0 引 言

NOx是危害很大且又难以处理的气态污染物之一,火力发电是其主要排放源。根据国内环保相关政策法规,需对燃煤电站NOx排放进行严格控制。选择性还原(selective catalyst reduction, SCR)脱硝方法因其技术成熟、脱硝效率高等优点,在国内外燃煤电站中得到了广泛应用[1]。SCR脱硝方法的原理是在300～420 ℃温度区间内,利用催化剂的催化作用,使烟气中NOx与喷入的NH3反应生成无害的N2和H2O,从而达到控制NOx排放的目的[2]。

在SCR系统中模拟气固非均相催化还原反应一直是研究的难点。目前SCR系统脱硝反应的模拟大多集中在流场[3-5]及喷氨前烟气均匀分布方面[6-7],对于SCR反应器入口处烟气条件对SCR反应器的整体性能的影响模拟研究较少。姚杰等[8-9]利用Fluent软件耦合SCR详细反应机理的方法,模拟研究了SCR反应器入口烟气速度及氨氮摩尔比(NH3/NOx)的分布对脱硝反应的影响。然而,上述文献着重研究了SCR反应器入口烟气速度及NH3/NOx分布不均匀时SCR反应器的整体性能,未能涉及反应器入口烟气温度分布对SCR反应器性能的影响及SCR反应器出口截面上的性能效果分布,包括出口截面各处脱硝效率、NOx浓度及氨逃逸等。

鉴于此,本研究利用Fluent软件,通过用户自定义函数(user-defined function,UDF)实现烟气组分因化学反应而发生的质量变化,从而建立SCR脱硝反应三维模型,重点模拟研究SCR反应器入口处的烟气条件,包括烟气速度分布、温度分布及NH3/NOx分布等对SCR反应器性能的影响,分析SCR反应器入口处烟气条件与脱硝效率、氨逃逸等的关系,为燃煤电站SCR脱硝系统设计及优化改造提供借鉴与依据。

1 模型及方法

1.1 几何模型

模拟计算所建立的模型按照国内某300 MW燃煤机组SCR系统脱硝反应器的尺寸建立,反应器截面为12.155 m×8.95 m。反应器采用蜂窝式催化剂,分三层布置,每层层高1.459 m,每层间距2.643 m,首层催化剂距入口端面0.2 m。为实现反应器入口截面烟气不均匀分布,对反应器入口截面的烟气进行分块输入,共108区块,如图1所示。

事情总算圆满解决了。三十来万的损失，几经周折，终于尘埃落定，小俩口再不用愁眉苦脸了。不管历经多少坎坷，不管饱受多少折磨，如今皆是过眼云烟。小俩口觉得很幸福，很轻松。不过玉敏心里仍不是个滋味，缠着要和小虫谈谈。玉敏说很对不起姑父，让他破费了。小虫调侃道，姑父破费就对了，这是正当消费，没花冤枉钱，享用无偿消费心里并不踏实。玉敏点点头。小虫伸过胳膊，将玉敏搂住，两人再度把幸福感推向了高潮。

  

图1 SCR反应器几何结构示意

1.2 脱硝反应模型

SCR脱硝反应为气固非均相催化反应,主要包括：(1)NH3由气相扩散到催化剂的表面；(2)NH3由催化剂外表面向孔内扩散；(3)NH3吸附在催化剂的活性中心；(4)NOx从气相扩散到吸附态NH3周围；(5)NH3与NOx反应生成N2和H2O；(6)N2和H2O通过微孔扩散到催化剂外表面；(7)N2和H2O由催化剂外表面扩散到气相主体[10]。

本研究着重于过程(5),即NH3与NOx的反应过程,其在催化剂和一定温度条件下的反应方程如式(1)所示：

4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O

(1)

式中：keff表示有效热导率,W/(m·K)；γ表示多孔介质的孔隙率；kf表示烟气的热导率,W/(m·K)；ks表示催化剂的热导率,W/(m·K)。

 

(2)

 

(3)

 

(4)

式中：r表示NO的消耗率,mol/(m3·s)；kNO表示NO的反应速率常数,1/s；CNO表示NO的摩尔浓度,mol/m3；a表示NH3的吸附常数,1/s；CNH3表示NH3的摩尔浓度,mol/m3；ANO表示NO反应指前因子,1/s；ENO表示NO反应活化能,J/mol；Rg表示理想气体常数,J/(mol·K)；T表示反应温度,K；A0表示NH3吸附指前因子,1/s；E0表示NH3吸附活化能,J/mol。

