2011年颁布的GB 13223—2011《火电厂大气污染排放标准》[1]与2015年环境保护部颁布的《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》[2]加速了火力发电厂对选择性催化还原(selective catalytic reduction, SCR)脱硝系统性能的优化与改造进程，为达到超低排放需求，实现更好的空气质量目标，东部、中部、西部地区火电厂分别在2017年、2018年、2020年实现NOx排放浓度不高于50 mgm3[1]。另一方面，受机组负荷、设计方案、空间等因素的影响，导致加装、改造、新建的SCR系统在装置布置[3-4]、烟道结构[5-7]、喷氨格栅结构[8-14]、CEMS(continuous emission monitoring system)安装位置出现多样性[15]。

多样的SCR系统结构导致改造前、后的旧SCR系统与新建机组的SCR系统在实现NOx超低排放要求的同时，出现了一个普遍性的严重问题——SCR出口烟道内出现区域性的NH3逃逸，浓度严重超标[16-17]。进而引起空预器经常性快速堵塞[18]，布袋除尘器的布袋上积灰板结，使除尘器压降急速增大(从设计的900 Pa上升到1 900 Pa)。因此在超低排放的前提下，控制NH3逃逸更难，这使喷氨量分布调整显得尤为重要[19]。当前研究重点是SCR系统入口烟道内导流板结构的优化[4-6]以及低温高效催化剂配方[20]，但缺乏对喷氨格栅性能的分析，对喷氨格栅结构性能、安装方式与烟气流场间适应性的讨论，使得在超低排放改造与喷氨调整中，难以实现SCR出口NOx浓度均匀性分布和较低的NH3逃逸率[21]。

笔者在分析SCR系统典型入口烟道结构内流场分布特性的基础上，通过测定出口NOx浓度的均匀性分布来讨论喷氨支管性能、安装方式与烟气流场间的适应性，并通过CFD(computational fluid dynamics)技术[22]对喷氨支管上各出口中流量分布进行仿真对比，分析不同试验装置中因喷氨格栅主管结构性能、安装而导致的出口烟道截面上NOx浓度差异性分布的原因，以期为不同烟道中喷氨格栅的设计与安装提供指导。

1 试验装置

试验装置1结构与测点布置如图1所示。装置1为600 MW机组所配套的双装置SCR系统，喷氨格栅位于入口烟道内第1个90°拐角区域导流板上方2.5 m处，喷氨主管布置在入口烟道与反应器的中间，喷氨支管从近反应器侧插入入口烟道。入口测试断面宽为3.8 m，测点位于入口烟道的近SCR反应器侧；出口测试断面宽13.0 m，测点位于出口烟道的近锅炉侧，出口NOx与NH3的CEMS监测点位于出口烟道的近除尘器侧。NOx浓度监测值是3个监测点的混合值。

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图1 试验装置1的结构与测点布置Fig.1 Structure and measuring point arrangement of Test Device 1

试验装置2结构与测点布置如图2所示。装置2为240 th蒸发量机组所配套的单装置SCR系统，入口烟道第1个90°拐角处没有导流板。喷氨格栅主管安装在近锅炉侧，支管从近锅炉侧插入入口烟道。入口测点位于喷氨格栅区域下方1.0 m处，测试断面宽为1.8 m，测点位于入口烟道的近SCR反应器侧；出口测试断面宽2.3 m，测点位于出口烟道的近除尘器侧，出口NOx与NH3的CEMS监测点位于出口烟道的近除尘器侧。

  

图2 试验装置2的结构与测点布置Fig.2 Structure and measuring point arrangement of Test Device 2

为满足SCR系统超洁净排放的需求，试验装置1电厂对喷氨格栅系统进行了优化，优化前后试验装置中喷氨格栅支管结构如图3所示。

为了能够保证高中化学分层教学能够发挥出应有的作用，不断地提升高中化学教学水平以及学生的化学综合能力，相关的教职人员在实际教学的过程当中必须要对教学目标进行准确的分层处理。只有在明确的教学目标下，相关的高中化学教职人员才能够顺利的开展分层教学，进而实现既定教学目标。

