CN112426856A - 一种烟气脱硫流场模拟方法、***和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种烟气脱硫流场模拟方法、***和装置，方法包括：建立包括流场分布模板和对应结构调整方案的模板数据库；获取所述目标脱硫设备所在场地的气象数据，结合气象数据并基于目标脱硫设备的结构尺寸建立流场模型；基于目标脱硫***和设备的预期运行条件和烟气情况，模拟烟气通道内预设段的流场分布，并生成当前流场分布图；判定当前流场分布图与任一流场分布模板的相似度达到相似度阈值，则输出与该流场分布模板相对应的结构调整方案，以便根据该结构调整方案调整目标脱硫***和设备的结构参数。基于流场模拟结果，对***和设备设计参数进行修正和优化，以使气、液两相流场更趋均匀化，气液接触更充分，提高了设备的反应效率。
Description
技术领域
本申请实施例涉及烟气脱硫技术领域，具体涉及一种烟气脱硫流场模拟方 法、***和装置。
背景技术
我国是世界上最大的煤炭消费国，煤炭占一次性能源消费总量的70％左 右。而火电行业是SO2排放的主要来源，火电厂的SO2排放量占全部SO2排 放量的40％以上。自20世纪90年代以来，我国火电行业使用烟气脱硫技术对 SO2的排放进行控制，收到了良好的效果。基于石灰石-石膏的湿法脱硫工艺 因其技术成熟、脱硫效率高、吸收剂来源丰富、价格低廉、副产品可利用等特 点而得到了广泛应用，成为目前燃煤电厂烟气脱硫应用最普遍的方法。
而在烟气脱硫设备的运行过程中，如何评估烟道和吸收塔内的动态特性， 并基于流场模拟结果，对脱硫烟气***和设备设计参数进行修正和优化，从而 使得气、液两相流场更趋均匀化，气液接触更充分，以提高***和设备的反应 效率，就成为本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
为此，本申请实施例提供一种烟气脱硫流场模拟方法、***和装置，以至 少部分解决现有技术中烟气脱硫动态特性模拟困难的技术问题，从而基于流场 模拟结果，对设备设计参数进行修正和优化，以使气、液两相流场更趋均匀化， 气液接触更充分，以提高设备的反应效率。
为了解决上述技术问题，本申请实施例提供如下技术方案：
一种烟气脱硫流场模拟方法，所述方法包括：
建立包括流场分布模板和对应结构调整方案的模板数据库；
获取所述目标脱硫设备所在场地的气象数据，结合气象数据并基于目标脱 硫设备的结构尺寸建立流场模型；
基于目标脱硫设备的预期运行条件和烟气情况，模拟烟气通道内预设段的 流场分布，并生成当前流场分布图；
判定当前流场分布图与任一流场分布模板的相似度达到相似度阈值，则输 出与该流场分布模板相对应的结构调整方案，以便根据该结构调整方案调整目 标脱硫设备的结构参数；
判定当前流场分布图与任一流场分布模板的相似度达到相似度阈值，则根 据偏差值计算相应指标的结构调整数据，并形成新的结构调整方案，输出新的 结构调整方案，并更新所述数据库。
进一步地，所述方法还包括：
获取烟气通道内的所有障碍物截面数据，判定障碍物截面超过截面阈值， 则将超过截面阈值的所有障碍物作为障碍模拟数据；
将所述障碍物模拟数据作为当前流场分布图生成的参考值。
进一步地，所述基于目标脱硫***和设备的预期运行条件和烟气情况，模 拟烟气通道内预设段的流场分布，并生成当前流场分布图，具体包括以下至少 一者：
建立吸收塔入口烟道的流体动力模型，并基于其流体动力模型计算吸收塔 入口的速度离散偏差，若速度离散偏差大于15％，则在吸收塔上游段设置导流 板以调整流场；
建立烟气均流装置的流体动力模型，并基于其流体动力模型计算烟气均流 装置的速度离散偏差，若速度离散偏差大于15％时，则对烟气均流装置局部开 孔率进行调整或更换为异形烟气均流装置；
建立除雾器进口的流体动力模型，并基于其流体动力模型计算烟气均流装 置的速度离散偏差，若速度离散偏差大于15％，则调整喷淋层喷嘴的布置；
建立除雾器出口的流体动力模型，并基于其流体动力模型计算烟气均流装 置的速度离散偏差，若速度离散偏差大于15％，则在吸收塔出口弯头处设置导 流板调整流场。
进一步地，判定当前流场分布图与任一流场分布模板的相似度达到相似度 阈值，具体包括：
分别比对判定当前流场分布图与任一流场分布模板之间的流场边界相似 度、计算域相似度、计算域内的速度分布相似度、温度分布相似度、压力分布 相似度和浓度分布相似度；
判定各相似度条件中的至少80％的相似度达到阈值，则判定当前流场分布 图与任一流场分布模板的相似度达到相似度阈值。
进一步地，所述建立流场模型，具体包括：
根据流场边界范围内的烟气流动时湍流的情况，建立湍流模型；
针对于脱硫塔内的烟气均流装置、除雾器层压降，根据公式
建立多孔介质模型；
其中，Si为i方向上动量源项，Pa/m；μ为流动动力粘度，Pa·s；a为介质 渗透性；vi为i向速度分量，m/s；ρ为密度，kg/m3；C2为内部阻力因子，1/m。
进一步地，所述速度离散偏差利用以下公式计算得到：
其中：
其中，Cv为标准偏差系数；σ为标准偏差；
