[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

说明书

本发明公开了一种基于SCR反应动力学模型的喷氨优化方法、装置及介质，其中方法包括：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。本发明可以定量求解依据出口NOx浓度分布特性的喷氨格栅对应优化喷氨量。本发明可广泛应用于烟气SCR脱硝技术领域。

技术领域

本发明涉及烟气SCR脱硝技术领域，尤其涉及一种基于SCR反应动力学模型的喷氨优化方法、装置及介质。

背景技术

氮氧化物(NOx)是大气主要污染物之一，为推行更严格的环保标准，要求在基准氧含量6％条件下，NOx排放浓度不超过50mg/Nm³。选择性催化还原(Selective CatalyticReduction，SCR)脱硝是目前国内电厂主要应用的烟气脱硝技术，超低排放要求下，通过增加喷氨量能够提高NOx的脱除效率，但会造成部分区域氨逃逸量超标，增加空预器堵塞及SCR催化剂中毒的风险。调整喷氨格栅不同区域的喷氨量是提高烟道内氨氮浓度混合匹配度的重要措施，合理的氨氮混合当量比可以保证SCR脱硝反应完全、改善出口NOx浓度分布均匀性，因此需要对SCR脱硝系统进行分区喷氨精细化调整。

目前工程实际喷氨调节过程多数依靠人工经验进行，盲目性大且缺乏理论指导，而通过CFD数值模拟技术能够将烟气流体轨迹和其影响区域可视化，为现场喷氨格栅喷氨优化工作提供理论参考；在现有研究中，研究者们利用CFD数值模拟技术进行喷氨优化工作，提出的优化策略往往集中于解决首层催化剂上游的氨氮混合气浓度分布均匀性问题，依据催化剂上游截面氨氮比相对偏差最小化来进行等氨氮比的喷氨量调整，结果表明SCR出口NOx浓度并不能达到最优分布的要求，优化后仍会存在出口NOx浓度偏差大、局部氨逃逸大等问题；同时，大多数模拟优化研究工作中，需要通过多次试算才能得到最优喷氨策略下相应的喷氨格栅分区喷氨量，调整工作具有一定的盲目性，且模拟花费的时间长。现有技术中尚未有研究学者分析喷氨格栅不同分区的喷氨量对SCR出口NOx浓度分布的对应影响关系，所以无法依据出口NOx浓度分布特性给出明确的数学关系式来定量计算喷氨格栅不同分区所需喷氨量，导致现有调整策略的精确度和针对性较差，喷氨调整的盲目性大。

发明内容

为至少一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一，本发明的目的在于提供一种基于SCR反应动力学模型的喷氨优化方法、装置及介质。

本发明所采用的技术方案是：

一种基于SCR反应动力学模型的喷氨优化方法，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。

进一步地，所述SCR系统的整体结构包括进出口烟道、喷氨格栅、导流板、静态混合器、导整流格栅和催化剂层等结构。

进一步地，所述获取烟气数据，包括：