  

图3 喷氨格栅支管结构Fig.3 Structures of the ammonia spray grid branch pipes

足舟骨坏死常继发跟骨倾斜角变小、跟骨外翻、平足等畸形，但目前国内外文献中就舟骨坏死继发平足畸形讨论较少，治疗上也只是单纯行关节融合术，尚不能完全矫正足部畸形、缓解足部疼痛。本科从2012年10月～2017年10月，共收治足舟骨无菌性坏死患者11例，其中合并跟骨外翻畸形10例，1例患者同时合并跟骨内翻畸形。对足舟骨坏死合并平足畸形患者采取距、舟、楔关节融合联合跟骨截骨矫形术，术后疗效满意，报道如下。

2 研究方法

2.1 喷氨调整方法

为实现氨氮的均匀混合[23]，根据现场调整经验，采用依据喷氨格栅区域烟气速度分布特性进行精准调整与依据出口NOx浓度分布特性进行微调相结合的方式来实现[24]。采用瑞士SWEMA电子微压计网格法测定各测点处的动压，再通过动压与速度间的公式计算得出各测点的速度。NOx浓度测定采用德国MRU MGA5红外烟气分析仪。对于出口测试断面深度方向上跨度较大，而采样枪长度采集不到整个断面烟气的情况，测试值还需与脱硝出口、脱硫进口NOx浓度的CEMS监测值进行对比，推测未测量区域NOx的浓度，论证调整结果是否可实现脱硝出口NOx浓度分布的均匀性。

2.2 数值模拟方法

依据SCR系统喷氨格栅支管结构特性，建立等尺寸的数值结构模型，根据喷氨量与稀释风机的风量设定入口条件，并依据管道流体流动特征选择合适的湍流模型与计算方法，利用数值模拟软件Ansys-Fluent对其管道内的流场分布进行计算。

3 结果与分析

3.1 试验装置1

3.1.1 入口烟气速度分布

A、B两侧入口烟道测试截面上烟气速度的相对标准偏差分别为12.4%与14.4%。不同测点烟气平均速度如图4所示。从图4可以看出，A、B侧水平方向上的烟气平均速度较为一致，主要原因是入口烟道在水平方向上没有扩张或倾斜，但A侧喷氨格栅区域烟气平均速度(10.3 ms)明显小于B侧(12.3 ms)，即A侧烟气处理量仅为B侧的83.7%。不同测点深度烟气平均速度如图5所示。从图5可以看出，A、B两侧烟气平均速度在深度方向上分布均呈阶梯状，即1个阶梯内随测点深度的增加，烟气平均速度缓慢减小，入口烟道90°拐角区域的3片导流板是导致4个速度阶梯的原因。0.2 m测点深度由于靠近烟道壁面，导致速度偏小，

国企在海外的经营，必须有机融入和持续扎根当地社会，树立全球企业公民形象，成为合规经营者、社区建设者、文化传播者。在国企的对外形象塑造和传播中，应主要体现中国国企的国际化特征。

虚拟仿真实验教学是现代实验教学方式之一，其借助多媒体和信息技术虚拟出仿真的实验环境，能起到弥补教学资源不足、丰富教学内容的作用。作为一种辅助教学手段，虚拟仿真教学对丰富学生药剂学知识体系、突破实体实验限制、提高实验安全性、降低实验成本、提升学生的实验技能起到重要作用。将虚拟仿真实验教学作为教学平台，正确认识其教学特点，把常规实验和虚拟实验教学有机结合，合理设计，科学论证，积累更多的经验，对高校应用虚拟仿真教学和培养药剂学应用型人才有着重要意义。

  

图4 不同测点烟气平均速度Fig.4 Mean velocity of flue gas at different measuring holes

  

