SCR脱硝系统分区控制式喷氨格栅的优化.doc

SCR脱硝系统分区控制式喷氨格栅的优化安徽芜湖电厂2#炉喷氨格栅采用分区控制式喷射技术。由于格栅阀门开度、浓度场、速度场三者之间耦合较差导致反应器出口烟道NH3/NOx分布极不均匀实测NOx最大偏差达74.7mgm-3NH3逃逸率最高达11.4μLL-1下游空气预热器安全运行受到严重影响。基于全区域NH3/NOx等摩尔比理念并综合考虑该反应器入口的浓度场和速度场状况进行喷氨格栅优化。调整后在660、500、330MW3种典型工况下NOx浓度最大偏差分别降至5.8、10.3、11.8mgm-3NH3逃逸率由调前的4.64μLL-1分别降至调后的2.67、3.03、2.14μLL-1。系统总效率基本不变但效率峰谷差异下降明显。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最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。1实验装置、测试仪器及方法1.1实验装置芜湖发电有限责任公司2#锅炉装机容量660MW共配置2台SCR反应器采用高温高尘布置。烟气在锅炉出口处被均分成两路每路烟烟气并行分别进入一个垂直布置的SCR反应器其截面尺寸为4.8m×9m烟气向下流过整流器、催化剂层。烟道内设计烟气流速不大于15ms-1催化剂区域内流速为4~5ms-1。1.2测试仪器NO、O2进出口浓度采用德国德图公司Testo350型烟气分析仪测定NO量程0~500μLL-1精度0.1μLL-1O2量程0%~25%精度0.01%;NH3逃逸率采用自制氨化学取样系统测定配套用3071型智能烟气采样器流量范围1.0~3.0Lmin-1精度±5%烟气取样枪长度为5m压力测试用WOBI膜盒压力表量程0~2000Pa精度±5Pa配套4.5m的S型皮托管1根校正系数为0.84。1.3测试方法通过网格布点测量SCR装置的入口及出口烟道烟道共布置10个测孔编号依次为B5→B1、A5→A1其中NO、O2取样点共选取2×5×5个(取深度方向5点均值)NH3取样点共选取2×5×1个具体布置如图1所示。NO、O2经Testo350烟气分析仪直接测定氨逃逸样品采用美国EPA的CTM-027标准以化学溶液法采集取样时间20min。通过分析样品溶液中的氨浓度(见图2)并根据所采集的干态烟气流量和O2计算各点干基烟气NH3浓度。2喷氨格栅优化前装置状态2.1速度场分布图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、8.4ms-1A侧均值分别为13.8、10.6、8.3ms-1均值比分别为1.02、1.07、1.00。两侧反应器总体风量较均匀受负荷波动性较小。此外反应器入口烟道烟气流速分布均匀其中B侧烟气流速偏差分别为0.4、0.8、0.5ms-1相对偏差分别为2.8、7.1、6.0%A侧内外侧绝对偏差为1.3、0.6、0.6ms-1相对偏差分别为9.4%、5.7%、7.2%。这表明速度场的波动对喷氨格栅优化调整基本没有影响。2.2浓度场分布图4为反应器入口烟道不同测孔位置NOx浓度分布示意图可知入口NOx浓度与负荷、测孔位置关系密切。3种负荷工况下B侧均值分别为361、281、344mgm-3A侧均值为分别为300、253、372mgm-3均值之比分别为1.20、1.11、0.93。NOx浓度均呈现外侧低、内侧高的趋势其中B侧内外侧绝对偏差分别为36.8、57.8、59.5mgm-3相对偏差分别为10.2%、20.6%、17.3%A侧内外侧绝对偏差为49.3、34.3、70.8mgm-3相对偏差分别为16.4%、13.6%、19.0%。整体而言反应器入口浓度场分布差异性较大是喷氨格栅优化调整的一个不可忽视的重要因素。从图5可以看出根据出口NOx浓度和氨逃逸浓度的对应关系NOx浓度较低的区域对应较大的喷氨量极易产生较大氨逃逸浓度。B1、A5等2个测孔位置出口NOx浓度均小于20mgm-3其代价是很大的喷氨量和较高的氨逃逸。经计算B1~B5、A1~A5共10个测孔NH3逃