锅炉省煤器出口烟道防积灰流场优化方法与流程

本发明涉及锅炉烟道优化领域，特别涉及锅炉省煤器出口烟道防积灰流场优化方法。

背景技术：

1、省煤器是安装于锅炉尾部烟道下部用于回收所排烟的余热的一种装置，将锅炉给水加热成汽包压力下的饱和水的受热面，由于它吸收高温烟气的热量，降低了烟气的排烟温度，节省了能源，提高了效率，所以称之为省煤器。

2、但是现有的省煤器烟道的设计使得其脱销的性能明显不足，在实际的生产过程当中设备内的流体流动特性、内流场、系统阻力损失和导流板这类结构的设计不够合理，在这些因素都结合起来就不利于速度场的均匀流动和灰分的合理分布，同时若没有进行优化改进保证，则无法使得scr催化剂入口烟气分布均匀，不能确保烟气入射催化剂的角度最小，使得烟尘在烟道内的沉积和烟气不合理流动对催化剂造成磨损，进而无法保证scr系统脱硝效率。

3、

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供锅炉省煤器出口烟道防积灰流场优化方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：锅炉省煤器出口烟道防积灰流场优化方法，所述优化方法通过计算流体动力学的模拟实验来进行，且所述模拟实验的实施步骤包括：

3、s1，提出几何模型且进行简化假设，所述几何模型提出的起始计算位置设置在省煤器出口，所述简化假设的参照条件包括计算程序描述、模型网格划分图、模型选取、边界条件的确定和气相流场分布的模拟结果；

4、s2，进行网格的划分，所述网格的划分包括建立几何模型、划分网格和指定边界区域；

5、s3，确定数值计算采用的理论模型，所述计算的理论模型包括气相湍流模型、物质输运模型和多孔介质模型；

6、s4，进行标准偏差的定义及计算，所述偏差的系数是scr反应器内各截面处速度或浓度的标准偏差占该截面速度或浓度平均值的百分量；

7、s5，制定优化方案，所述优化方案的制定通过模拟计算实验之后确定。

8、优选的，所述简化假设是对scr脱硝过程进行物理过程的复杂程度降低的简化，且所述简化的假设内容包括将热烟气视为不可压缩理想气体、不考虑系统的漏风和流动是定常流动。