为平均值。
本发明还提供一种烟气脱硫流场模拟***，所述***包括：
模板数据库生成单元，用于建立包括流场分布模板和对应结构调整方案的 模板数据库；
流场模型生成单元，用于获取所述目标脱硫设备所在场地的气象数据，结 合气象数据并基于目标脱硫设备的结构尺寸建立流场模型；
流程分布图生成单元，用于基于目标脱硫设备的预期运行条件和烟气情 况，模拟烟气通道内预设段的流场分布，并生成当前流场分布图；
历史数据比对单元，用于判定当前流场分布图与任一流场分布模板的相似 度达到相似度阈值，则输出与该流场分布模板相对应的结构调整方案，以便根 据该结构调整方案调整目标脱硫设备的结构参数；
调整方案输出单元，用于判定当前流场分布图与任一流场分布模板的相似 度达到相似度阈值，则根据偏差值计算相应指标的结构调整数据，并形成新的 结构调整方案，输出新的结构调整方案，并更新所述数据库。
进一步地，所述***还包括障碍物模型生成单元，用于：
获取烟气通道内的所有障碍物截面数据，判定障碍物截面超过截面阈值， 则将超过截面阈值的所有障碍物作为障碍模拟数据；
将所述障碍物模拟数据作为当前流场分布图生成的参考值。
本发明还提供一种烟气脱硫流场模拟装置，所述装置包括：数据采集装置、 处理器和存储器；
所述数据采集装置用于采集数据；所述存储器用于存储一个或多个程序指 令；所述处理器，用于执行一个或多个程序指令，用以执行如上所述的方法。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机存储介质中包含一个 或多个程序指令，所述一个或多个程序指令用于执行如上所述的方法。
本发明所提供的烟气脱硫流场模拟方法、***和装置，根据流场数值模拟 结果，提供目标***和设备的改进方案，并将气象条件融合在流场模型的生成 过程中，考虑到了现场环境因素对建模准确性的影响；并且，当输出设备改进 方案时，充分调去历史数据，通过与历史数据的比对结果，更加方便的得到改 进方案，从而在设计阶段即对脱硫预洗塔和吸收塔出入口烟气偏流、关键截面 的流速分布不能达到要求、预洗塔入口烟道积石膏等问题的及时解决，解决了 现有技术中烟气脱硫动态特性模拟困难的技术问题，从而基于流场模拟结果， 对设备设计参数进行修正和优化，以使气、液两相流场更趋均匀化，气液接触更充分，提高了设备的反应效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对 实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下 面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创 造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内 容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条 件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调 整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明 所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
图1为本发明所提供的烟气脱硫流场模拟方法一种具体实施方式的流程 图；
图2为一个示例中设备原始布置的外形示意图；
图3为本发明所提供的烟气脱硫流场模拟方法***一种具体实施方式的 结构示意图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由 本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的 实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例， 都属于本发明保护的范围。
在一种具体实施方式中，如图1所示，本发明所提供的烟气脱硫流场模拟 方法，包括以下步骤：
S100：建立包括流场分布模板和对应结构调整方案的模板数据库。在项目 设计优化过程中，每完成一个模拟项目，均会产生多个流场分布图，该流场分 布图可以为点图或者热图等形式，这个流场分布图中包含有项目进行过程中每 个节点下的流场模型情况，以及与相应流场模型对应的结构调整方案。例如， 在某个脱硫塔建设时，第一次建模产生第一流场分布图，通过该第一流场分布 图看出导流板设置位置过于靠前，则生成的调整方案为导流板后移10cm；调 整后再次建模并生成第二流场分布图，通过该分布图发现问题已经的得到解 决，则将上述第一流场分布图、第二流场分布图以及作为调整方案的导流板后移10cm建立一个数据包，并将数据包存储在数据库内。上述示例仅为参考示 例，其为了说明在历史活动中，会产生大量的数据包，这些数据包形成数据库。
