SCR煙氣脫硝系統(tǒng)NO濃度場(chǎng)優(yōu)化試驗(yàn)研究

SCR煙氣脫硝系統(tǒng)NO濃度場(chǎng)優(yōu)化試驗(yàn)研究摘要:在燃料種類、爐膛結(jié)構(gòu)、受熱面布置、過量空氣量、爐膛氣流分布等條件確定的狀況下，掌握好噴氨勻稱性及氨加入量是保證出口NO濃度場(chǎng)勻稱性、脫除率及逃逸氨的關(guān)鍵所在。以某發(fā)電廠660MW機(jī)組脫硝系統(tǒng)為討論對(duì)象，設(shè)計(jì)了1種掌握氨逃逸的優(yōu)化調(diào)整方法，主要依據(jù)脫硝系統(tǒng)入、出口NO濃度分布狀況調(diào)整噴氨系統(tǒng)，以使噴氨分布勻稱。優(yōu)化調(diào)整后脫硝系統(tǒng)出口NO濃度場(chǎng)分布勻稱性明顯改善，出口NO濃度偏差值降低，供氨量和出口氨逃逸平均濃度顯著下降。該方法能有效改善脫硝系統(tǒng)出口NO濃度分布，降低噴氨量和氨逃逸濃度。減小SCR脫硝工藝對(duì)空氣預(yù)熱器帶來的不利影響，在保證NO達(dá)標(biāo)排放的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)平安生產(chǎn)。引言目前在我國(guó)大型燃煤發(fā)電機(jī)組多采納可再生容克式空氣預(yù)熱器對(duì)鍋爐供風(fēng)進(jìn)行加熱?？諝忸A(yù)熱器中、低溫段煙氣溫度低于NH4HSO4的液化溫度，在此溫度范圍內(nèi)處于液相區(qū)的NH4HSO4具有很強(qiáng)的粘附性，會(huì)快速黏附在換熱元件表面，進(jìn)而吸附大量煙氣中的飛灰，最終導(dǎo)致飛灰大量沉積于金屬壁表面或卡在層間，使得空氣預(yù)熱器煙氣側(cè)流通截面積削減，導(dǎo)致空氣預(yù)熱器堵塞、腐蝕，最終導(dǎo)致空氣預(yù)熱器消失壓降上升，換熱效率降低等現(xiàn)象。威逼空氣預(yù)熱器的平安運(yùn)行。在燃料種類、爐膛結(jié)構(gòu)、受熱面布置、過量空氣量、爐膛氣流分布等條件確定的狀況下，掌握好噴氨勻稱性及氨加入量是保證出口NO濃度場(chǎng)勻稱性、脫除率及逃逸氨的關(guān)鍵所在。噴氨量過低會(huì)影響NO的脫除率，噴氨量過大，不僅會(huì)增加運(yùn)行成本，還會(huì)影響空預(yù)器甚至除塵器平安穩(wěn)定運(yùn)行。由于脫硝系統(tǒng)在線監(jiān)測(cè)點(diǎn)位往往安裝在煙道特定位置，只能監(jiān)測(cè)某一點(diǎn)位的濃度值，與實(shí)際濃度場(chǎng)偏差較大。因此，通過噴氨優(yōu)化試驗(yàn)，可調(diào)整脫硝系統(tǒng)氨分布，從而降低脫硝系統(tǒng)氨逃逸量，其對(duì)機(jī)組的節(jié)能、平安穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意思。本文針對(duì)某發(fā)電廠660MW超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組脫硝系統(tǒng)運(yùn)行3年后消失的脫硝效率下降，空氣預(yù)熱器阻力上升，換熱效率降低等問題。對(duì)該廠脫硝系統(tǒng)NO濃度場(chǎng)進(jìn)行了優(yōu)化試驗(yàn)討論。1優(yōu)化試驗(yàn)方法及條件該廠脫硝系統(tǒng)噴氨格柵采納線性掌握式噴氨技術(shù)，其特點(diǎn)是氨/空氣混合氣母管先分為6組支管，每組支管又引出3支分支沿垂直煙道方向進(jìn)入煙道，每根分支管進(jìn)入煙道不同的縱深，并設(shè)置若干個(gè)噴嘴進(jìn)行氨/空氣混合氣的噴射。每根分支管的流量可以單獨(dú)調(diào)整，以匹配煙氣中NO的含量。示意圖如圖1所示。<imgsrc=“/UploadFiles/2020001/20209/Env/202009202324239438.png”alt=“1.png”width=“313”height=“186”/圖1噴氨格柵示意測(cè)點(diǎn)的布設(shè):在SCR脫硝系統(tǒng)入、出口單側(cè)水平煙道上依據(jù)噴氨格柵6組支管對(duì)應(yīng)設(shè)置6個(gè)測(cè)孔，每組噴管對(duì)應(yīng)一個(gè)測(cè)孔。由南向北分別標(biāo)記為測(cè)孔1至6。本次采納了等面積網(wǎng)格布點(diǎn)的原則，對(duì)全部測(cè)孔進(jìn)行了測(cè)試，每個(gè)測(cè)孔沿不同縱深設(shè)3個(gè)采樣點(diǎn)。為了提高SCR脫硝系統(tǒng)出口NO濃度場(chǎng)勻稱性降低氨逃逸量，就必需使噴入脫硝系統(tǒng)的氨氣與煙氣中的NO在脫硝反應(yīng)器內(nèi)呈對(duì)應(yīng)分布。