9、优选的，所述几何模型建立时根据计算需要对几何模型进行简化；

10、所述网格的划分是在所生成的几何模型上应用网格类型、网格单元和网格密度对面或体进行划分；

11、所述指定边界区域是为几何模型的每个区域指定名称和类型，且对后续给定模型的物理属性、边界条件和初始条件进行准备。

12、优选的，所述气相湍流模型的表达式在正交直角坐标系下，湍流模型基本控制方程可以表示如下：

13、连续性方程：

14、                       （1）；

15、x方向的动量方程：

16、        （2）；

17、y方向上的动量方程：

18、         （3）；

19、z方向上的动量方程：

20、     （4）；

21、k方程：

22、      （5）；

23、方程：

24、       （6）；

25、其中，湍流粘性系数；p为流体压力；为气体密度；湍流产生项为：

26、         （7）；

27、且以上微分方程，可以写成以下的通用形式：

28、        （8）；

29、其中，为因变量，为因变量的扩散系数，为因变量守恒方程中所对应的源项；

30、方程（1）－（6）可以表示成统一的输运方程形式：

31、                （9）；

32、式中各项从左到右依次为对流项、扩散项和源项。

33、优选的，所述物质输运模型通过求解描述每种组成物质的对流、扩散和反应源的守恒方程来模拟混合和输运，且可以模拟多种同时发生的化学反应。

34、优选的，当选择解化学物质的守恒方程时，通过第i种物质的对流扩散方程预估每种物质的质量分数yi守恒方程采用以下的通用形式：

35、           （10）；

36、式中为i物质的质量扩散，ri为化学反应产物的净速率，si为附加速率，且在系统中出现n种物质时，需要解n-1个这种形式的方程。

37、优选的，所述多孔介质模型的压降损失模拟公式如下：

38、              （11）。

39、优选的，所述偏差系数计算方法如下：

40、                  （12）；

41、其中：

42、               （13）；

43、                     （14）；

44、式中为标准偏差系数；为标准偏差；为平均值。

45、优选的，所述计算模型的选取的条件包括流动现象的分析、计算模型的使用范围、计算结果准确性分析和计算时间。

46、优选的，所述优化方案的制定包括：

47、s501、调整省煤器出口至scr上升烟道弯头处导流板，增加两个宽1m的直板，调整倾斜板的角度与烟道边平行；

48、s502、在底部烟道上方4.5m处新增一组直径800mm的圆片混合器；

49、s503、调整scr入口上气室导流板，上部弯头处导流板新增1m直段，且去掉原上气室处导流板，新增5片倾斜69度的宽800mm的倾斜板。

50、本发明的技术效果和优点：

51、本发明分别通过提出几何模型且进行简化假设和进行网格的划分，来确定数值计算采用的理论模型和进行标准偏差的定义及计算，最终做出优化方案的制定，通过本发明的方法改进确定了最优的烟道及反应器布置，确定烟道内烟气流动校正设备的几何形状、类型、数量及位置，从而优化喷氨混合系统和催化剂层上部的均匀烟气流动条件，同时考虑流场设备易于支撑和方便现场安装，且确定整流器的设计，在催化剂表面获得的最小粒子垂直入射角，同时确定需要进行的改进，放置灰粒在烟道和反应器内沉积；优化导流片设计，避免飞灰在烟道中堆积，使得整个省煤器的脱硝效率提升。

52、

技术特征：

1.锅炉省煤器出口烟道防积灰流场优化方法，其特征在于，所述优化方法通过计算流体动力学的模拟实验来进行，且所述模拟实验的实施步骤包括：

2.根据权利要求1所述的锅炉省煤器出口烟道防积灰流场优化方法，其特征在于，所述简化假设是对scr脱硝过程进行物理过程的复杂程度降低的简化，且所述简化的假设内容包括将热烟气视为不可压缩理想气体、不考虑系统的漏风和流动是定常流动。

3.根据权利要求1所述的锅炉省煤器出口烟道防积灰流场优化方法，其特征在于，所述几何模型建立时根据计算需要对几何模型进行简化；

4.根据权利要求1所述的锅炉省煤器出口烟道防积灰流场优化方法，其特征在于，所述气相湍流模型的表达式在正交直角坐标系下， 湍流模型基本控制方程可以表示如下：

5.根据权利要求1所述的锅炉省煤器出口烟道防积灰流场优化方法，其特征在于，所述物质输运模型通过求解描述每种组成物质的对流、扩散和反应源的守恒方程来模拟混合和输运，且可以模拟多种同时发生的化学反应。

6.根据权利要求5所述的锅炉省煤器出口烟道防积灰流场优化方法，其特征在于，当选择解化学物质的守恒方程时，通过第i种物质的对流扩散方程预估每种物质的质量分数yi守恒方程采用以下的通用形式：

7.根据权利要求1所述的锅炉省煤器出口烟道防积灰流场优化方法，其特征在于，所述多孔介质模型的压降损失模拟公式如下：

8.根据权利要求1所述的锅炉省煤器出口烟道防积灰流场优化方法，其特征在于，所述偏差系数计算方法如下：

9.根据权利要求1所述的锅炉省煤器出口烟道防积灰流场优化方法，其特征在于，所述计算模型的选取的条件包括流动现象的分析、计算模型的使用范围、计算结果准确性分析和计算时间。

10.根据权利要求1所述的锅炉省煤器出口烟道防积灰流场优化方法，其特征在于，所述优化方案的制定包括：

技术总结本发明公开了锅炉省煤器出口烟道防积灰流场优化方法，包括提出几何模型且进行简化假设、进行网格的划分、确定数值计算采用的理论模型、进行标准偏差的定义及计算和制定优化方案。本发明分别通过提出几何模型且进行简化假设和进行网格的划分，来确定数值计算采用的理论模型和进行标准偏差的定义及计算，最终做出优化方案的制定，通过本发明的方法改进确定了最优的烟道及反应器布置，确定烟道内烟气流动校正设备的几何形状、类型、数量及位置，从而优化喷氨混合系统和催化剂层上部的均匀烟气流动条件，且确定整流器的设计，在催化剂表面获得的最小粒子垂直入射角，使得整个省煤器的脱硝效率提升。技术研发人员：范宝成,李想,王健,唐猛,张晓雷,庄志宝受保护的技术使用者：吉林电力股份有限公司白城发电公司技术研发日：技术公布日：2024/7/29