S200：获取所述目标脱硫设备所在场地的气象数据，结合气象数据并基于 目标脱硫设备的结构尺寸建立流场模型。在实际工作过程中，脱硫设备所在地 区的气象数据，会对流场造成较大的影响；也就是说，当脱硫设备的结构尺寸 相同时，由于当地气温、风压和风速等气象数据不同，也会导致流场模型差异 较大，因此，引入气象数据，并结合脱硫设备的结构尺寸进行建模，能够显著 提高模型准确性。
其中，基于目标脱硫设备的预期运行条件和烟气情况，模拟烟气通道内预 设段的流场分布，并生成当前流场分布图，具体包括以下至少一者：
建立吸收塔入口烟道的流体动力模型，并基于其流体动力模型计算吸收塔 入口的速度离散偏差，若速度离散偏差大于15％，则在吸收塔上游段设置导流 板以调整流场；
建立烟气均流装置的流体动力模型，并基于其流体动力模型计算烟气均流 装置的速度离散偏差，若速度离散偏差大于15％时，则对烟气均流装置局部开 孔率进行调整或更换为异形烟气均流装置；
建立除雾器进口的流体动力模型，并基于其流体动力模型计算烟气均流装 置的速度离散偏差，若速度离散偏差大于15％，则调整喷淋层喷嘴的布置；
建立除雾器出口的流体动力模型，并基于其流体动力模型计算烟气均流装 置的速度离散偏差，若速度离散偏差大于15％，则在吸收塔出口弯头处设置导 流板调整流场。
其中，在具备数据库的前提下，建立CFD模型(即流体力学模型)时， CFD模拟建立的是1：1的三维模型，图2为该工程原始布置的外形示意图， 图3为经过CFD优化设计后的最终布置的外形示意图。模型中包含了脱硫 塔，以及前后的配套烟道。脱硫所使用的吸收剂由喷淋层提供。根据该工程的 实际运行环境，对该***内烟气状况作如下假设和简化：(1)将烟气视为不 可压缩牛顿流体；(2)假设***入口处烟气速度以及温度分布均匀；(3)除雾器压降采用多孔介质进行模拟，产生一个与实际运行值相当的压力损失进行 模拟；(4)在CFD模型中安装改变流场的导流板，导流板的厚度相对烟道 尺寸较小，模拟时假设其厚度为零；(5)在CFD模型中忽略一些对流场影 响较小的内部构造(构架，梁等)；(6)包含所有对气液相混合有较大影响 的塔内构件；(7)喷淋层喷嘴为液相入口。
S300：基于目标脱硫设备的预期运行条件和烟气情况，模拟烟气通道内预 设段的流场分布，并生成当前流场分布图；当得到上述数字模型后，为了更加 直观的获取流程情况，也同时为了便于与历史分布图进行比对，需要生成当前 流场分布图。当前流程分布图与历史分布图之间有两种可能性，其一是，两者 相似度较高，达到了一定的相似度阈值，例如相似度达到80％以上，此时则触 发步骤S400；其二是，两者相似度较低，未达到预设的相似度阈值，例如相 似度仅有10％，此时则触发步骤S500。
判定当前流场分布图与任一流场分布模板的相似度是否达到相似度阈值， 具体可以包括以下步骤：
分别比对判定当前流场分布图与任一流场分布模板之间的流场边界相似 度、计算域相似度、计算域内的速度分布相似度、温度分布相似度、压力分布 相似度和浓度分布相似度；
判定各相似度条件中的至少80％的相似度达到阈值，则判定当前流场分布 图与任一流场分布模板的相似度达到相似度阈值。
S400：判定当前流场分布图与任一流场分布模板的相似度达到相似度阈 值，则输出与该流场分布模板相对应的结构调整方案，以便根据该结构调整方 案调整目标脱硫设备的结构参数。具体地，响应于当前流场分布图与某一历史 储存的流场分布模板具有高相似度，则直接调取出与该历史存储的流场分布模 板相对应的数据包中的结构调整方案，根据该调整方案对目标脱硫设备进行结 构调整即可，从而能够显著地提高反馈效率。
S500：判定当前流场分布图与任一流场分布模板的相似度达到相似度阈 值，则根据偏差值计算相应指标的结构调整数据，并形成新的结构调整方案， 输出新的结构调整方案，并更新所述数据库。也就是说，响应于当前流场分布 图与历史储存的流场分布模板相似度较低，则缺少能够借鉴的调整方案，需要 生成相应的调整方案，此时，在将调整方案输出的同时，可同步存储于数据库 内，以便更新数据库。
更为具体的是，在实际建模过程中，通常会对不同负荷的工况分别进行模 拟试验。在一个示例性的使用场景中，对吸收塔内的气液两相及塔内设备进行 不同负荷(50％、75％以及100％工况)下的流场模拟试验，该流场模拟用于 评估吸收塔内气、液两相的动态特性，并指导吸收塔内部设备的设计修正与优 化，从而使气、液两相流场更趋均匀化，气液接触更充分，提高塔内介质的反 应效率。则该示例中，数字流场模拟范围是从引风机出口原烟道到吸收塔入口， 及吸收塔出口至烟囱，包括塔内设备，含除雾器及支撑梁、喷淋层及支撑梁(包 括喷嘴等)、烟气均流装置及支撑梁、氧化空气管及吸收塔搅拌器。模拟出吸 收塔浆池及其搅动、喷淋层的浆液喷淋效果，同时要求相关断面的速度离散偏 差(CV)不大于15％，若达不到该要求，应提供修改采取的措施(如导流板 设置，吸收塔喷淋层布置，喷嘴布置、增加喷淋层辅助件闭环等)。通过对进 入吸收塔内介质的模拟及修正，确保流场更均匀，并提供最终流场模拟报告， 并包括以下部位的流场模拟截面：吸收塔入口，烟气均流装置入口与出口，吸 收塔各喷淋层的出入口，喷嘴，吸收塔除雾器入口与出口，吸收塔出口，烟囱 入口及吸收塔本体浆液搅动。
