SCR脱硝系统分区控制式喷氨格栅的优化

4喷氨格栅优化后效果分析

4.1反应器出口NOx浓度分布

图8为4种工况反应器出口烟道不同测孔NOx浓度分布示意图。

可知,机组调前在660MW负荷下,均值浓度分别为56、43.5mg•m-3,但不同测孔的NOx浓度差异较大,其中B侧NOx浓度最大偏差为74.7mg•m-3、而A侧为56.2mg•m-3。喷氨格栅优化调整后,NOx均值浓度基本不变,而在660、500、330MW负荷下,NOx浓度差异性均明显降低,B侧最大偏差分别降至3.9、13.6、8.6mg•m-3,而A侧对应偏差分别为7.9、7.0、15.1mg•m-3。

4.2反应器出口NH3逃逸率分布

图9为4种工况反应器出口烟道不同测孔NH3逃逸率分布示意图。

可知,机组调前在660MW负荷下,不同测孔的氨逃逸率波动范围很大,B侧氨逃逸介于1.45~11.38μL•L-1,A侧氨逃逸介于2.47~10.29μL•L-1,系统氨逃逸均值为4.64μL•L-1。原因在于:系统喷氨量、速度场、浓度场三者之间耦合较差,反应器截面区域内NH3/NOx分布不均匀,从而形成部分区域氨偏多或偏少的情况。

优化调后机组660MW负荷下,氨逃逸B侧波动范围为2.16~2.98μL•L-1,A侧波动范围为2.49~3.16μL•L-1,系统平均为2.67μL•L-1。调后机组500MW负荷下,氨逃逸B侧波动范围为2.03~3.21μL•L-1,A侧波动范围为3.08~3.74μL•L-1,系统平均为3.03μL•L-1。

调后机组330MW负荷下,氨逃逸B侧波动范围为2.07~2.81μL•L-1,A侧波动范围为1.68~2.49μL•L-1,系统平均为2.14μL•L-1。较调前660MW负荷分别下降了1.97、1.61、2.50μL•L-1,降幅分别为42.4%、34.8%、53.8%。这表明:喷氨格栅调整后,由于局部区域(B1、A5、A4)喷氨量大幅降低,氨逃逸畸高点消除,系统喷氨更加均匀,从而带动整个系统氨逃逸率的大幅下降。

4.3系统脱硝效率分布

图10为4种工况系统脱硝效率分布示意图。

可知,机组调前在660MW负荷下,不同位置的脱硝效率波动剧烈,B侧效率介于73.4%~94.7%,A侧效率介于75.6%~94.4%,系统效率均值为84.8%,其原因在于:燃煤电站锅炉SCR烟气脱硝的氨喷射技术主要包括涡流式静态混合、线性控制式喷氨格栅、分区控制式喷射格栅等,本研究对象喷氨格栅布置属于后者,其特征是把烟道截面分成25个大小相同的区域,以匹配烟气中NOx的分布,由于相应区域氨喷射流量控制不合理,从而导致反应器出口截面效率的不均匀。

调后机组660MW负荷下,脱硝效率B侧介于83.7%~85.5%,A侧介于83.9%~87.1%,系统平均为85.0%。调后机组500MW负荷下,脱硝效率B侧介于79.8%~86.1%,A侧介于83.8%~86.5%,系统平均为84.6%。调后机组330MW负荷下,脱硝效率B侧介于83.0%~87.8%,A侧介于80.1%~87.0%,系统平均为84.4%。3种工况负荷下,系统总效率基本与调前持平,但效率峰谷差异大幅下降。

5结论

1)安徽芜湖电厂2#炉喷氨格栅采用分区控制式喷射技术,由于喷氨格栅阀门开度、浓度场、速度场三者之间耦合性较差,导致反应器出口烟道NH3/NOx分布极不均匀。在660MW负荷下,实测NOx最大偏差达74.7mg•m-3,NH3逃逸率最高达11.4μL•L-1,严重威胁下游空气预热器安全运行。

2)在660、500、330MW负荷下,反应器入口烟道NOx均值偏差分别为13.4%、17.1%、18.1%,而速度均值偏差分别为6.1%、6.4%、6.6%。不同测孔位置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,而反应器入口速度场分布相对均匀,对喷氨格栅优化调整影响较小。

3)基于全区域NH3/NOx等摩尔比理念,并综合SCR反应器的浓度场和速度场状况进行喷氨格栅优化。在660、500、330MW负荷下,A/B两侧均值NOx浓度偏差由调前的65.5mg•m-3分别降至5.8、10.3、11.8mg•m-3,NH3逃逸率由调前的4.64μL•L-1分别降至2.67、3.03、2.14μL•L-1。3种工况负荷下,系统总效率基本不变,但其峰谷差异下降明显。

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