图5 不同测点深度烟气平均速度Fig.5 Mean velocity of flue gas at different depths of measuring points

偏离分布规律，3.4、3.6 m测点深度由于烟道的90°拐角与靠近烟道壁面，导致速度明显偏小。同时，深度方向上整体速度分布存在随测点深度增加，速度缓慢减小的趋势，这是由于导流板没有把速度的水平矢量完全转变成竖直矢量，烟气存在向入口烟道的近SCR反应器侧区域聚集的趋势。这是典型SCR入口烟道结构内烟气速度分布的普遍趋势。

3.1.2 调整前后出口NOx浓度分布

原喷氨支管内介质速度分布如图6所示。从图6可得，管Ⅰ出口平均速度小于管Ⅱ，除了靠近管道连接区域的出口Ⅰ-3、Ⅱ-3与Ⅱ-4外，从出口Ⅰ-1至Ⅱ-6烟气速度呈增加趋势。整体相对标准偏差为15.4%，其中最大值为最小值的1.65倍，这是由于支管中压强分布的特性与管道拐弯连接特征导致流量分布的差异性。流体在支管主管中因管Ⅰ的分流导致前段速度大于后段，即前段动压大于后段动压，而整个支管主管中的总压需保持一致，使前段静压小于后段，即管Ⅰ静压小于管Ⅱ，最终导致管Ⅰ出口整体速度小于管Ⅱ。结合入口烟道内烟气流场分布特性(入口烟道内近SCR反应器侧烟气速度大于近锅炉侧)与喷氨格栅的安装方式(从入口烟道的近SCR反应器侧伸入烟道)与性能(喷嘴距喷氨支管入口端越远，出口速度越大)，推导出在入口烟道中烟气速度大的区域喷氨量小，烟气速度小的区域喷氨量大，进而导致出口烟道测试截面上靠近锅炉一侧NOx浓度高(本试验测点位置)，靠近除尘器一侧NOx浓度低(CEMS安装位置)的现象。

调整前后出口烟道测试断面上NOx浓度(2 m深度内的均值)分布如表1所示。从表1可以看出，调整前，A、B两侧水平方向上NOx浓度分布相对标准偏差分别为69.32%与56.85%；调整后，A、B两侧水平方向上NOx浓度分布相对标准偏差分别为13.56%与11.08%，均匀性改善明显。同时，由于B侧烟气处理量大于A侧，导致B侧出口NOx浓度明显大于A侧。但调整前后，A、B两侧SCR出口NOx测试平均浓度与SCR出口CEMS监测浓度(二者分别位于SCR出口烟道的前后两侧)、总排口CEMS监测浓度均相差较大，且A、B侧呈一致的规律，即SCR出口CEMS监测浓度<总排口CEMS监测浓度<测点平均浓度，且喷氨量分布调整不能改变该趋势。主要原因是喷氨格栅系统的结构特性不能对深度方向上的喷氨量分布进行调整，而控制深度方向上NH3浓度分布的喷氨支管性能不能实现装置内NH3与NOx的均匀混合，进而导致催化剂层内发生不均匀的催化还原反应。

 

表1 出口烟道测试断面上NOx浓度分布Table 1 NOx mean concentration distribution of the exit flue test section

  

项目测点NOx浓度∕(mg∕m3)ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧⅨⅩ均值相对标准偏差∕%CEMSNOx浓度∕(mg∕m3)SCR出口总排口调整前A侧26418912581173307533281914520969.3264B侧389407444493493529410103366333756.8592183调整后A侧144126132123118108112931119611613.5657B侧29430327324526024127526923021026011.0873132

3.1.3 优化前后喷氨支管出口烟气速度分布

实施乡村振兴战略，为新时代农业农村改革发展明确了重点、指明了方向。绿色生产是基础，而产业兴旺是乡村振兴的基础与关键，绿色生产方式是乡村振兴的方向。农药是影响农产品质量安全的重点因素，农药科学安全使用是农业绿色发展的重要环节。

