脱硝系统喷氨优化调整在火电机组中的应用

两侧SCR反应器出口烟道截面上NOx和NH3逃逸浓度分布测试结果见表2。

表2 试验工况脱硝装置出口NOx及NH3逃逸浓度分布

两侧出口NOx浓度分布均呈现出外侧偏低, 内侧偏高的状况。A侧SCR出口NOx最大值为58.5mg/m3, 最小值为6.0mg/m3,  相对标准偏差为51.6%;B侧SCR出口NOx最大值为37.7mg/m3, 最小值为8.9mg/m3,  相对标准偏差为54.13%。SCR反应器出口NOx分布均匀性较差。

同时, 氨逃逸浓度试验结果发现A、B两侧均呈现出NOx浓度低的测孔氨逃逸浓度明显较高,  烟道外侧区域氨逃逸浓度较高而锅炉中心线位置则相对较小。A侧最大氨逃逸浓度达到4.50μL/L, 最小为1.64μL/L,  B侧最大氨逃逸浓度达到5.01μL/L, 最小为1.93μL/L。

SCR反应器出口NOx分布均匀性较差的主要原因是烟道流场分布不均匀, 而AIG喷氨格栅各阀门开度没有一定的指导原则,  喷氨流量分布不能适应烟气量分布状况。为了减少NOx浓度分布偏差, 避免局部氨逃逸超标, 须对AIG喷氨格栅各阀门开度进行优化调整。

3 喷氨优化调整试验

根据两侧烟道烟气流场NOx浓度及氨逃逸情况分布, 由于喷氨隔栅流场分布不均问题是造成氨逃逸的大的主要问题, 因此必须进行喷氨均匀性调整试验。

在锅炉230MW, 锅炉蒸发量为700t/h工况下, 根据摸底测试测得SCR反应器出口截面NOx浓度和NH3逃逸浓度分布结果,  对反应器入口烟道上AIG喷氨格栅不同支管的手动蝶阀开度进行了调节, 经过反复调整,  两侧反应器出口截面的NOx分布均匀性有所改善。调整前后各支管手动蝶阀开度见表3, 主要结果汇总如见表4。

表3 优化调整试验前后AIG喷氨支管手动蝶阀开度对比

表4 喷氨优化调整后SCR反应器出口NOx及NH3逃逸浓度分布

A侧SCR出口NOx最大值为35.0mg/m3, 最小值为13.3mg/m3, 相对标准偏差为32.6%;B侧SCR出口NOx最大值为27.9mg/m3,  最小值为17.3 mg/m3, 相对标准偏差为19.3%。SCR反应器两侧出口NOx分布均匀性得到改善, 其中B侧均匀性得到改善,  A侧由于经各种调整方法最外侧测点处NOx浓度并无明显变化, 造成A侧出口NOx相对标准偏差仍然较大。

同时, 氨逃逸浓度试验结果表明, A侧最大氨逃逸浓度达到3.89μL/L, 最小为1.55μL/L,  平均为2.38μL/L;B侧最大氨逃逸浓度达到2.57μL/L, 最小为2.11μL/L, 平均为2.34μL/L。可以看出经过喷氨优化后,  A、B反应器出口NOx浓度分布偏差和局部氨逃逸较大的问题有所改善。

4 试验结论及建议

4.1 结论

a) SCR入口速度场测量发现：SCR入口A、B两侧靠近锅炉中心线侧烟气流速大于烟道外侧, 流场分布不均。

b) 喷氨优化调整前, 锅炉蒸发量为700t/h工况下,  A、B反应器入口NOx浓度分布均匀性较好;A、B反应器出口NOx浓度分布相对标准偏差为51.6%、54.13%, NH3逃逸浓度存在显著的局部超标现象,  A、B两侧最大氨逃逸浓度达到4.5μL/L、5.01μL/L。

c) 通过喷氨优化调整, SCR反应器出口NOx浓度分布偏差较大和氨逃逸局部超标情况有所改善。锅炉蒸发量为700t/h工况下的验证工况表明,  A、B反应器出口NOx分布相对标准偏差分别为32.6%和19.3%, 氨逃逸浓度最大值分别为3.89μL/L和2.57μL/L。

4.2 改造建议

4.2.1 SCR入口烟道流场优化

SCR入口速度场分布不均匀, 建议对SCR入口烟道进行流场模拟, 对烟道流场进行优化改造。

4.2.2 喷氨支管及喷氨格栅改造

由于A侧反应器出口烟道最外侧测孔处NOx浓度偏小, 经过一系列调整方法此处NOx浓度并无明显变化, 造成A侧反应器出口NOx浓度相对标准偏差依然较大,  但优化调整过后A侧反应器出口NOx浓度总体均匀性有所改善。针对此问题分析主要是入口喷氨不均匀,  反应器出口NOx浓度与该区域AIG喷氨支管手动蝶阀开度并无直接对应关系;且据了解目前电厂氨/烟气混合技术单一采用喷氨格栅, 混合调节手段单一, 喷氨均匀性不好,  建议在喷氨格栅上方加装混流装置, 使氨/烟气混合更加均匀, 改善脱硝出口NOx均匀性差及局部氨逃逸严重的问题。

5 结束语

通过脱硝系统喷氨流场优化试验, 可有效控制系统加氨量, 防止因加氨量过多, 氨逃逸量大引起的空预器等下游设备堵塞, 确保主机设备的安全运行;另外,  通过喷氨量优化, 用氨量减少, 能有效降低火电企业生产经营成本, 为同类型火电机组提供了良好的实践经验。

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