不同脱硝喷枪在CFB锅炉SNCR工程中的应用

图6使用喷枪B时，不在定义范围内的空白面积增加，高于20%平均浓度时的覆盖面积为80.49%，均值偏差80%范围时的覆盖面积仅为56.75%。表明喷枪B粒径较小，液滴在喷枪出口处即迅速雾化形成氨气，造成还原剂的穿透能力不足，在距离喷枪较近的区域内形成高氨浓度区，而在对向的分离器烟道周边的氨浓度偏低，氨浓度的分布均匀性较差，这印证2.1的结论。

根据工程实验统计数据表明，氨的覆盖面积越大，脱硝效率越高;氨的浓度分布越均匀，氨的利用率越高;分布区域减少将会影响氨的利用效率和氮氧化物的脱除效果。

2.3、锅炉负荷对还原剂分布的影响

在100%锅炉负荷时喷枪A还原剂雾化分布情况要明显优于喷枪B;但随着锅炉负荷降低，烟气量减小，将对还原剂混合产生一定的影响。因此针对锅炉70%负荷时的喷枪A使用状况进行模拟，计算结果如图7所示。

此时高于20%平均浓度时的覆盖面积为99.7%，均值偏差80%范围时的覆盖面积为89.7%，并且还原剂的穿透距离未触及锅炉壁面，不会对锅炉的运行安全带来影响。虽然负荷下降时烟道内流速均有一定程度的下降，但还原剂总体混合效果好于锅炉100%负荷时的设计条件。

3、工程实验

根据数值模拟的结果，在广东某纸厂的75t/hCFB锅炉上进行了脱硝改造，并使用了表1中2种喷枪进行了氨水法SNCR实验，对模拟中的不同雾化粒径的脱硝性能进行了对比研究。

3.1、还原剂粒径对脱硝效率的影响

在本次工程实验中对此进行对比验证，图8给出在NSR为1.5时2种喷枪在不同锅炉负荷时对脱硝效率。喷枪A以NSR=1.5进行氨水喷射，脱硝效率先随着锅炉负荷的上升而增加，当负荷达到75%时，得到最大脱硝效率为72%;随后锅炉负荷增加，脱硝效率呈现下降趋势;而喷枪B在同样条件下，脱硝效率较喷枪A低约8%～10%，且最高效率出现在锅炉70%负荷附近。

出现此情况的原因为:使用喷枪B时，还原剂的雾化面积较小，还原剂的混合效果较差，导致脱硝效率低于喷枪A，且喷枪B随着负荷变大，脱硝效率呈现较大幅度的下降;但是喷枪B雾化颗粒在低温下易蒸发，因此在负荷较低(反应区间温度较低)时，具有相对较高的效率。

3.2、氨氮比比较

氨氮比(NSR)对脱硝效率的影响至关重要，是考虑脱硝工程经济性的主要参数，因此，在本工程实验对NSR进行了相关研究。考虑到喷枪A与喷枪B的脱硝效率相差较大，工程实验阶段仅选取了锅炉常用的负荷段(90%BMCR)进行比较，并将脱硝效率设定为两种喷枪都能达到的60%。经测试，喷枪A的NSR为1.3，而喷枪B的NSR为1.5;喷枪B的NSR较喷枪A高13%左右。

分析其原因为粒径过小时造成氨的覆盖面积过小，因此为实现相同的脱硝效率，需增加还原剂耗量。此验证了2.2数值模拟分析结果的合理性。

4、结论

首先对两种雾化粒径的喷枪进行数值模拟研究，以设定NH3浓度的覆盖面积的大小表征循环流化床锅炉的脱硝效率，其后通过75t/hCFB锅炉脱硝工程运行实验，对两种喷枪进行性能对比，通过分析总结得到以下结论:

(1)在CFB锅炉SNCR中，适当大颗粒的粒径有利于还原剂在分离器内分布均匀，并可获得较好的脱硝效率;喷枪粒径过细，将造成氨水在分离器内部的较早蒸发，从而无法实现还原剂在烟道内的良好分布，影响脱硝效率以及氨氮比(NSR)。

(2)通过工程实验验证比对，NSR=1.5时选定的浓度偏差范围内(浓度均值偏差80%)，还原剂覆盖面积大于80%时，脱硝效率可达到65%以上。

(3)同样条件下，雾化粒径D50=102μm的喷枪比雾化粒径D50=59μm的喷枪可提高脱硝效率8%～10%，同时可降低氨氮比NSR13%。

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