因此需要依據(jù)NO濃度場(chǎng)分布狀況調(diào)整各區(qū)域供氨量，提高脫硝反應(yīng)器出口NO濃度場(chǎng)勻稱性。濃度場(chǎng)勻稱性調(diào)整流程如圖2所示。第一步，測(cè)量脫硝反應(yīng)器入、出口流場(chǎng)，NO濃度初始濃度分布并計(jì)算濃度場(chǎng)平均偏差;其次步，依據(jù)測(cè)試結(jié)果初步調(diào)整各區(qū)域噴氨格柵閥門開度大小;第三步，再次測(cè)量反應(yīng)器出口NO濃度場(chǎng)分布并計(jì)算濃度場(chǎng)平均偏差。假如偏差大，重復(fù)其次步和第三步;假如偏差小且排放要求，即完成NO濃度場(chǎng)勻稱性調(diào)整工作。<imgsrc=“/UploadFiles/2020001/20209/Env/202009202324233767.png”alt=“2.png”width=“304”height=“215”/圖2噴氨格柵調(diào)整流試驗(yàn)期間機(jī)組滿負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行，鍋爐運(yùn)行工況及燃燒煤種穩(wěn)定，A、B兩側(cè)引風(fēng)機(jī)電流、擋板開度基本穩(wěn)定，保證脫硝系統(tǒng)入口NO濃度變化在±5%范圍內(nèi)。反應(yīng)器出口NO濃度按下式計(jì)算:<imgsrc=“/UploadFiles/2020001/20209/Env/202009202324231289.png”alt=“3.png”width=“261”height=“81”/式中:Ci為測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的NO濃度，mg/m3;n為反應(yīng)器入口測(cè)點(diǎn)數(shù)量。反應(yīng)器出口NO濃度平均偏差:<imgsrc=“/UploadFiles/2020001/20209/Env/202009202324248220.png”alt=“4.png”width=“281”height=“77”/式中:η為反應(yīng)器出口的NO濃度平均偏差，%。2SCR系統(tǒng)出口NO濃度場(chǎng)勻稱性討論2.1煙氣流場(chǎng)勻稱性測(cè)試SCR脫硝系統(tǒng)入口煙氣流量和NO質(zhì)量濃度的疊加能反應(yīng)出入口的NO濃度場(chǎng)的分布，同時(shí)煙氣流速對(duì)脫硝反應(yīng)停留時(shí)間和催化劑的磨損都有影響。對(duì)SCR的入口流場(chǎng)進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果見圖3。<imgsrc=“/UploadFiles/2020001/20209/Env/202009202324240512.png”alt=“5.png”width=“329”height=“199”/圖3調(diào)整前，SCR脫硝系統(tǒng)入口流場(chǎng)測(cè)試圖3為優(yōu)化調(diào)整前SCR脫硝系統(tǒng)入口水平煙道測(cè)點(diǎn)1m，2m，3m處3個(gè)不同深度的煙氣流速。從圖3可以看出，A、B側(cè)入口煙道中部位置流速相對(duì)較大，兩側(cè)流速較小，橫向流場(chǎng)有較小偏差，A、B側(cè)入口煙道平均偏差分別為9.14%和7.95%，煙氣流速平均可保持在20.33m/s和18.74m/s左右。煙道縱向流場(chǎng)基本勻稱，整體分布較為勻稱。2.2優(yōu)化前SCR入、出口NO濃度場(chǎng)勻稱性測(cè)試噴氨優(yōu)化前SCR脫硝系統(tǒng)入口NO濃度場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果見圖4和圖5。<imgsrc=“/UploadFiles/2020001/20209/Env/202009202324263273.png”alt=“6.png”width=“320”height=“201”/圖4調(diào)整前SCRA側(cè)入口NO濃度場(chǎng)<imgsrc=“/UploadFiles/2020001/20209/Env/202009202324268051.png”alt=“7.png”width=“325”height=“172”/圖5調(diào)整前SCRB側(cè)入口NO濃度場(chǎng)從圖4、5可知，在水平方向上，煙道中部NO濃度相對(duì)較高，兩側(cè)較低;在垂直方向上，不同煙道深度NO濃度變化不大。A、B兩側(cè)濃度場(chǎng)平均偏差分別為6.46%和8.03%。