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基于氨空混和技术的SCR脱硝系统氨耗量控制

北极星环保网来源:热力发电 许剑 等2019/8/13 9:04:11我要投稿
所属行业: 大气治理  关键词:SCR脱硝 喷氨格栅 SCR技术

4流场分区混合对氨耗量的影响

超低排放标准执行后,许多燃煤机组存在氨逃逸过量、空预器堵塞、除尘布袋糊袋等现象,究其原因是SCR脱硝系统入口NOx分布偏差过大,脱硝系统流场设计的均匀性差,喷氨系统不具备适应多负荷变工况能力所致。常规SCR脱硝系统配套喷氨格栅需每年至少进行1次手动喷氨调整,但是仅能适用于1种工况,当工况变化后各支管的喷氨量与实际入口NOx质量浓度无法匹配,造成喷氨过量或者喷氨量不足。对此,可采用流场分区混合技术来控制喷氨量优化混合过程,最大化降低氨逃逸量,提高SCR脱硝系统的脱硝效率。

4.1分区混合技术原理

首先在入口烟道内加装大范围混合器,降低入口NOx质量浓度分布偏差;然后根据烟道尺寸截面,将喷氨格栅及其后续烟道分成2~4个区,每个分区内加装分区混合器对烟气进行强烈混合。相邻分区的混合器旋向按反向设置,这样可以实现分区内烟气独立旋转而分区间无烟气互串。分区混合器作用下烟气旋转流线如图4所示。由图4可见,进入脱硝催化剂前,尽管各烟气分区之间NOx质量浓度存在偏差,但是每个分区内NOx质量浓度分布均匀。

QQ截图20190813085608.jpg

图4分区混合器作用下烟气旋转流线示意

此外,还应在催化剂后各烟气分区出口加装巡测烟气连续排放检测系统(CEMS),根据分区出口的NOx质量浓度调整各分区的喷氨量,以实现各分区内氨氮摩尔比均匀且接近理论值,NOx在高效脱除的同时所用氨量最低。

4.2分区混合技术应用案例

以某300MW机组超低排放改造为例。改造后该机组SCR脱硝系统存在催化剂磨损严重、烟气流速分布不均、氨耗量大、空预器堵塞等问题。摸底试验显示,满负荷下SCR脱硝系统入口NOx质量浓度平均值为405mg/m3,最大偏差达140mg/m3。

为便于比较分区混合优化前后NOx质量浓度分布情况,引入考核指标S,即首层催化剂入口NOx浓度(体积分数或质量浓度,下同)与氨浓度的差值。该值定义为SCR脱硝系统理论出口NOx排放质量浓度,可以直接反应NOx脱除的完善程度及还原剂是否过量。为满足深度减排标准,要求出口NOx质量浓度不超过30mg/m3。如S折算值(NOx排放质量浓度)远大于30mg/m3,则表明氨量不足,NOx脱除不完善;如S小于0,则表明氨喷入过量。

图5为原始结构满负荷工况下首层催化剂前截面S分布云图,表1为该截面S折算值。由图5和表1可见,S折算平均值为30mg/m3时,S脱硝最大值为113.3mg/m3,最小值为–120.0mg/m3,此时模拟的氨空混合气体流量为0.79kg/s(氨体积分数为5%,下同)。

QQ截图20190813085537.jpg

图5原始结构满负荷首层催化剂入口S分布云图

表1原始结构满负荷下首层催化剂入口S折算值

QQ截图20190813085530.jpg

延伸阅读:

SCR脱硝系统分区控制式喷氨格栅的优化

火电厂SCR脱硝系统喷氨优化调整及烟气取样方法改进

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