煙氣脫硝SCR氨噴射系統(tǒng)調整效果評估

以某火電廠氨噴射系統(tǒng)(AIG)改造為例,通過數(shù)值模擬計算,對AIG調整方案的效果進行了評估.結果表明將AIG改為具備雙向調節(jié)功能后,有利于氨的均勻分配,對于煙氣流速不均具有更好的適應性.脫硝反應器出口截面NOx分布相對標準偏差由40%降低至15%以內.可改善脫硝裝置噴氨合理性,一定程度上延長催化劑使用壽命,消除反應器出口氨逃逸濃度局部過高的現(xiàn)象,降低了下游空氣預熱器硫酸氫銨(ABS)腐蝕的風險,對火電廠實現(xiàn)NOx超低排放具有一定貢獻.

SCR脫硝技術的核心是催化劑和氨噴射混合系統(tǒng).氨噴射混合系統(tǒng)設計的優(yōu)劣和實際運行中噴氨的合理性對脫硝裝置的運行效果影響明顯。催化劑入口截面的NH3/NO摩爾比及其分布.決定了反應器出口的NOx和氨逃逸濃度分布，并影響到整體脫硝效率和下游設備的硫酸氫銨堵塞程度。

NOx與NH3在頂層催化劑入口的分布均勻性，取決于噴氨格柵上游的NOx分布、煙氣流速分布、噴氨流量分配、靜態(tài)混合器的煙氣擾動強度及混合距離等。常見的氨噴射系統(tǒng)(AIG)氨噴射與混合裝置主要有3類：格柵式AIG、混合型AIG及渦流型AIG，這3類氨噴射系統(tǒng)各具優(yōu)勢和適應范圍。對于脫硝工程中氨/煙氣混合距離足夠長時，幾種氨噴射技術均能滿足要求。

SCR裝置在設計階段通過CFD數(shù)值模擬.對反應器入口煙道、導流板、噴氨格柵、靜態(tài)混合器及整流裝置等進行整體優(yōu)化設計，最終使進入頂層催化劑的煙氣流場達到均勻分布的要求。

由于CFD數(shù)值模擬的邊界條件是假設進入AIG上游脫硝入口煙氣參數(shù)分布均勻.而脫硝裝置實際運行中AIG上游煙氣參數(shù)分布受鍋爐運行方式及煙道走向等因素影響.與實際運行時的煙氣分布存在偏差.需在運行過程中通過氨噴射系統(tǒng)支管上手動閥調整，進行噴氨流量分配的優(yōu)化調節(jié).但前提是氨噴射系統(tǒng)本身需具有良好的設計性能.滿足分區(qū)雙向調節(jié)功能。

1設備概況

某火電廠1000MW機組的煙氣脫硝SCR裝置隨鍋爐同期建設，現(xiàn)有氨噴射系統(tǒng)采用混合型AIG，每個反應器的AIG在入口豎直段煙道內沿爐寬方向設19只噴氨支管.每根支管上設置4個噴嘴，相應支管設有手動蝶閥以調節(jié)氨噴射流量，實現(xiàn)整個煙道截面上寬度方向的氨噴射流量分配，如圖1。

圖1調整前的AIG結構

但此AIG設計局限性在于不具有煙道深度方向的調節(jié)功能，調節(jié)功能單一.當SCR反應器入口NOx分配不均或噴氨不合理時，僅能通過前端AIG支管調門開度調整來實現(xiàn)反應器出口截面寬度方向的NOx均勻分布，無法改善反應器深度方向的噴氨流量調節(jié)。

根據(jù)現(xiàn)場噴氨優(yōu)化試驗結果，AIG調整前。在滿負荷下SCR反應器入口截面NOx分布相對均勻的情況下，A、B反應器出口截面的NOx分布相對標準偏差分別為40.8%和42.1%.出口截面上的NOx濃度分布呈現(xiàn)出由后墻向前墻方向的階梯形分布。如圖2所示。

圖2：SCR出口截面NOx分布

反應器出口截面NOx分布偏差過大由上游AIG噴氨不合理所致.此與現(xiàn)有AIG結構的單向調節(jié)局限性有關.即通過噴氨優(yōu)化調整試驗只能改善反應器寬度方向的NOx分布均勻性，無法實現(xiàn)深度方向的噴氨量調節(jié)。因此有必要對現(xiàn)有氨噴射系統(tǒng)進行改造.以提高SCR裝置的脫硝效果。

2調整方案模擬研究

根據(jù)前述試驗測得的SCR反應器出口NOx分布結果.分析現(xiàn)有混合型AIG的設計局限性(如圖3所示)，電廠委托原SCR廠家對現(xiàn)有AIG結構進行了調整。新的AIG噴氨支管設計除了橫向分區(qū)外.將橫向中的每一區(qū)域在縱向設置為兩組(如圖4所示)。達到反應器深度方向可調節(jié)的目的.改造后氨噴射系統(tǒng)可實現(xiàn)噴氨流量在整個SCR入口截面的雙向調節(jié)功能。

圖3調整前單組噴氨管路結構

圖4調整后單組噴氨管路結構

針對SCR脫硝廠家提出的AIG調整方案，借助CFD數(shù)值模擬手段對設計方案進行評估.通過對調整前后單個噴氨管路中氨壓力分布、流線分布，AIG下游入口煙道截面及首層催化劑入口截面的NH3濃度分布及流線分布對比分析，對AIG調整結果進行數(shù)值模擬計算，評估調整方案的可行性及效果。

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