓度场分布偏差太大都会严重影响脱硝效率；喷氨格栅AIG设计不合理也会造成严重的氨逃逸问题，这都是环保监察重点关注的事项。

电力领域的脱硝装置和冶金领域的脱硝装置组成不同。电力行业脱硝反应段的温度较为恒定，一般在省煤器后空预器前设置脱硝装置，反应段温度约为300-400℃之间，是较为常规的脱硝过程，脱硝工艺系统组成主要是 “烟气+喷氨格栅+催化剂”。而冶金及其他领域（烧结、球团、链篦机、白灰窑、水泥窑等等）的脱硝装置，烟气温度不恒定，温差范围宽（100-400℃），因此，脱硝工艺也不同。对于低温烟气，烟气需要预设升温器，一般需要设置热风炉或者烟道直燃的燃烧器对烟气进行加热，然后是喷氨格栅or氨水喷枪，再然后是降温装置等等，大部分烟气治理还伴随着脱硫和除尘设备。这其中，大多数设备和烟道都需要通过CFD对流场进行优化设计，包括烟道导流板设计、静态混合器设计、脱硝装置、喷氨格栅设计、氨水喷枪布置、热风炉配风均匀性设计、燃烧器升温均匀性设计等等。设计效果的好坏也有一整套评价标准，包括速度相对标准偏差、速度方向、温度偏差、氨氮摩尔比偏差等等。

烧结烟气选择性催化还原脱硝补热装置的优化 (wanfangdata.com.cn)(本文作者文章)

如下是部分脱硝工程的仿真结果。