也就是说，首先进行烟气均流装置CFD模拟；烟气经烟气均流装置均布 后，吸收塔截面的速度离散偏差应小于15％，以保证烟气与浆液充分接触，而 无偏流发生。经过CFD模拟后，若速度离散偏差(CV)大于15％时，需对烟 气均流装置局部开孔率进行调整，必要时采用异形均布装置，以保证吸收塔截 面的速度离散偏差小于15％。然后进行除雾器进口CFD模拟；对于高效除雾 器，入口流场分布将直接影响了除雾的效果，除雾器入口截面速度离散偏差应 小于15％，以保证除雾器的性能。除雾器入口截面的流场与喷淋层的布置有直接关系，经过CFD模拟后，若速度离散偏差(CV)大于15％时，应调整喷淋 层喷嘴的布置，以保证除雾器入口的流场均匀分布。必要时，适当加大喷淋层 到除雾器的距离，以保证吸收塔截面的速度离散偏差小于15％。再进行喷淋层 辅助件闭环模拟，提供喷淋层辅助件闭环的设置位置、设置宽度的建议。
其中，所述速度离散偏差利用以下公式计算得到：
其中：
式中，Cv为标准偏差系数；σ为标准偏差；
为平均值。
进一步地，所述方法还包括：
获取烟气通道内的所有障碍物截面数据，判定障碍物截面超过截面阈值， 则将超过截面阈值的所有障碍物作为障碍模拟数据；
将所述障碍物模拟数据作为当前流场分布图生成的参考值。
在上述具体实施方式中，所述建立流场模型，具体包括：
根据流场边界范围内的烟气流动时湍流的情况，建立湍流模型；
针对于脱硫塔内的烟气均流装置、除雾器层压降，根据公式
建立多孔介质模型；
其中，Si为i方向上动量源项，Pa/m；μ为流动动力粘度，Pa·s；a为介质 渗透性；vi为i向速度分量，m/s；ρ为密度，kg/m3；C2为内部阻力因子，1/m。
在脱硫设备的运行过程中，由于存在高温反应，可能存在发生火灾的风险， 为了在后续生产中规避该风险，该方法还包括以下步骤：
实时获取流场各处的当前温度；
基于当前温度生成当前温度热图；
将当前温度热图与温度阈值热图重叠比对，当至多一处的当前温度热度提 示的温度高于温度阈值，则输出预警信号，并开始高温计时；
当高温计时达到10s时，当前温度仍高于温度阈值，或者当前温度在计时 过程中持续升高，则发出火警预警信号，并同时发出火警推送。
在上述具体实施方式中，本发明所提供的烟气脱硫流场模拟方法，根据流 场数值模拟结果，提供目标***和设备的改进方案，并将气象条件融合在流场 模型的生成过程中，考虑到了现场环境因素对建模准确性的影响；并且，当输 出设备改进方案时，充分调去历史数据，通过与历史数据的比对结果，更加方 便的得到改进方案，从而在设计阶段即对脱硫预洗塔和吸收塔出入口烟气偏 流、关键截面的流速分布不能达到要求、预洗塔入口烟道积石膏等问题的及时 解决，解决了现有技术中烟气脱硫动态特性模拟困难的技术问题，从而基于流 场模拟结果，对设备设计参数进行修正和优化，以使气、液两相流场更趋均匀化，气液接触更充分，提高了设备的反应效率。
除了上述方法，本发明还提供一种基于该方法的烟气脱硫流场模拟***， 如图3所示，所述***包括：
模板数据库生成单元100，用于建立包括流场分布模板和对应结构调整方 案的模板数据库；在项目承接过程中，每完成一个模拟项目，均会产生多个流 场分布图，该流场分布图可以为点图或者热图等形式，这个流场分布图中包含 有项目进行过程中每个节点下的流场模型情况，以及与相应流场模型对应的结 构调整方案。例如，在某个脱硫塔建设时，第一次建模产生第一流场分布图， 通过该第一流场分布图看出导流板设置位置过于靠前，则生成的调整方案为导 流板后移10cm；调整后再次建模并生成第二流场分布图，通过该分布图发现 问题已经的得到解决，则将上述第一流场分布图、第二流场分布图以及作为调整方案的导流板后移10cm建立一个数据包，并将数据包存储在数据库内。上 述示例仅为参考示例，其为了说明在历史活动中，会产生大量的数据包，这些 数据包形成数据库。
流场模型生成单元200，用于获取所述目标脱硫设备所在场地的气象数 据，结合气象数据并基于目标脱硫设备的结构尺寸建立流场模型；在实际工作 过程中，脱硫设备所在地区的气象数据，会对流场造成较大的影响；也就是说， 当脱硫设备的结构尺寸相同时，由于当地气温、风压和风速等气象数据不同， 也会导致流场模型差异较大，因此，引入气象数据，并结合脱硫设备的结构尺 寸进行建模，能够显著提高模型准确性。
流程分布图生成单元300，用于基于目标脱硫设备的预期运行条件和烟气 情况，模拟烟气通道内预设段的流场分布，并生成当前流场分布图；当得到上 述数字模型后，为了更加直观的获取流程情况，也同时为了便于与历史分布图 进行比对，需要生成当前流场分布图。当前流程分布图与历史分布图之间有两 种可能性，其一是，两者相似度较高，达到了一定的相似度阈值，例如相似度 达到80％以上，此时则触发历史数据比对单元的控制策略；其二是，两者相似 度较低，未达到预设的相似度阈值，例如相似度仅有10％，此时则触发步骤调 整方案输出单元的控制策略。