在本文中,通过UDF实现烟气组分因发生化学反应而发生的质量变化。

1.3 其他模型

催化剂层外烟道中烟气流动采用标准k-ε湍流模型,控制方程包括连续性方程、能量方程、动量方程和标准k-ε方程。

催化剂层中的模拟计算采用多孔介质模型,其在动量方程中增加了一个动量源项模拟多孔介质的作用,如式(5)所示。源项由两部分组成：一是粘性损失项,即式(5)右端第一项；二是惯性损失项,即式(5)右端第二项。

 

(5)

式中：Si表示i方向(x、y或z方向)动量方程中的源项,kg/(m2·s2)；负的动量源项导致多孔介质单元中的压力降；Ci1表示i方向粘性阻力系数,1/m2；μ表示烟气粘滞系数,kg/(m·s)；vi表示i方向上烟气速度,m/s；Ci2表示i方向惯性阻力系数,1/m；ρ表示烟气密度,kg/m3。

催化剂层多孔介质区域只将脱硝反应热作为内热源,不考虑边界处与外界的换热。能量方程中采用有效热导率来对热传导量进行修正。有效热导率计算如式(6)所示,是流体导热率和固体导热率的体积平均值。

keff=γkf+(1-γ)ks

(6)

该化学反应的速率方程为[6,11-12]：

1.4 边界条件及求解方法

如图2和图3所示,SCR反应器入口烟气温度分布相对偏差大于2%时,对反应器性能才有较大的影响,且随着温度分布相对偏差的增大,脱硝效率急剧减小。对于没有省煤器旁路的全负荷SCR反应器而言,其入口烟气温度分布相对偏差基本处于小于2%范围内。然而,对于采用省煤器旁路方式保证全负荷运行的SCR反应器而言,旁路烟气与主烟气混合不均匀易导致反应器入口温度分布不均,从而导致反应器性能降低。

 

表1 烟气组分

  

组分CO2H2OO2N2NO体积分数0．14000．05200．01980．78775．3687×10-4

数值模拟计算假设：(1)反应器壁面绝热；(2)入口H2O和O2分布均匀；(3)不考虑NH3氧化副反应；(4)烟气中NOx全部为NO。

2 结果与讨论

2.1 入口烟气参数分布的影响

SCR反应器入口烟气参数分布均匀性对SCR反应器脱硝性能有着至关重要的影响。考察SCR反应器入口烟气单参数分布均匀性能较好地评价SCR反应器的整体性能,为此引入分布相对标准偏差的概念,其定义如式(7)：

 

(7)

式中：σ表示标准偏差表示参数平均值。

 

(8)

 

(9)

2.1.1 入口烟气速度分布的影响

SCR反应器入口烟气速度分布对反应器性能的影响一定程度上与烟气速度对催化剂活性的影响较为一致,同时也与速度分布偏差导致的实际运行空速变化有关。本研究假设反应器入口烟气速度为随机正态分布,保持其平均值为5.934 m/s,通过控制不同的随机分布,得到不同的相对偏差。模拟计算得到反应器入口烟气速度分布相对偏差对脱硝效率的影响如图2、图3所示。

  

图2 烟气参数分布相对偏差对脱硝效率的影响(NH3/NOx=0.8720)

  

图3 烟气参数分布相对偏差对脱硝效率的影响(NH3/NOx=0.8963)

由图2和图3可见,入口烟气速度分布相对偏差从0增大到20%时,脱硝效率基本不变。由此可知,入口烟气速度分布不均匀性对SCR反应器的性能影响不大,其原因在于：低速区脱硝反应时间更长,脱硝效率更高,从而一定程度上补偿了高速区因反应时间减少而导致的脱硝效率下降；同时首层催化剂的多孔结构对烟气有很好的均流作用,使得后两层催化剂区域烟气速度分布较为均匀。

对于燃煤电厂而言,SCR反应器处烟气含尘量高,烟气速度低易造成催化剂堵塞,而烟气速度高则易导致催化剂磨损,因此工程上要求SCR反应器入口烟气速度分布相对偏差小于15%。而对于燃气电厂,由于烟气中粉尘含量很低,因此SCR反应器入口处烟气速度分布均匀性要求可以更低。

2.1.2 入口烟气温度分布的影响

通过以上分析可以得出，当发酵时间为7 h时，黄精酸奶的感官品评和稠度最好，黄精酸奶更能呈现出较好的风味、口感和状态，因此确定适宜的发酵时间为7 h，且黄精酸奶质构测量值与感官评分具有良好的相关性。

