基于氨逃逸的SCR系统喷氨优化设计

目前SCR系统超低排放改造有3种较为常见的措施：第一种是增加催化剂的层数，这直接导致催化剂的利用率变低，并且催化剂后续处理工序麻烦，同时新增加催化剂可能导致SO3的升高及ABS的生成，这对于SCR系统的经济稳定运行都是不利的；

第二种是优化SCR系统结构，通过在SCR系统内增加导流部件等改善系统内烟气的流动特性，但是导流部件的制作安装是一个庞大的工程，需要巨大的人力财力，因此该方法的应用具有一定的局限性；最后一种是增加喷氨量的方式实现超低排放，“粗犷”式地增加喷氨量导致氨逃逸升高，这直接造成ABS生产量增大，下游设备压阻升高，影响锅炉正常运行[9]。

由此可见，当前实现SCR系统超低排放改造的3种措施均具有一定的应用局限，找到一种切实可行的措施十分重要。

3.2基于氨逃逸的SCR喷氨协调优化

研究表明SCR烟气脱硝反应的脱硝效率直接取决于烟气中NOx与NH3的混合匹配度，即氨氮混合匹配度高则反应完全，否则将造成SCR反应器局部区域脱硝效率降低或因NH3的过剩而形成氨逃逸，因此保证系统内良好的氨氮混合比对实现SCR系统的超低排放及减少氨逃逸具有重要意义[10]。

科学合理的喷氨控制方法对于降低氨氮混合当量比的不均匀性尤为关键，当前各喷氨支管均匀分配喷氨量的方法显然是不合理的，而根据系统内流场/浓度场分布特性进行非均匀喷氨可以保证相对较好的氨氮混合比。

此方案采用单层喷管布置方式，喷管纵向排列，喷管共有20根，且每根喷管上设置喷嘴15个，喷嘴总数为300个。喷嘴以不同速度喷出时，可以增加烟道烟气的扰动性，因此对喷嘴进行简单的分区，靠近烟道壁面处Ⅰ区，中间的区域为Ⅱ区；提高Ⅰ区的喷射速度，降低Ⅱ区的喷氨速度，喷氨格栅的模型见图6。

经过多次模拟求解对喷氨速度的调整，最后选取I区的喷氨速度为15.2m/s，Ⅱ区的喷氨速度为13.7m/s。经过流场模拟，发现经调节后氨气进入催化剂入口处的浓度得到了较好的改善，浓度标准偏差为4.16%，满足了实际工程应用中反应器入口氨气浓度分布要求[11]。

但值得注意的是SCR脱硝系统长期运行一段时间后其内部流场特性及其随负荷的波动特性均会有所变动[12]。因此有必要定期测试烟道内的流场特性及NOx的浓度分布，及时调整各喷氨口阀门开度，以最大限度地保证SCR反应器内持续良好的氨氮混合当量比，保证SCR系统高效率、低成本运行及ABS的有效抑制。

4结语

针对电厂燃煤机组的SCR脱硝系统，综合考虑催化剂进出口浓度场、温度场等因素及其变化规律，进行喷氨分布的优化调整。结果表明，当喷嘴数量为固定的情况下，将喷嘴分为边缘区域和中心区域两个区域，并分别采用不同的喷射速度，能够有效改善烟气的混合度，从而有效降低平均氨逃逸率，实现尾部烟道设备的安全运行。

参考文献

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延伸阅读：

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