[发明专利]基于fluent设置循环流化床锅炉的SNCR喷枪方法

说明书

技术领域

本发明涉及循环流化床SNCR技术，尤其涉及一种基于fluent设置循环流化床锅炉的SNCR喷枪方法。

背景技术

SNCR技术是将含有氨基的还原剂喷入炉膛内，一般在900～1100℃高温区域与NO_x发生氧化还原反应，来达到脱除NO_x的目的。这种方法该方法以锅炉炉膛或烟道为反应器，可通过对锅炉的改造实现，改造周期短，工程难度小。SNCR的还原剂一般为氨、氨水或尿素等。

一个典型的SNCR工艺系统主要是由还原剂的储藏、输送和喷射装置组成，包括还原剂储存罐、输送泵、管道、喷射器和相关的控制系统以及NO_x在线监测系统。其中喷射系统是整个工艺系统中最重要的部分，还原剂的喷入系统必须将还原剂喷射到锅炉内最有效的部位即炉膛中温度适合还原反应的区域，并有足够的停留时间保证还原剂与烟气的充分混合和还原反应。

SNCR还原剂喷射方式分成两种：一种是将一种长喷枪直接插入烟道内，沿着喷枪的轴向开了多个喷嘴，将氮还原剂喷入炉内；另外一种还原剂喷射方式是将墙式喷嘴伸入循环流化床炉膛出口烟道内，喷射氮还原剂。长式喷枪因需要水冷却，几控制复杂，投资成本高，维护困难，因此较为常用的是墙式喷枪。

墙式喷枪在循环流化床上各个位置的布置方式不同会导致脱硝效果差别极大，因此，在布置喷枪之前，首先需要进行模拟。现有的模拟方式存在以下缺点：

1、未考虑还原剂在烟道内的化学反应。由于化学反应是瞬间的过程，还原剂颗粒在烟道内的蒸发、混合为主要的过程，混合效果好，脱硝效果就较好，所以模型的计算简化了化学反应这一过程。简化缩短了模拟计算时间，但由于没有考虑化学反应，必然存在一定的误差。

2、忽略了燃烧反应。燃烧反应是一个复杂的化学反应过程，SNCR流场模拟中只考虑还原剂的混合效果，所以没有考虑燃烧，设定在固定的1200K的烟道温度环境下，还原剂颗粒的蒸发和混合。认为烟道的温度是均匀的。通过比较有温度梯度的烟道温度场下，还原剂的蒸发混合及流场，发现混合效果不变，但均匀温度场的二次流比有温度梯度的二次流要小一些。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于fluent软件确定循环流化床锅炉上SNCR喷枪位置的方法，通过这种方法的计算，可以得到分离器进口烟道内详细的烟气速度分布，还原剂射流的迹线图，以及烟道截面和分离器出口还原剂颗粒的混合情况。

一种基于fluent设置循环流化床锅炉的SNCR喷枪方法，包括如下步骤：

步骤1，在fluent中导入循环流化床锅炉的物理模型，该物理模型包括依次连接的炉膛、烟道和分离器；

步骤2，在所述物理模型中设定边界条件，进行数值模拟得到烟气从炉膛至分离器的温度以及速度场，并在温度及速度场满足第一条件的位置中布置SNCR喷枪；

步骤3，根据SNCR喷枪位置计算出还原剂在烟道内的混合效果；

步骤4，判断混合效果是否满足喷枪设置的第二条件：

是，确定SNCR喷枪的位置；

否则，在满足第一条件下调整SNCR喷枪至其他位置，并重复步骤3，直至确定SNCR喷枪的位置；

步骤5，根据确定的SNCR喷枪位置，在循环流化床锅炉对应位置开设SNCR喷枪。

本发明通过对锅炉炉膛到分离器出口建立物理模型，并细化烟道处的网格，模拟烟道流场以及还原剂在烟道内的混合效果，通过调整位置确定最佳的喷枪布置位置，从而保证所建立的流化床锅炉具有最佳的脱硝效果。

为了使SNCR喷枪在循环流化床上能够灵活调整位置，同时兼顾计算开销，作为优选，步骤1中，建立的物理模型经过网格划分，网格划分的数目为2800000至3200000个。

在建立好循环硫化床锅炉模型后，通过设置边界条件来对输入烟气在循环流化床锅炉中的流动进行数值模拟，从而得到满足边界条件的烟气在循环流化床锅炉模型中的流动模拟状态，可选的，步骤2中，边界条件包括壁面边界的导热性、烟气的入口速度、烟气温度以及水力直径，其中壁面边界为绝热方式。其他的边界条件，视具体的工程条件设定。通过设置这些边界条件，模拟烟气在烟道中的流动，从而能够得到烟道出口处温度和速度场。