SCR反应器入口烟气温度分布对反应器性能的影响一定程度上与烟气温度对催化剂活性的影响较为一致。

模拟计算中烟气温度为653 K,烟气各组分如表1所示。烟气平均NH3/NOx为0.9625 ∶1,速度平均为5.934 m/s。入口采用速度入口边界条件,为充分发展的湍流；出口采用压力出口边界条件。3层催化剂多孔介质区域为层流流动,整个反应器壁面绝热。流体压力-速度耦合基于Simple算法,组分输运方程和动量方程采用二阶迎风格式。

2.1.3 入口烟气NH3/NOx分布的影响

参考文献：

(2)对于高效SCR脱硝系统设计而言,入口NH3/NOx分布均匀性对SCR反应器脱硝效率、氨逃逸及出口NOx分布等均有着至关重要的影响；SCR反应器脱硝性能更高时,其对入口NH3/NOx分布的均匀性要求也更高。

图2显示,总的NH3/NOx为0.872,当NH3/NOx分布相对偏差超过5%时,脱硝效率随偏差的增大而迅速下降。其原因在于：NH3/NOx较低的区域,还原剂NH3供应不足,该区域脱硝效率限制在局部较低的NH3/NOx之下,从而导致整体脱硝效率下降。此外,NH3/NOx较高的区域,还原剂NH3未能充分反应,导致氨逃逸增大。

图3显示,总的NH3/NOx为0.8963,当NH3/NOx分布相对偏差超过2%时,脱硝效率就随偏差的增大而迅速下降。对比图2中结果可知,SCR反应器整体脱硝性能更高时,其对入口NH3/NOx分布的均匀性要求也更高。

综上所述,对于高效SCR脱硝系统设计而言,入口NH3/NOx分布均匀性对SCR反应器脱硝效率、氨逃逸及出口NOx分布等均有着至关重要的影响。为保证SCR反应器的整体性能,应尽可能提高催化剂前NOx和NH3的混合效果。

2.2 SCR反应器截面

当SCR反应器入口烟气条件及催化剂活性已知时,通过将反应器截面划分为若干区域,就能很好地预测反应器的脱硝性能及烟气参数分布不均匀性的极限值。本研究将SCR反应器入口及出口截面划分为对应的108区块,并假定每个区块都有均匀的互不相同的烟气速度、温度及NH3/NOx。

图4至图6分别给出了SCR反应器入口截面烟气速度、温度及NH3/NOx的分布情况。图7至图9则给出了SCR反应器出口截面脱硝效率、NOx浓度及氨逃逸分布情况。

  

图4 反应器入口烟气速度分布(Cv(速度)=10%)

  

图5 反应器入口烟气温度分布(Cv(温度)=1%)

  

图6 反应器入口烟气NH3/NOx分布(Cv(NH3/NOx)=2%)

  

图7 反应器出口脱硝效率分布

  

图8 反应器出口NOx浓度分布

  

图9 反应器出口氨逃逸分布

(1)入口烟气速度分布不均匀性对SCR反应器的性能影响不大。

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由图9可见,X1Y9区块氨逃逸最大,达到13 mg/m3,其原因在于：该区块烟气温度严重低于平均值,不利于脱硝反应的进行；且NH3/NOx较高,达到0.985。

总的来说,烟气速度低使得烟气停留时间增加,脱硝效率提高；NH3/NOx低于平均值则会降低氨逃逸水平。但还应加以重视的是烟气温度,对脱硝效率的影响最为显著。由此可知,SCR反应器脱硝性能是入口烟气速度、温度及NH3/NOx综合影响的结果。

十八洞村精准扶贫管理系统的特点可以概括为“六个精准”，即空间定位精准、贫困户信息精准、扶贫措施精准、大数据分析精准、统计精准、扶贫成效精准。具体如下：

3 结 论

本研究建立了SCR反应器三维模型,利用Fluent软件,通过UDF实现烟气组分因化学反应而发生的质量变化,从而模拟催化剂层复杂的脱硝反应,分别研究了反应器入口烟气速度、温度、NH3/NOx等对反应器性能的影响,得到如下结论：

由图7可见,SCR反应器脱硝效率在区块X2Y10中达到最大(98.14%),而在区块X1Y4中为最小(92.96%)。区块X1Y4脱硝效率最低的原因在于该区块中NH3/NOx最低,且烟气速度高于平均值,此外烟气温度低于平均温度7.8 ℃,不利于脱硝反应的进行。区块X2Y10脱硝效率最大的原因则在于该区块中NH3/NOx相对较高,且烟气速度低于平均值,同时烟气温度较平均值高8.5 ℃左右,更适宜脱硝反应的进行。