历史数据比对单元400，用于判定当前流场分布图与任一流场分布模板的 相似度达到相似度阈值，则输出与该流场分布模板相对应的结构调整方案，以 便根据该结构调整方案调整目标脱硫设备的结构参数；具体地，响应于当前流 场分布图与某一历史储存的流场分布模板具有高相似度，则直接调取出与该历 史存储的流场分布模板相对应的数据包中的结构调整方案，根据该调整方案对 目标脱硫设备进行结构调整即可，从而能够显著地提高反馈效率。
调整方案输出单元500，用于判定当前流场分布图与任一流场分布模板的 相似度达到相似度阈值，则根据偏差值计算相应指标的结构调整数据，并形成 新的结构调整方案，输出新的结构调整方案，并更新所述数据库。也就是说， 响应于当前流场分布图与历史储存的流场分布模板相似度较低，则缺少能够借 鉴的调整方案，需要生成相应的调整方案，此时，在将调整方案输出的同时， 可同步存储于数据库内，以便更新数据库。
进一步地，所述***还包括障碍物模型生成单元600，用于：
获取烟气通道内的所有障碍物截面数据，判定障碍物截面超过截面阈值， 则将超过截面阈值的所有障碍物作为障碍模拟数据；
将所述障碍物模拟数据作为当前流场分布图生成的参考值。
在上述具体实施方式中，本发明所提供的烟气脱硫流场模拟***，根据流 场数值模拟结果，提供目标设备的改进方案，并将气象条件融合在流场模型的 生成过程中，考虑到了现场环境因素对建模准确性的影响；并且，当输出设备 改进方案时，充分调去历史数据，通过与历史数据的比对结果，更加方便的得 到改进方案，从而在设计阶段即对脱硫预洗塔和吸收塔出入口烟气偏流、关键 截面的流速分布不能达到要求、预洗塔入口烟道积石膏等问题的及时解决，解 决了现有技术中烟气脱硫动态特性模拟困难的技术问题，从而基于流场模拟结 果，对设备设计参数进行修正和优化，以使气、液两相流场更趋均匀化，气液接触更充分，提高了设备的反应效率。
基于相同的技术构思，本申请实施例还提供了一种烟气脱硫流场模拟装 置，所述装置包括：数据采集装置、处理器和存储器；所述数据采集装置用于 采集数据；所述存储器用于存储一个或多个程序指令；所述处理器，用于执行 一个或多个程序指令，用以执行如上所述的方法。
基于相同的技术构思，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质， 所述计算机存储介质中包含一个或多个程序指令，所述一个或多个程序指令用 于执行如上所述的方法。
本说明书中上述方法的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之 间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的 不同之处。相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
需要说明的是，尽管在附图中以特定顺序描述了本发明方法的操作，但这 并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所 示的操作才能实现期望的结果。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个 步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。
虽然本申请提供了如实施例或流程图的方法操作步骤，但基于常规或者无 创造性的手段可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅 仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的装 置或客户端产品执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并 行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境，甚至为分布式数据处理环 境)。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含， 从而使得包括一系列要素的过程、方法、产品或者设备不仅包括那些要素，而 且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、产品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，并不排除在包括所述要素的 过程、方法、产品或者设备中还存在另外的相同或等同要素。
