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3.2 烟道空气流场、颗粒场分布检测及分析
省煤器出来的烟气经过水平段后向上,经过喷氨格栅和导流板后烟气转至水平段,依次经过导流板后向下进入SCR催化剂反应区。对催化剂磨损原因进行分析,在SCR反应器入口上部转弯烟道水平断面进行流场测试和颗粒场分析测试,SCR反应器烟道布置及试验测量截面见图3-2。
图3-2 SCR烟道布置及试验测量图示
催化剂局部磨损的主要原因有流速分布不均,飞灰分布不均匀,飞灰颗粒度分布不均,此次试验分别对SCR烟气系统A/B侧烟道的流速分布(见图3-3)、飞灰重量分布(见图3-4)、飞灰颗粒度分布(见图3-5)进行了测量。
图3-3 A/B侧SCR入口烟道流速分布图
图3-4 A/B侧SCR入口烟道飞灰重量曲线图
图3-5 A/B侧SCR入口飞灰颗粒度分布图
对SCR入口上部转弯烟道水平断面测试结果表明,上部转弯烟道水平断面流场的均匀性较好,但颗粒浓度及颗粒大小上下分布不均匀,下部浓度最高,中间最低,上、下部颗粒直径最大100~160μm区间灰量较多、中间最小63~80μm区间灰量较多。
分别对原设计结构的颗粒分布流场进行模拟(见图3-6)和烟气结构流场进行数值模拟(、图3-7),显示上部转弯烟道水平断面流场、浓度场、颗粒场与测量结果的重现性一致。SCR入口垂直烟道流场基本均匀,但靠近烟道中部颗粒浓度场浓度较高,且颗粒直径较大。
图3-6 原设计结构颗粒分布
图3-7 原设计结构流场
催化剂的磨损与流速的三次方成正比、与颗粒的浓度成正比,与颗粒的直径三次方成正比,在流速均匀的情况下,不均匀磨损主要与入口浓度剂颗粒度分布不均匀有关。由以上测量数据及数值模拟结果可以判断SCR入口中前部催化剂不均匀磨损是由于入口浓度及颗粒度分布不均匀引起的。
原设计省煤器出口烟道转弯处未设导流板,烟道由水平转为上升烟道后,颗粒在弯头外侧富集,浓度较高且大颗粒主要位于外侧壁面处,转弯上升过程中,由于大颗粒惯性较大,不易在气流速度携带下向整个断面扩散,因此到达上升烟道转弯处经内侧第一块导流板导流后,高浓度、大颗粒的颗粒将处在上部水平烟道下部,上部水平烟道转为下行烟道时,在内侧导流板作用下,高浓度、大颗粒的颗粒将被带到催化剂入口断面的中前部,形成催化剂中前部的加速磨损。
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