[发明专利]基于SCR反应动力学模型的喷氨优化方法、装置及介质

权利要求书

1.一种基于SCR反应动力学模型的喷氨优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取烟气数据；

根据获得的烟气数据，对SCR脱硝系统的CFD模型进行验证，对喷氨流体的轨迹和影响区域进行可视化分析，定义喷氨流动影响系数，确定喷氨格栅不同分区/喷嘴与催化剂上游截面区域间的对应关系；

求解SCR反应动力学模型，得到催化剂上游截面NH₃浓度与SCR出口NOx浓度对应的数学关系式；

耦合不同分区/喷嘴的喷氨流动影响系数的优化矩阵方程式，定量求解得到以SCR出口NOx浓度分布最均匀为目标的喷氨格栅对应的优化喷氨量。

2.根据权利要求1所述的一种基于SCR反应动力学模型的喷氨优化方法，其特征在于，所述获取烟气数据，包括：

对SCR系统入口测量截面的流场特性进行测量，获得烟气数据；其中，所述烟气数据包括入口测量截面的速度场、入口测量截面的浓度场和入口测量截面的温度场，以及CFD数值模拟的入口参数。

3.根据权利要求1所述的一种基于SCR反应动力学模型的喷氨优化方法，其特征在于，所述SCR脱硝系统的CFD模型的建立步骤包括：

采用标准k-ε模型作为湍流模型；

采用组分输运模型来模拟烟气中多种气体组分的混合和输运；其中，多种气体组分包括NO、NH₃、H₂O、CO₂、O₂和N₂；

选用标准SCR反应来代表整个反应过程，结合所述烟气数据对CFD模型进行验证后，用于反映SCR系统的烟气流动。

4.根据权利要求1所述的一种基于SCR反应动力学模型的喷氨优化方法，其特征在于，所述定义喷氨流动影响系数，包括：

借助Fluent流场模拟定量分析入口喷氨量对首层催化剂入口氨浓度的影响，给出不同喷氨格栅喷氨的氨流动示意图分析氨气迹线流动规律；

为了确定喷氨格栅不同分区/喷嘴与催化剂上游截面区域间的对应关系，给出如下的喷氨流动影响系数定义：

式中，a_i为不同喷氨分区/喷嘴的影响系数，m_i为单个分区/喷嘴喷氨影响催化剂上游某个区域的氨浓度，m为单个分区/喷嘴喷氨总浓度。

5.根据权利要求1所述的一种基于SCR反应动力学模型的喷氨优化方法，其特征在于，所述求解SCR反应动力学模型，得到催化剂上游截面NH₃浓度与SCR出口NOx浓度对应的数学关系式，包括：

通过求解SCR反应动力学模型，得到催化剂上游截面NH₃浓度与出口NOx对应的数学关系式，以SCR出口NOx浓度分布均匀性相对偏差最小为目标，计算得到催化剂入口截面不同分区的氨浓度分布。

6.根据权利要求1所述的一种基于SCR反应动力学模型的喷氨优化方法，其特征在于，所述优化矩阵方程式为：

式中，a_i,j表示为喷氨格栅第i分区喷氨对催化剂上游区域中的某j区域的影响系数；Y_i都表示催化剂上游区域中第i个区域氨浓度需求量；X_i表示待求的喷氨格栅处对应分区/喷嘴的喷氨量。

7.根据权利要求1所述的一种基于SCR反应动力学模型的喷氨优化方法，其特征在于，所述定量求解得到以SCR出口NOx浓度分布最均匀为目标的喷氨格栅对应的优化喷氨量，包括：

以SCR出口NOx浓度分布最均匀为优化目标，利用得到的催化剂上游截面NH3浓度与出口NOx浓度数学关系式，确定首层催化剂入口NH3浓度分布；

结合得到的基于不同分区/喷嘴喷氨流动影响系数的优化矩阵方程式，建立喷氨格栅不同分区的喷氨量与出口NOx浓度分布特性的定量计算关联式，利用关联式计算得到优化喷氨量。