上述实施例阐明的单元、装置或模块等，具体可以由计算机芯片或实体实 现，或者由具有某种功能的产品来实现。为了描述的方便，描述以上装置时以 功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本申请时可以把各模块的功能在同 一个或多个软件和/或硬件中实现，也可以将实现同一功能的模块由多个子模 块或子单元的组合实现等。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如， 所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方 式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可 以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性， 机械或其它的形式。
本领域技术人员也知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现控制器以 外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制器以逻辑门、开关、专 用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因 此这种控制器可以被认为是一种硬件部件，而对其内部包括的用于实现各种功 能的装置也可以视为硬件部件内的结构。或者甚至，可以将用于实现各种功能 的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例 如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的 例程、程序、对象、组件、数据结构、类等等。也可以在分布式计算环境中实 践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设 备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的 本地和远程计算机存储介质中。
通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本 申请可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申 请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形 式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、 光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，移动终 端，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例或者实施例的某些部分 所述的方法。
本说明书中的各个实施例采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相 似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之 处。本申请可用于众多通用或专用的计算机***环境或配置中。例如：个人计 算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器***、 基于微处理器的***、置顶盒、可编程的电子设备、网络PC、小型计算机、 大型计算机、包括以上任何***或设备的分布式计算环境等等。
以上所述的具体实施例，对本申请的目的、技术方案和有益效果进行了进 一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本申请的具体实施例而已，并不 用于限定本申请的保护范围，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、 等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种烟气脱硫流场模拟方法，其特征在于，所述方法包括：
建立包括流场分布模板和对应结构调整方案的模板数据库；
获取所述目标脱硫设备所在场地的气象数据，结合气象数据并基于目标脱硫设备的结构尺寸建立流场模型；
基于目标脱硫设备的预期运行条件和烟气情况，模拟烟气通道内预设段的流场分布，并生成当前流场分布图；
判定当前流场分布图与任一流场分布模板的相似度达到相似度阈值，则输出与该流场分布模板相对应的结构调整方案，以便根据该结构调整方案调整目标脱硫设备的结构参数；
判定当前流场分布图与任一流场分布模板的相似度达到相似度阈值，则根据偏差值计算相应指标的结构调整数据，并形成新的结构调整方案，输出新的结构调整方案，并更新所述数据库。
2.如权利要求1所述的烟气脱硫流场模拟方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取烟气通道内的所有障碍物截面数据，判定障碍物截面超过截面阈值，则将超过截面阈值的所有障碍物作为障碍模拟数据；
将所述障碍物模拟数据作为当前流场分布图生成的参考值。
3.如权利要求1所述的烟气脱硫流场模拟方法，其特征在于，所述基于目标脱硫设备的预期运行条件和烟气情况，模拟烟气通道内预设段的流场分布，并生成当前流场分布图，具体包括以下至少一者：