由图2和图3可见,NH3/NOx分布相对偏差对脱硝效率的影响较烟气速度分布相对偏差的影响更为明显,但均显著弱于温度分布相对偏差的影响。

事例2（图2）：“腾云河”2005年5月6日进港，航经二虎锚地在位1时突遇特大暴雨，凭着平时对岸线的熟悉，位2时转向船首对着缺口位置，就是坭洲头前导标，15分钟特大暴雨过后，船位3在导标线上。该轮项船长也竖起了大姆指。

(3)反应器入口烟气温度分布相对偏差大于2%时,其对反应器性能才有较大的影响,且随着温度分布相对偏差的增大,脱硝效率急剧降低；入口烟气温度分布不均匀性对反应器性能的影响较烟气速度及NH3/NOx的影响更为显著。

人员素质是保障工作人员自身安全和提升工程质量的最直接和最基本的因素，所以在公路工程的施工过程中，需要全面提升工作人员的素质。在具体的工作开展中，对一线施工人员的素质提升方式为让其了解安全事故引发的后果，并讲解如何对这些事故进行规避，经过长时间的培训后施工人员的安全意识自然会获得提升。对于现场监管人员，培训内容为让其了解各类安保设施的佩戴方式和方法，同时也要让其了解各类机械设备的故障表现形式，通过及时发现安全隐患的方式降低安全事故的发生几率。而对于技术人员，施工单位可以建设全面追责制度，并要求这类人员主动研究专业知识以规避工程安全事故，防止在公路的运行中发生问题。

女生笑着跟温衡打招呼，她只是礼貌性地点点头，陶小西让女生先回家。女生刚走，温衡也抬脚要走，却被陶小西一把拉住。

(4)SCR反应器脱硝性能是入口烟气速度、温度及NH3/NOx综合影响的结果。

模拟过程中SCR反应器入口烟气速度及NO均匀分布,同时分别设置入口面108区块的NH3浓度,并保持总的NH3/NOx不变。通过改变108区块的NH3浓度分布,以得到不同的NH3/NOx分布相对偏差。

父母应该引导孩子不要非常强烈地在乎细节上的对和错，因为对错往往是相对的。对于孩子做的事情，父母也不要总用对错来分析。

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[2] 李俊华,杨 恂,常化振,等.烟气催化脱硝关键技术研发及应用[M].北京：科学出版社,2015.

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本文将基于图像处理的思想引入到滚动轴承的故障特征提取中来,提出基于SNMF-SVDD的滚动轴承复合故障诊断.首先对滚动轴承的3种复合故障信号进行双谱分析,得到3种运行状态下的双谱时频图像.对时频图像进行SNMF进行分解,得到双谱时频图像的稀疏系数矩阵作为SVDD的训练及测试特征向量.通过实验验证了所述方法具有较高的分类精度.此外,为突出SNMF在双谱时频图像特征提取中的优越性,对比了基于NMF-SVDD的分类结果.结果证明所述方法具有高的分类精度.

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[8] 姚 杰.SCR燃煤烟气脱硝催化剂制备及脱硝系统的数值模拟[D].南京：东南大学,2014.

本文方法对局部成组偏好的处理方式是刚性的，若采用柔性方式处理，则有2种可能的方案：①在DSM和耦合矩阵中的特定构件对之间分别增加权重值和相似度值，其缺点是容易导致算法的病态收敛问题[8];②将特定的模块化驱动因素、构件及其之间的映射关系从DPM/MIM中抽取出来单独放入新矩阵，并将新矩阵的聚类准则作为多目标优化算法的额外优化目标。该方案使得多目标优化问题变为高维多目标优化问题，其缺点是大大增加了算法计算负担，且优化质量下降。

需要注意的是，以小龙虾为主、混养其他鱼类的混养方式，在主养滤食性、草食性鱼类的池塘，因为小龙虾与主养鱼类的食性、生活习性等几乎没有大的矛盾，因此，不需要因为主养小龙虾而大幅度减少鱼类的放养数量。

[9] 赵大周,王传奇,司风琪,等.选择性催化还原烟气脱硝系统速度场及组分分布对脱硝效率的影响[J].热力发电,2016,45(2):29-33.

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前期非洲猪瘟疫情防治工作取得的进展。主要是通过取缔泔水猪、限制生猪跨区域调运等途径，使得由餐厨剩余物喂猪引发的疫情由50%下降到34.3%，由生猪调运引发的疫情由35.3%下降到19.4%。

有时，由于不能理解说话者的意思或者对说话者的意思没有把握，译员有必要与说话者展开对话，以确认说话者的意思，但是事先要获得法庭的许可。下例中译员与被告的对话发生在法官指示被告做最后陈述之后。