[发明专利]烟气脱硝系统中喷氨与烟气流场匹配的喷氨装置参数优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一套电厂烟气脱硝系统喷氨装置参数的优化方法，尤其是针对选择性催化还原烟气脱硝系统中，喷氨情况须与烟气非均匀流场匹配的关键问题而提出的一套系统的喷氨装置参数的优化方法。

背景技术

选择性催化还原法烟气脱硝(Selective Catalytic Reduction，SCR)是在催化剂作用下，以氨为还原剂将烟气中氮氧化物分解成氮气与水。在SCR脱硝系统中，氨气必须和烟气充分而均匀的混合才能确保其和反应物(烟气中的氮氧化物)充分结合，对此，优良的喷氨系统起到了重要作用。SCR脱硝系统喷氨装置设计的主要目标是：在烟气设计点流速条件下，特别是针对烟道内烟气速度场及烟气中氮氧化物浓度场分布不均匀的情况，通过对喷氨装置几何参数的优化设计，使得喷氨与烟气中氮氧化物浓度分布相匹配，实现氨与烟气在设计的混合段长度内充分而均匀的混合。

常见的喷氨装置有喷氨格栅或预旋喷枪等多点喷射形式的喷氨装置，以及典型的涡流混合器喷氨装置。设计喷氨装置的关键技术之一是如何合理设置喷氨点的相关几何参数，以实现氨与烟气在设计的混合段长度内充分而均匀的混合。目前大都是根据工程经验或几次数值试验的优选，以一定的间距比初步设置喷氨点的排布，另外再将喷氨装置设计为象限式分区域可控的，即在工程实际运行过程中对氮氧化物浓度进行连续分析的同时，通过手动调节阀调节氨的分布使氨与烟气混合均匀。但是，实际工程中烟道内烟气速度场及氮氧化物浓度场的分布难于满足均匀性要求，而且是非常复杂的，采用象限式分区域调控喷氨分布很难确保喷氨与烟气中氮氧化物浓度分布相匹配，也就难以实现氨与烟气在设计的混合段长度内充分而均匀混合的。另外，由以上所述也可知，针对喷氨情况须与烟气非均匀流场匹配的关键问题，始终缺少一种系统的设计方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术不足，而从工程设计要求出发，结合代理模型技术和优化方法，提出了一种喷氨与烟气流场匹配的喷氨装置参数的优化方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种烟气脱硝系统中喷氨与烟气流场匹配的喷氨装置参数优化方法，其特征在于含有以下步骤：

①构建氨/氮相对浓度偏差与喷氨装置几何设计参数的函数关系δ＝f(g₁，g₂，L，g_n)；

②选取m个初始样本点，并对基于该样本点建立的喷氨装置参数化模型进行数值计算，以获得不同几何设计参数对应的浓度偏差δ：

C_i是测试点的氨/氮浓度比，n为测试点的个数，为所有测试点氨/氮浓度比的数学平均值；

③建立优化模型：

MIN：δ＝f(g₁，g₂，L，g_n)

s.t.gi,min≤gi≤gi,max(i=1,2,L,n)Umin≤U≤UmaxL]]>

对该数学模型进行计算以获得最小浓度偏差时的喷氨装置几何参数。