  

图6 喷氨支管上喷嘴的烟气速度分布Fig.6 Speed distribution of the ammonia spray branch pipe nozzles

优化后喷氨支管结构内烟气速度分布如图7所示。从图7可得，管Ⅲ、管Ⅳ上各出口烟气速度分布均呈对称的Ⅴ字形，整体的相对标准偏差为6.9%，其中最大值为最小值的1.21倍。对比原喷氨支管上出口烟气速度分布，优化后的支管结构出口烟气速度分布均匀性有很大提升，再加上喷氨格栅系统在横向与纵向将断面划分为若干等面积能单独控制喷氨量的区域，消除了原喷氨格栅系统不能调整深度上喷氨量分布的缺陷。

《普通高中数学课程标准(实验)》强调：“数学教学要使学生通过不同形式的自主学习、探究活动，体验数学发现和创造的历程.”从数学学科特点出发,根据不同的教学内容,有效合理地组织学生开展“探究教学”，是追求有效教学、构建高效课堂的重要途径.在目前课堂教学中，“探究教学”中探究的成分太少,有种“贴标签”的嫌疑.笔者认为，数学课堂教学过程中的每一个环节都可以渗透探究的元素、探究方法、探究思想.我们应力求让探究成为数学课堂教学的常态,应善于把握课堂教学中的每一个探究机会和细节，使数学探究逐步成为学生学习的自觉行为乃至形成习惯,促进学生思维充分、健康、全面发展.

  

图7 优化后喷氨支管上喷嘴的烟气速度分布Fig.7 Speed distribution of the ammonia spray branch pipe nozzles after optimized

3.1.4 优化后出口NOx浓度分布

3.2.3 喷氨支管出口烟气速度分布

试验装置1优化前喷氨支管在横向上将截面划分为条状等面积的控制区域，因其不能针对纵向上烟气流场进行喷氨量调整，所以纵向上的喷氨量分布由喷氨支管结构性能决定；优化后的喷氨格栅支管在横向与纵向上将截面划分为若干等面积能单独控制喷氨量的区域。试验装置2喷氨支管特性与试验装置1优化前的喷氨支管特性一致，即在横向将截面划分为条状等面积的控制区域，不能针对纵向上烟气流场进行喷氨量调整，纵向上的喷氨量分布由喷氨支管结构性能决定。

 

表2 优化后，出口烟道测试截面上NOx浓度分布Table 2 NOx concentration distribution of the exit flue test section after optimized

  

项目测点NOx浓度∕(mg∕m3)ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧⅨⅩ均值相对标准偏差∕%CEMSNOx浓度∕(mg∕m3) SCR出口 总排口A侧52495054554749535052514.9348B侧62585760565458615863594.735654

3.2 试验装置2

3.2.1 入口烟气速度分布

试验装置2的入口烟道在水平方向上没有扩张或倾斜的结构，因此，水平方向上平均速度分布较均匀。不同测点深度的烟气平均速度如图9所示。从图9可得，随着测点深度的增加，烟气流速逐渐减小，最大速度区域(0.5～0.8 m深度)是最小速度区域(1.4～1.7 m深度)的2.1倍，其中，0.2 m测点深度由于靠近烟道壁面，导致此测点平均速度与分布趋势不一致，整体相对标准偏差为27.8%。对比试验装置1，试验装置2入口烟道内烟气流场的均匀性更差，这是由于入口烟道第1个90°拐角处没有导流板，烟气流动惯性导致烟气向入口烟道的近SCR反应器侧壁面区域聚集，聚集程度远大于设置导流板结构的情况。

  