建立吸收塔入口烟道的流体动力模型，并基于其流体动力模型计算吸收塔入口的速度离散偏差，若速度离散偏差大于15％，则在吸收塔上游段设置导流板以调整流场；
建立烟气均流装置的流体动力模型，并基于其流体动力模型计算烟气均流装置的速度离散偏差，若速度离散偏差大于15％时，则对烟气均流装置局部开孔率进行调整或更换为异形烟气均流装置；
建立除雾器进口的流体动力模型，并基于其流体动力模型计算烟气均流装置的速度离散偏差，若速度离散偏差大于15％，则调整喷淋层喷嘴的布置；
建立除雾器出口的流体动力模型，并基于其流体动力模型计算烟气均流装置的速度离散偏差，若速度离散偏差大于15％，则在吸收塔出口弯头处设置导流板调整流场。
4.如权利要求1所述的烟气脱硫流场模拟方法，其特征在于，判定当前流场分布图与任一流场分布模板的相似度达到相似度阈值，具体包括：
分别比对判定当前流场分布图与任一流场分布模板之间的流场边界相似度、计算域相似度、计算域内的速度分布相似度、温度分布相似度、压力分布相似度和浓度分布相似度；
判定各相似度条件中的至少80％的相似度达到阈值，则判定当前流场分布图与任一流场分布模板的相似度达到相似度阈值。
5.如权利要求1所述的的烟气脱硫流场模拟方法，其特征在于，所述建立流场模型，具体包括：
根据流场边界范围内的烟气流动时湍流的情况，建立湍流模型；
针对于脱硫塔内的烟气均流装置、除雾器层压降，根据公式
建立多孔介质模型；
其中，Si为i方向上动量源项，Pa/m；μ为流动动力粘度，Pa·s；α为介质渗透性；vi为i向速度分量，m/s；ρ为密度，kg/m3；C2为内部阻力因子，1/m。
6.如权利要求1所述的的烟气脱硫流场模拟方法，其特征在于，所述速度离散偏差利用以下公式计算得到：
其中：
其中，Cν为标准偏差系数；σ为标准偏差；
为平均值。
7.一种烟气脱硫流场模拟***，其特征在于，所述***包括：
模板数据库生成单元，用于建立包括流场分布模板和对应结构调整方案的模板数据库；
流场模型生成单元，用于获取所述目标脱硫设备所在场地的气象数据，结合气象数据并基于目标脱硫设备的结构尺寸建立流场模型；
流程分布图生成单元，用于基于目标脱硫设备的预期运行条件和烟气情况，模拟烟气通道内预设段的流场分布，并生成当前流场分布图；
历史数据比对单元，用于判定当前流场分布图与任一流场分布模板的相似度达到相似度阈值，则输出与该流场分布模板相对应的结构调整方案，以便根据该结构调整方案调整目标脱硫设备的结构参数；
调整方案输出单元，用于判定当前流场分布图与任一流场分布模板的相似度达到相似度阈值，则根据偏差值计算相应指标的结构调整数据，并形成新的结构调整方案，输出新的结构调整方案，并更新所述数据库。
8.如权利要求7所述的烟气脱硫流场模拟***，其特征在于，所述***还包括障碍物模型生成单元，用于：
获取烟气通道内的所有障碍物截面数据，判定障碍物截面超过截面阈值，则将超过截面阈值的所有障碍物作为障碍模拟数据；
将所述障碍物模拟数据作为当前流场分布图生成的参考值。
9.一种烟气脱硫流场模拟装置，其特征在于，所述装置包括：数据采集装置、处理器和存储器；
所述数据采集装置用于采集数据；所述存储器用于存储一个或多个程序指令；所述处理器，用于执行一个或多个程序指令，用以执行如权利要求1-6任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质中包含一个或多个程序指令，所述一个或多个程序指令用于执行如权利要求1-6任一项所述的方法。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113941251A (zh) * | 2021-11-08 | 2022-01-18 | 西安热工研究院有限公司 | 一种烟气脱硝流场模拟校核方法和*** |
| CN114880943A (zh) * | 2022-05-24 | 2022-08-09 | 安及义实业（上海）有限公司 | 一种基于数据库的生物反应器设计方法及*** |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040084352A1 (en) * | 2002-10-31 | 2004-05-06 | Meier Paul F. | Desulfurization system with enhanced fluid/solids contacting in a fluidized bed regenerator |
| CN101393583A (zh) * | 2008-10-30 | 2009-03-25 | 重庆大学 | 烟气脱硝***辅助设计*** |
| WO2014124035A1 (en) * | 2013-02-06 | 2014-08-14 | The Trustees Of Princeton University | Methods of separating molecules |
