烟气脱硝装置中,氨的扩散及与烟气的混合均匀程度是影响脱硝效率的关键因素之一,也是各个公司的核心技术所在。目前SCR主要的喷氨混合装置是喷氨格栅
通常设计喷氨格栅(AIG)是将烟道截面划分为若干个控制区域,每个控制区域有若干的喷射孔。喷氨格栅包括喷氨管道、支撑、配件和氨气分布装置等。设计时,喷氨格栅的位置及喷嘴形式是根据锅炉尾部烟道的布置情况,通过模拟流场试验来选择的。同时,应通过烟道设计的优化及加设烟气导流板,使进入SCR反应器的烟气气流保持均匀。喷氨格栅设计不当或烟气气流分布不均匀时,容易造成NOx和NH。
喷氨格栅设计不当或烟气气流分布不均匀时,容易造成NOx和NH3的混合及反应不均匀,不但影响脱硝效率及经济性,而且极易造成局部喷氨过量。脱硝装置投运前,应调整烟气气流的分布情况,调整各氨气喷嘴阀门的开度,使各氨气喷嘴流量与烟气中需还原的NOx含量相匹配,以免造成局部喷氨过量。
喷氨格栅主要优点: 模块化设计,便于运输安装; 在喷嘴上部设置扰流装置,进一步加大喷氨均匀性; 喷嘴具有防堵塞功能 横向、纵向喷射量均可调节,可控度高; 每一个喷氨格栅都针对具体项目做流场模拟分析,确保喷氨均匀
热态调试前,SCR出口NOx浓度大偏差为61.89%,平均偏差17.96%; 热态调试后,SCR出口NOx浓度大偏差为7.89%,平均偏差3.89 %; 经调试后,改善氨气烟气混合均匀度,提高催化剂利用率,调试前后每千克NOx氨耗量下降36.68%。 通过喷氨格栅(AIG)优化调整,出口NOx分布更均匀,更好的了脱硝效率;同时降低了氨耗量,减少运行成本,也降低了硫酸氢铵(ABS)形成的风险。
选择性催化还原技术是当前世界上脱氮主流工艺。火电厂大气污染物排放控制标准GB13223-2011的颁布使国内在短期内大面积投运SCR脱硝系统,相关学者[1-7]在流场、系统模拟方面也做了较多研究;但在运行优化方面前期缺乏积累,逐渐暴露出诸如效率不稳、空气预热器堵塞严重,甚至炉膛负压波动剧烈,不得不停炉吹扫等问题[8-11]。
尤其是环保排放标准的进一步严苛后,大部分机组面临“超净排放”的需求,对SCR反应器内的速度场、浓度场、喷氨格栅喷射三者之间的耦合提出了更高要求,系统均流与混合是脱硝系统运行优化的关键之一[12-16]。
本文拟以安徽芜湖电厂660MW机组2#炉SCR脱硝装置为对象,通过现场测试,调整氨喷射系统各支管的气氨流量,以消除局部过大的氨逃逸区域,改善入口氨喷射均匀性,大限度减少氨逃逸对空预器的影响,提出有效的喷氨格栅优化与均匀混合实施方案。
图3为反应器出口烟道的速度场分布示意图,从图可知,出口烟气流速与负荷关系密切,且与测孔位置有关。3种负荷工况下,B侧速度均值分别为14.1、11.3、8.4m•s-1,A侧均值分别为13.8、10.6、8.3m•s-1,均值比分别为1.02、1.07、1.00。