(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210647428.X (22)申请日 2022.06.09 (71)申请人 西安热工 研究院有限公司 地址 710032 陕西省西安市碑林区兴庆路 136号 (72)发明人 董陈　何育东　郑金　王晓冰　 潘栋　罗志　敬小磊　王星　 杨世极　舒凯　尚桐　李淑宏　 徐晓涛　袁壮　杨晓刚　石磊　 (74)专利代理 机构 北京清亦华知识产权代理事 务所(普通 合伙) 11201 专利代理师 赵迪 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 30/13(2020.01)G06F 30/28(2020.01) B01D 53/86(2006.01) B01D 53/90(2006.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 119/06(2020.01) G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 烟道尿素 热解数值模拟方法 (57)摘要 本发明公开了一种烟道尿素热解数值模拟 方法， 所述模拟方法包括建立烟道几何模型； 建 立烟道数值模拟模型； 设定数值模拟模型边界条 件和收敛条件； 根据边界条件和收敛条件对数值 模拟模型进行模拟计算得出模拟计算结果。 本发 明的烟道尿素热解数值模拟方法， 可以提高尿素 在烟道内的热分解效率和系统的脱硝效率。 权利要求书2页 说明书8页 附图9页 CN 115238451 A 2022.10.25 CN 115238451 A 1.一种烟道尿素 热解数值模拟方法， 其特 征在于， 包括： 建立烟道几何模型； 建立烟道数值模拟模型； 设定所述数值模拟模型边界条件和收敛 条件； 根据所述 边界条件和收敛 条件对所述数值模拟模型进行模拟计算得 出模拟计算结果。 2.根据权利要求1所述的烟道尿素热解数值模拟方法， 其特征在于， 所述数值模拟模型 包括尿素 溶液蒸发模型， 所述尿素 溶液蒸发模型包括液相模型和气相模型。 3.根据权利要求2所述的烟道尿素 热解数值模拟方法， 其特 征在于， 所述液相模型为： 式中： Yu为尿素的质量分数， t为时间， mvap为尿素液滴蒸发质量， md为尿素液滴质量， 所述气相模型为： 式中： md为尿素液滴质量， mvap为尿素液滴蒸发质量， cp.d为液滴比热； cp.vap.ref为蒸发后 气相比热， t为时间， Dd为液滴直径； ρ g.ref蒸发后气相密度， Γg.ref为扩散系数， Sh*为舍 伍德数， BM为斯伯丁数， Tg为气体温度， Td为液滴温度， hvap为蒸发后气相焓值。 4.根据权利要求1所述的烟道尿素热解数值模拟方法， 其特征在于， 所述数值模拟模型 还包括尿素离散相模型， 根据拉格朗日坐法将尿素液体与尿素气相耦合形成所述尿素离散 相模型。 5.根据权利要求1所述的烟道尿素热解数值模拟方法， 其特征在于， 所述数值模拟模型 还包括尿素动力模型， 所述尿素动力模型的动力学 方程式包括： 水从尿素 溶液雾滴中蒸发出来： CO(NH2)2·xH2O(溶液)→CO(NH2)2(固或气)+xH2O， 尿素热解成氨气和异氰酸 CO(NH2)2(固或气) →HNCO(气)+NH3(气)， 异氰酸发生水解反应生成氨气 HNCO(气)+H2O(气)→NH3(气)+CO2(气)。 6.根据权利要求1所述的烟道尿素热解数值模拟方法， 其特征在于， 所述数值模拟模型 还包括反应 器模型， 所述反应 器模型为理想混合反应 器模型。 7.根据权利要求6所述的烟道尿素热解数值模拟方法， 其特征在于， 所述反应器模型中 包括质量控制方程和能量控制方程， 所述质量控制方程 为： 式中： m‑反应物质量流速/g ·s‑1， Yk‑第k种组分的质量分数， 一第k种组分反应器入 口处的质量分数， Wk‑第k种组分的生产速 率/mol·(m3·s)‑1， Wk‑第k种组分的摩尔质量/g · mol‑1， V‑反应器容积/m3， 所述能量控制方程 为：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115238451 A 2式中： hk‑第k种组分的比焓/J ·g‑1； ‑第k种组分反应器入口处的比焓/J ·g‑1； Q‑反应 器的散热速率/J ·s‑1。 8.根据权利要求1 ‑7中任一项所述的烟道尿素热解数值模拟方法， 其特征在于， 所述边 界条件包括烟气流速、 烟气温度、 烟气全压平均值、 尿素溶液浓度、 尿素溶液流量或尿素颗 粒粒径中至少一种， 所述收敛 条件为连续 性数值及组分浓度残差低于10‑6。 9.根据权利要求8所述的烟道尿素热解数值模拟方法， 其特征在于， 所述烟气流速为40 ～70m/s、 烟气温度为350℃～700℃、 烟气全压平均值为2000～4000Pa、 尿素溶液浓度为10 ～50％、 尿素 溶液流量为1～20kg/h、 尿素颗粒 粒径为10微米～120微米。 10.根据权利要求1所述的烟道尿素热解数值模拟方法， 其特征在于， 所述烟道尿素热 解数值模拟方法还包括将所述数值模拟结果与实验结果比对， 若 数值模拟结果与所述实验 结果误差值大于10％， 则调整边界条件的参数， 和 /或， 调整几何模型参数并重新进行数值 模拟计算。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115238451 A 3