图9 不同测点深度烟气平均速度Fig.9 Mean velocity of different depths of measuring points

3.2.2 出口NOx浓度分布

出口烟道测试截面上NOx浓度分布如图10所示。从图10可得，测点2-Ⅰ～2-Ⅴ的NOx浓度呈递增趋势，这是由喷氨格栅主管内流场分布与支管上调节阀开度2个因素引起的。在调节阀开度一致的情况下，支管距喷氨格栅主管入口端越远，支管内流量越大(不同的主管与支管结构，递增趋势不同)。同时，随测点深度的增加，NOx浓度呈增加趋势。但整个出口断面上NOx浓度分布比较均匀，其相对标准偏差为16.3%，即在入口烟气流场不均匀的条件下，装置内NOx与烟气具有较好的混合均匀性。

  

图10 出口烟道测试截面上NOx浓度分布Fig.10 NOx concentration distribution of the exit flue test section

对喷氨格栅优化后的喷氨量分布进行调整，最终A、B两侧出口测点上NOx浓度(2 m深度内的均值)以及CEMS监测浓度如表2所示。从表2可以得出，A、B两侧出口烟道内水平方向上NOx浓度分布很均匀，相对标准偏差分别为4.93%与4.73%，且均值与同侧CEMS监测浓度以及烟囱总排处CEMS监测浓度一致，即整个烟道内NOx浓度实现均匀性分布。

通过城市开发边界与生态红线的“两线合一”，实现通州规划建设北京城市副中心新型城镇化示范区、国际一流和谐宜居之都示范区以及京津冀区域协同发展示范区的带动作用[3]。将通州与北三县衔接，加强跨界地区的统一管控和规划，共同开展生态红线和城市开发边界划定工作，并与京津冀协同发展示范区相结合，带动区域的协调发展。解决通州建设的历史问题，在实施单元上实现管控“两张皮”到管控一体的突破，并在全区层面协调乡镇的发展问题，落实发展和生态方面的重点项目。

试验装置2喷氨支管各喷嘴出口烟气的速度分布如图11所示。从图11可得，随出口编号的增加，出口烟气速度呈增大趋势。其原因是随着各出口的分流作用，使主管内流体的动压逐渐减小，但管内静压却逐渐增大，进而使与该区域连接的支管内静压较大，出口管中静压的变化导致了其速度的变化。烟气出口速度的相对标准偏差为23.7%，与入口断面上不同测点深度烟气速度的相对标准偏差(27.8%)接近。由于喷氨支管是从入口烟道的近锅炉侧伸进烟道的，因此，喷氨支管出口7位于0.2 m速度测点区域，实现烟气速度大的区域喷氨量大，烟气速度小的区域喷氨量小，即烟道中NH3与NOx实现较好的均匀性混合。

  

图11 喷氨支管上喷嘴出口烟气速度分布Fig.11 Speed distribution of the ammonia spray branch pipe nozzles

4 结论

(1)试验装置1的A、B侧SCR入口烟道内喷氨格栅区域烟气速度分布的相对标准偏差分别为12.4%与14.4%，显著优于入口没有导流板结构的试验装置2(27.8%)。

(2)试验装置1中优化前喷氨支管各出口烟气速度相对标准偏差为15.4%，其错误的安装方式导致喷氨量分布调整只能实现SCR出口烟道内横向上NOx浓度的均匀性分布，不能消除纵向上NOx浓度分布的差异性。

(3)试验装置1中优化后的喷氨格栅系统对断面横向与纵向都进行了分区控制，单根喷氨支管各出口烟气速度相对标准偏差为6.9%，能对控制区域实现均匀喷氨，使A、B两侧出口截面上NOx浓度分布的相对标准偏差分别为4.93%与4.73%。

(4)试验装置2中喷氨支管各出口烟气速度分布的相对标准偏差为23.7%，但其分布规律与入口烟道内烟气速度分布规律一致，且喷氨支管的安装方式正确，使其在入口烟气流场分布不均匀的情况下实现了SCR装置内NH3和NOx的均匀混合与出口截面上NOx浓度的均匀分布。

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