大型燃煤機(jī)組SCR脫硝系統(tǒng)優(yōu)化

北極星環(huán)保網(wǎng)訊:江西某電廠660MW燃煤機(jī)組SCR系統(tǒng)氨逃逸嚴(yán)重，催化劑層老化迅速，空預(yù)器運(yùn)行短時(shí)間內(nèi)會(huì)堵塞。為了改善SCR系統(tǒng)氨逃逸問題和機(jī)組運(yùn)行可靠性，通過數(shù)值模擬的方法，結(jié)合物理模型速度場冷態(tài)實(shí)驗(yàn)及現(xiàn)場NOx濃度測試結(jié)果，建立脫硝系統(tǒng)三維模型，模擬了不同圓盤導(dǎo)流板安裝角度及不同噴氨方案下SCR系統(tǒng)流場分布。

對模擬結(jié)果進(jìn)行對比和分析，提出適當(dāng)調(diào)大圓盤導(dǎo)流板傾角和合理差異化調(diào)整各噴口噴氨參數(shù)的優(yōu)化方案，使第一層催化劑層入口處NH3濃度、NOx濃度和NH3/NOx分布都能很好地滿足設(shè)計(jì)和運(yùn)行要求，為大型燃煤機(jī)組SCR脫硝系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)整和運(yùn)行提供參考。

NOx嚴(yán)重危害人體健康，還是光化學(xué)煙霧和酸雨的主要誘因，而大氣氮氧化物污染物的主要來源是電站鍋爐燃煤排放。隨著新標(biāo)準(zhǔn)(GB 13223-2011)的實(shí)施，國家對火電廠NOx排放要求日趨嚴(yán)格。目前，控制NOx排放的主要措施有2種：燃燒控制和煙氣脫硝。非選擇性催化還原法SNCR和選擇性催化還原法SCR是當(dāng)下主要的煙氣脫硝方法。

因SCR脫硝技術(shù)脫硝效率比較高且運(yùn)行較可靠，在國內(nèi)外大型燃煤機(jī)組煙氣脫硝中應(yīng)用最為廣泛。然而，目前大型燃煤機(jī)組普遍存在因噴氨控制不準(zhǔn)確，SCR反應(yīng)器內(nèi)流場分布不均，催化劑層入口處NH3、NOx混合狀況不佳等原因造成的噴氨過量和大量氨逃逸的問題。

氨泄漏一方面會(huì)直接給電廠帶來經(jīng)濟(jì)損失，另一方面還會(huì)使催化劑老化，催化劑積灰減小催化面積，并導(dǎo)致空氣預(yù)熱器結(jié)渣，給電廠帶來間接經(jīng)濟(jì)損失，并帶來安全問題。

以江西某電廠660MW燃煤機(jī)組SCR脫硝系統(tǒng)為例，針對SCR脫硝系統(tǒng)氨逃逸嚴(yán)重和脫硝效率較低的問題，搭建SCR系統(tǒng)物理模型并在其上進(jìn)行速度場冷態(tài)實(shí)驗(yàn)，并對該機(jī)組進(jìn)行SCR出口和脫硫塔出口NOx濃度分布測試實(shí)驗(yàn)，依據(jù)以上實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，運(yùn)用FLUENT流體計(jì)算軟件模擬SCR反應(yīng)器內(nèi)的流場分布，分析不同圓盤導(dǎo)流板傾角和不同噴氨方案下SCR反應(yīng)器內(nèi)NH3和NOx的分布規(guī)律，給出SCR脫硝系統(tǒng)的優(yōu)化建議和方案。

1、冷態(tài)實(shí)驗(yàn)及NOx，濃度分布測試實(shí)驗(yàn)

1.1冷態(tài)實(shí)驗(yàn)

根據(jù)幾何尺寸相似準(zhǔn)則，按照1：12幾何相似比搭建了該機(jī)組SCR系統(tǒng)物理模型，模型主要由進(jìn)出口煙道、噴氨格柵煙氣/氨靜態(tài)混合器、導(dǎo)流板、反應(yīng)器主體以及整流器等組成。主體用有機(jī)玻璃搭建，由金屬支架支撐，通過鍍鋅板管道與一臺(tái)離心風(fēng)機(jī)相連，模擬煙氣的空氣由風(fēng)機(jī)鼓入，二氧化碳作為模擬氨氣的示蹤氣體通過由，個(gè)相互獨(dú)立的可調(diào)節(jié)控制區(qū)域組成的格柵噴入，SCR系統(tǒng)物理模型如圖1所示。

圖1反應(yīng)器物理模型

物理模型速度場冷態(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)果：在100%負(fù)荷下的速度場分布入口偏差Cv為14.%，經(jīng)過兩層催化劑層后，速度分布趨于均勻，出口速度場分布偏差Cv為9.17%，均在15%的良好分布的范圍之內(nèi)，可見SCR反應(yīng)器內(nèi)煙氣的速度分布比較均勻。

1.2 NOx濃度分布測試實(shí)驗(yàn)

依據(jù)國標(biāo)GB 13223-2001《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，筆者對該機(jī)組進(jìn)行了SCR出口和脫硫塔出口NOx濃度分布測試實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：噴氨系統(tǒng)投運(yùn)時(shí)，左、右兩側(cè)SCR反應(yīng)器出口截面處NOx濃度分布標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為24mg/Nm3和15mg/Nm3，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為23.1%和22.7%;而噴氨系統(tǒng)未投運(yùn)時(shí)，該截面處NOx濃度分布很均勻。

這證明了兩側(cè)SCR反應(yīng)器內(nèi)煙氣流場偏差很小，反應(yīng)器內(nèi)NOx濃度分布不均主要是由于噴氨系統(tǒng)的噴氨流量分布不合理所導(dǎo)致。這與物理模型速度場冷態(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)果是相符的。調(diào)整圓盤導(dǎo)流板的安裝角度和系統(tǒng)噴氨方案可以改善SCR反應(yīng)器內(nèi)NOx、NH3濃度分布和混合狀況.基于以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對不同導(dǎo)流板安裝角度以及不同噴氨方案下的SCR系統(tǒng)流場進(jìn)行了數(shù)值模擬，以指導(dǎo)SCR系統(tǒng)優(yōu)化。

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