| US20160017206A1 (en) * | 2013-03-01 | 2016-01-21 | The Regents Of The University Of California | Methods for immediate souring control in gases or fluids produced from sulfidogenic reservoir systems |
| CN106709127A (zh) * | 2015-11-12 | 2017-05-24 | 国际商业机器公司 | 利用cfd和卫星数据提取污染排放源 |
| CN107145668A (zh) * | 2017-05-05 | 2017-09-08 | 国网冀北电力有限公司电力科学研究院 | 发电厂烟气污染物排放对区域大气雾霾的评价方法及装置 |
| CN108187493A (zh) * | 2018-03-02 | 2018-06-22 | 上海电气电站环保工程有限公司 | 一种降低scr脱硝装置压损的烟道结构优化设计方法 |
| WO2019053197A1 (de) * | 2017-09-14 | 2019-03-21 | HUGO PETERSEN GmbH | Berieselungssystem |
| CN110929460A (zh) * | 2019-11-29 | 2020-03-27 | 福建龙净环保股份有限公司 | 用于脱硫废水零排放烟道蒸发工艺的流场优化方法及*** |
-
2020
- 2020-10-30 CN CN202011195211.7A patent/CN112426856B/zh active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040084352A1 (en) * | 2002-10-31 | 2004-05-06 | Meier Paul F. | Desulfurization system with enhanced fluid/solids contacting in a fluidized bed regenerator |
| CN101393583A (zh) * | 2008-10-30 | 2009-03-25 | 重庆大学 | 烟气脱硝***辅助设计*** |
| WO2014124035A1 (en) * | 2013-02-06 | 2014-08-14 | The Trustees Of Princeton University | Methods of separating molecules |
| US20160017206A1 (en) * | 2013-03-01 | 2016-01-21 | The Regents Of The University Of California | Methods for immediate souring control in gases or fluids produced from sulfidogenic reservoir systems |
| CN106709127A (zh) * | 2015-11-12 | 2017-05-24 | 国际商业机器公司 | 利用cfd和卫星数据提取污染排放源 |
| CN107145668A (zh) * | 2017-05-05 | 2017-09-08 | 国网冀北电力有限公司电力科学研究院 | 发电厂烟气污染物排放对区域大气雾霾的评价方法及装置 |
| WO2019053197A1 (de) * | 2017-09-14 | 2019-03-21 | HUGO PETERSEN GmbH | Berieselungssystem |
| CN108187493A (zh) * | 2018-03-02 | 2018-06-22 | 上海电气电站环保工程有限公司 | 一种降低scr脱硝装置压损的烟道结构优化设计方法 |
| CN110929460A (zh) * | 2019-11-29 | 2020-03-27 | 福建龙净环保股份有限公司 | 用于脱硫废水零排放烟道蒸发工艺的流场优化方法及*** |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113941251A (zh) * | 2021-11-08 | 2022-01-18 | 西安热工研究院有限公司 | 一种烟气脱硝流场模拟校核方法和*** |
| CN114880943A (zh) * | 2022-05-24 | 2022-08-09 | 安及义实业（上海）有限公司 | 一种基于数据库的生物反应器设计方法及*** |
| CN114880943B (zh) * | 2022-05-24 | 2023-02-03 | 安及义实业（上海）有限公司 | 一种基于数据库的生物反应器设计方法及*** |
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