ICS13.020.40 JB J88 备案号：58393—2017 中华人民共和国机械行业标准 JB/T131752017 燃煤烟气脱硝数值和物理模拟试验方法 Numerical and physical simulation methods for coal-fired flue gas denitration 2017-04-12发布 2018-01-01实施 中华人民共和国工业和信息化部发布 JB/T13175—2017 目 次 前言 1 范围 规范性引用文件 2 3 术语和定义 4试验方法 4.1总则.. 4.2数值模拟. 4.3物理模拟.. 5技术要求.. 5.1基本要求.. 5.2技术性能要求 6模拟试验报告， 附录A（资料性附录） 流场模拟试验报告 A.1 概述. A.2 初始设计方案数值模拟计算结果 A.3 优化设计方案模拟测试结果 A.4结论 A.5 附件 附录B（资料性附录） 截面测点分布 图B.1 截面测点分布图 表B.1 各测试项目的间距 JB/T13175—2017 前 言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 本标准由中国机械工业联合会提出。 本标准由机械工业环境保护机械标准化技术委员会（CMIF/TC7）归口。 本标准起草单位：浙江大学、蓝天环保设备工程股份有限公司、浙江天地环保工程有限公司、浙江 菲达环保科技股份有限公司、福建龙净环保股份有限公司、浙江浩普环保工程有限公司。 本标准主要起草人：吴卫红、高翔、张涌新、付智明、刘海蛟、袁伟锋、叶兴联、蒋善行、赵健、 张成健、文雯、苏传城。 本标准为首次发布。 JB/T13175—2017 燃煤烟气脱硝数值和物理模拟试验方法 1范围 本标准规定了燃煤烟气脱硝数值和物理模拟试验的术语和定义、试验方法、技术要求和模拟试 验报告。 本标准适用于燃煤烟气选择性催化还原法（SCR）脱硝需采用的数值和物理模拟试验方法。垃圾和 生物质燃烧、水泥行业及治金化工行业烟气（SCR）脱硝开展数值和物理模拟试验时可参考执行。 2规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T215092008燃煤烟气脱硝技术装备 GB50040动力机器基础设计规范 GB/T50087工业企业噪声控制设计规范 GB50236现场设备、工业管道焊接工程施工规范 GBZ1工业企业设计卫生标准 GBZ2.1工作场所有害因素职业接触限值第1部分：化学有害因素 HG/T20579.1工艺装置模型设计规定（附条文说明） HG/T20579.2工艺装置管道模型质量验收标准 3术语和定义 GB/T21509一2008界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 燃煤烟气脱硝数值和物理模拟试验 numericalandphysical simulationtestforcoal-firedfluegas denitration 流场模拟 用于优化燃煤烟气脱硝装置流场设计的方法，包括计算机数值模型计算和物理模型模拟试验 3.2 数值模型numericalmodel 根据实际燃煤烟气脱硝装置的几何尺寸与运行参数建模并采用离散数值方法对其流体力学控制方 程进行模拟和分析的计算模型。 3.3 物理模型physicalmodel 用于模拟实际燃煤烟气脱硝装置中烟气流动状况而搭建的以原型几何尺寸为基础按照一定比例缩 小的冷态模型。 3.4 均流装置currentdevice 使流体均匀分布的构件。 1 JB/T13175—2017 3.5 喷氨混合系统ammoniainjectionandmixingsystem 在SCR反应器前，将经空气稀释后的氨气喷入，并使其与烟气均匀混合的系统。 3.6 烟气流速偏差fluegasvelocityrelativestandarddeviation 在特定位置考察面的烟气速度分布的相对标准偏差。 3.7 烟气流向偏差flue gas velocity direction absolutedeviation 在特定位置考察面的烟气流向与该截面法线的夹角。 3.8 浓度偏差 concentrationrelativestandarddeviation NH,/NOx摩尔比分布的相对标准偏差。 3.9 烟气温度偏差 fluegastemperature absolutedeviation 烟气温度分布的绝对偏差。 3.10 相对标准偏差 relativestandarddeviation 标准偏差与计算结果算术平均值的比值，按公式（1）计算。 (x,-x)? > Cy ×100% （1) n-1 式中： C -相对标准偏差； X,——测试截面试验数据，如速度、浓度等； X 一测试截面试验数据平均值； 测试截面测点数。 4试验方法 4.1总则 4.1.1流场模拟宜采用数值模型计算结合物理模型试验的方法，并通过数值模型计算结果与物理模型 试验结果的相互校验，完善数值模型。 4.1.2带有均流装置的燃煤烟气脱硝装置的数值模型计算结果须进行物理模型试验验证。 4.1.3数值模型中可将烟气视为不可压缩牛顿流体，数值模型计算中催化剂可直接计算亦可采用多孔 介质模型代替；物理模型应与原型几何相似，在设计试验工况范围内应保持物理模型中气流运动状态进 入第二自模化区。 4.1.4按烟气流向顺序，模型范围应包括省煤器下部、省煤器出口至反应器入口连接烟道、反应器、 反应器出口至空气预热器连接烟道等部分。 4.1.5测试截面应包括省煤器出口、喷氨混合系统上游及下游、反应器入口、第一层催化剂入口、最 后一层催化剂出口、空气预热器入口位置等。其中应重点考察第一层催化剂入口处的截面位置。第一层 催化剂入口处技术要求如下： 烟气流速偏差不大于15%； 2 JB/T13175—2017 ——烟气流向偏差不大于10°； 一浓度偏差不大于5%； 一烟气温度偏差不超出土15℃。 4.1.6数值模拟结果应与物理模型中相应测试截面结果对比。 4.1.7投影面积小于烟道截面积5%或尺寸小于150mm的结构构件可不在模型中体现。 4.1.8若喷氨系统采用格栅形式，为使数值和物理模拟结果能够扩展至全尺寸工程设计，模型中任何 单独的格栅分区的还原剂喷射量相对于均匀区域流量平均值上下浮动不超过20%。 4.1.9流场模拟试验报告格式参见附录A。 4.2数值模拟 4.2.1数值模拟应以烟道、喷氨混合系统、SCR反应器等设计资料为基础建立模型。数值模拟计算 时，各模拟参数偏差结果要求参见4.1.5。 4.2.2数值模型计算单元数宜大于300万，喷氨混合系统区域网格应加密。规则区域宜采用结构网格， 非规则区域可采用混合网格或者非结构网格。 4.2.3数值模拟计算时需充分考虑其边界条件，数值模型入口处的流场分布宜根据实测数据，采用用 户自定义函数对省煤器入口设定流场初始边界条件。若无数值模型入口处流场分布实测数据，则一般假 设在数值模型入口处烟气流速、烟气温度和NO.浓度分布是均匀的。 4.2.4数值模拟控制方程收敛条件：温度参数计算能量方程残差应小于1×10，其他参数连续性方程 与动量方程计算残差应小于1×103。 4.2.5当数值模拟计算收敛后，应对数值模型进、出口质量流量进行比较。进口与出口间的质量流量 偏差应不超过0.5%。 4.2.6应至少对系统的满负荷工况和最低稳燃负荷工况进行数值模拟，其他中间工况可视情况决定是 否进行模拟。 4.2.7数值模拟结果至少应包括系统压降、第一层催化剂入口上方1000mm以内的某截面速度分布、 浓度分布和温度分布、空气预热器入口处速度分布的情况，报告格式参见附录A。 4.3物理模拟 4.3.1物理模型应以烟道、喷氨混合系统、SCR反应器等的详细设计资料为基础，物理模拟结果偏差 要求参见4.1.5。 4.3.2物理模型与原型尺寸的比例宜不小于1：15，在设计试验工况范围内应保持物理模型中气流运动 状态进入第二自模化区。物理模型设计、安装、制作等应符合GB50236、HG/T20579.1和HG/T20579.2 的规定。 面积应不小于4.8×10°mm²，物理模型整体漏风率应小于3%。 4.3.4物理模型主体宜采用透明材料制作。 4.3.5物理模型中流体流动状态可采用测流丝、烟雾或软木屑喷射来呈现,并进行拍摄记录。 4.3.6流速测量可采用热线风速仪或皮托管等仪器；压力测量可采用皮托管、微压计等仪器；浓度测 量可采用烟气分析仪。 4.3.7截面测点分布参见附录B，SCR反应器截面处测点数量不少于80个；喷氨混合系统入口截面处 测点数量不少于40个。 4.3.8浓度分布情况应使用合适的示踪气体来进行测试。检测面上的示踪气体平均浓度不应小于所采 用烟气分析仪分辨率的10倍。实验室内有害气体接触限值应符合GBZ2.1的要求。 4.3.9物理模型试验中应进行积灰试验，可采用观察、拍照、摄像等手段记录烟道中的灰分沉降。 3 JB/T131752017 4.3.10模拟试验参数至少应包括：系统压降、喷氨混合系统入口处速度分布、第一层催化剂入口处速 度分布、浓度分布、空气预热器入口处速度分布等。 4.3.11还原剂氨浓度分布应通过引入合适的示踪气体来进行测试，示踪气体一般采用一氧化碳（CO） 或甲烷（CH4)。 5技术要求 5.1 基本要求 按照经规定程序批准的图样和设计文件要求，对燃煤烟气脱硝进行数值和物理模拟试验。数值和物 理模拟试验结果应符合GB/T21509的要求。 5.2技术性能要求 5