[发明专利]一种SCR脱硝催化剂的阻力计算方法

说明书

本发明公开了一种SCR脱硝催化剂的阻力计算方法，属于计算机辅助工程技术领域。本发明包括如下步骤：建立SCR脱硝催化剂的细观三维模型；对细观模型进行网格划分；对网格划分后模型进行分析，得到细观条件下SCR脱硝催化剂的阻力值；对所得阻力值进行拟合，得到SCR脱硝催化剂的阻力计算公式；建立SCR脱硝催化剂的宏观模型，基于所述拟合得到的阻力公式，得出惯性阻力系数和粘性阻力系数；基于宏观模型进行数值模拟分析，得到SCR脱硝催化剂的阻力值。本发明将宏观和细观相结合的多尺度数值模拟应用于SCR脱硝催化剂中，不仅大大节省了计算机资源消耗还提高了计算效率。

技术领域

本发明涉及计算机辅助工程技术领域，具体涉及一种催化剂的阻力计算方法，更具体的涉及一种基于CFD的宏观和细观相结合的数值模拟方法。

背景技术

选择性催化还原(SCR)烟气脱硝系统由于其脱硝效率高、氨逃逸量小、操作简便、安全，从长远发展来看，SCR可以成为我国烟气脱硝的基本技术。目前，国内外不少学者对多孔介质通道内单向流体的阻力进行了研究，并对阻力的计算公式提出了相应的修正，但得到的结论还存在一定的差异和不足，迄今为止，多孔介质通道内，流体流动的阻力计算公式还没有形成统一的标准，计算方法仍存在较大争议。

近年来，随着计算机辅助工程技术的发展，计算流体力学(CFD)得到了广泛的应用，利用相关软件可以对流动进行模拟，能够获得流场的各种信息，如速度和压力分布，由此可以进一步得到阻力信息。目前，使用CFD进行SCR脱硝催化剂阻力计算中，大多数研究是建立催化剂的细观模型进行数值模拟计算，此方法计算量大且计算效率低。少数研究中将催化剂内部简化为多孔介质模型进行数值模拟，但是此方法的计算误差偏大。且由于CFD耗费的人工以及计算机资源非常大，对于复杂的设备，应用仍存在较大困难。

对于多孔介质阻力特性的研究发展至今，公开发表的相关文献已有不少，但是大部分文献仅仅提供实验结果和定性分析。并且由于各个研究者之间实验条件的限制，使得相互之间的实验结论有很大差别，还有很多停留在理论研究中。

经检索，专利公开号CN 107462280A，专利名称为：一种SCR脱硝催化剂磨损与堵灰诊断方法；该申请案的诊断方法包括：对反应器内部催化剂的磨损、堵灰情况进行图示、标记并绘制成可视化云图；取样反应器内的催化剂，对催化剂进行机械性能的检测及分析，获得催化剂的检测及分析数据；现场检测脱硝设备，获得脱硝设备实际流场运行情况的数据；通过CFD数值模拟与物理模型试验，建立与催化剂结构、反应器内部结构一致的模型；结合上述可视化云图、数据及模型，获得催化剂磨损与堵灰的原因。该申请案有助于延长催化剂使用寿命，降低脱硝设备运行事故的风险。但该申请案仍存在计算量大，计算精度有待提高的缺陷，仍需进一步改进。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有脱硝催化剂阻力计算中，计算量大、计算效率低且计算误差偏大的问题，提供了一种SCR脱硝催化剂的阻力计算方法；本发明建立脱硝催化剂的细观模型，通过改变催化剂高度、孔隙率和进口流量，得到细观条件下的SCR脱硝催化剂的阻力值，对阻力值进行拟合得到脱硝催化剂阻力计算公式。建立催化剂宏观模型，将催化剂内部复杂结构和细小尺度简化为多孔介质，宏观多孔介质模型网格划分时大大的降低了网格数，降低了计算量，提高了计算精度，可在催化剂的选型上提供指导。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种SCR脱硝催化剂的阻力计算方法，包括如下步骤：

步骤一：建立SCR脱硝催化剂的细观三维几何模型；

步骤二：对所得SCR脱硝催化剂细观模型进行网格划分；

步骤三：对网格划分后模型进行分析，得到细观条件下SCR脱硝催化剂的阻力值；