<imgsrc=“/UploadFiles/2020001/20209/Env/202009202324271455.png”alt=“8.png”width=“317”height=“193”/圖6調(diào)整前SCRA側(cè)出口NO濃度場(chǎng)<imgsrc=“/UploadFiles/2020001/20209/Env/202009202324278021.png”alt=“9.png”width=“322”height=“193”/圖7調(diào)整前SCRB側(cè)出口NO濃度場(chǎng)SCR脫硝系統(tǒng)A、B側(cè)出口NO濃度場(chǎng)測(cè)試結(jié)果如圖6和圖7所示。SCR系統(tǒng)A、B側(cè)出口NO濃度場(chǎng)平均偏差分別為40.83%和26.50%。從圖6、7能明顯看出A、B兩側(cè)靠近鍋爐中心線的區(qū)域NO含量較高，表明這些區(qū)域噴氨相對(duì)較少，而遠(yuǎn)離鍋爐中心線的區(qū)域NO含量較低，表明這些區(qū)域噴氨相對(duì)過量，因此需要對(duì)噴氨系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。2.3優(yōu)化后SCR系統(tǒng)出口NO濃度場(chǎng)勻稱性結(jié)果SCR脫硝系統(tǒng)出口NO濃度場(chǎng)勻稱性討論結(jié)果如圖8和圖9所示。<imgsrc=“/UploadFiles/2020001/20209/Env/202009202324271885.png”alt=“10.png”width=“333”height=“185”/圖8調(diào)整后SCRA側(cè)出口NO濃度場(chǎng)<imgsrc=“/UploadFiles/2020001/20209/Env/202009202324272367.png”alt=“11.png”width=“328”height=“182”/圖9調(diào)整后SCRB側(cè)出口NO濃度場(chǎng)經(jīng)過優(yōu)化調(diào)整后，脫硝系統(tǒng)A、B兩側(cè)靠近鍋爐中心線的區(qū)域NO含量較調(diào)整前有所降低，遠(yuǎn)離鍋爐中心線的區(qū)域NO濃度含量較調(diào)整前有所增加，脫硝系統(tǒng)A、B兩側(cè)出口NO濃度場(chǎng)平均偏差分別降為9.65%和8.20%，均小于10%。2.4SCR脫硝系統(tǒng)氨逃逸及供氨量?jī)?yōu)化圖10為優(yōu)化調(diào)整前后氨逃逸濃度值變化狀況。圖10中，1～6為A側(cè)煙道測(cè)點(diǎn)，7～12為B側(cè)煙道測(cè)點(diǎn)。優(yōu)化調(diào)整前脫硝系統(tǒng)A、B兩側(cè)靠近鍋爐中心線的區(qū)域逃逸氨濃度相對(duì)較低，外側(cè)區(qū)域逃逸氨濃度相對(duì)較高，濃度偏差較大，且與調(diào)整前出口NO濃度場(chǎng)測(cè)試結(jié)果相全都。優(yōu)化調(diào)整后脫硝系統(tǒng)A、B兩側(cè)逃逸氨濃度由2.13μL/L和2.95μL/L分別降至1.62μL/L和1.90μL/L。而優(yōu)化調(diào)整后脫硝系統(tǒng)A、B兩側(cè)供氨量也有不同程度降低，分別下降了8.3%和10.6%。氨逃逸的降低和供氨量的下降不僅對(duì)后續(xù)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行起到肯定的助益作用，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)的脫硝系統(tǒng)的節(jié)能降耗。<imgsrc=“/UploadFiles/2020001/20209/Env/202009202324274093.png”alt=“12.png”width=“300”height=“187”/圖10調(diào)整前后氨逃逸濃度變化3優(yōu)化后數(shù)據(jù)對(duì)比從表1可見，脫硝系統(tǒng)優(yōu)化后，A、B兩側(cè)出口NO濃度場(chǎng)偏差分別降低31.18%和18.30%。優(yōu)化后脫硝系統(tǒng)出口NO濃度分布勻稱性明顯改善，出口氨逃逸濃度大幅降低，達(dá)到了優(yōu)化預(yù)期的效果。表1優(yōu)化后數(shù)據(jù)對(duì)比<imgsrc=“/UploadFiles/2020001/20209/Env/202009202324279683.png”alt=“13.png”width=“386”height=“139”/4結(jié)語(1)做好脫硝系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行調(diào)整，可最大程度減小SCR工藝對(duì)空