某厂4号炉空预器蓄热元件堵塞原因分析及处理

2优化脱硝塔流场设计降低氨逃逸

参照DL/T1418-2015火电厂烟气脱硝技术导则及相关规定，SCR系统流场相关设计要求如下:

①首层催化剂上游断面速度分布均匀:相对标准偏差小于15%;

②首层催化剂上游断面氨浓度分布均匀:相对标准偏差小于5%;

③首层催化剂上游断面烟气人射催化剂角度(与垂直方向的夹角)小于士10°;

④首层催化剂上游断面温度偏差小于士10℃;

⑤空预器上游断面速度分布均匀:相对标准偏差小于15%;⑥空预器上游断面烟气人射角度(与垂直方向的夹角)小于士10°。

2.1改造前脱硝塔流场相关指标情况

改造前SCR脱硝系统共布置有三层催化剂，初装二层，即2+1模式，喷氨及混合装置由5支喷氨管和5个圆盘构成，三维模型见下图，通过对100%BMCR工况进行流场数值模拟，结果如下:

2.1.1速度分布

(1)喷氨管下游断面速度分布极差，喷氨区域的流场处于极度混乱状态，不利于氨浓度均匀分布。

(2)首层催化剂上游断面速度分布均匀性差，断面存在明显的高速区，最大速度达到10.5m/s，这容易造成催化剂的磨损，速度相对标准偏差值为1吕.吕%。

(3)空预器上游转弯烟道处存在明显的涡流区，造成空预器上游断面速度分布均匀性差，存在明显的高速区，最大速度达到26.1m/s，这容易造成蓄热元件的磨损，空预器上游断面速度相对标准偏差值为25.9 % 。

2.1.2浓度分布

首层催化剂上游的氨浓度分布不均匀，相对标准偏差为26.9，不能达到小于5%的设计要求，存在因氨/氮混合效果较差所带来的脱硝效率低和氨逃逸量大的隐患。造成首层催化剂上游氨浓度分布不均匀的主要原因有两点。

(1)喷氨区域烟气速度分布不均匀。

(2)喷氨口数量太少，喷氨过于集中，并且混合器间距大、混合效果差。

2.1.3温度分布

首层催化剂上游断面温度分布均匀，温度偏差在4℃以内。由于在氨氮混合过程中，氨气会通过热传递吸收烟气中的部分热量，故烟气经过喷氨区域后，烟气的温度会有所下降。

2.1.4烟气入射角

首层催化剂上游烟气速度矢量与竖直方向的夹角最大值为36.0°，不能达到烟气人射催化剂角度(与垂直方向的夹角)小于10°的技术要求。

空预器上游烟气速度矢量与竖直方向的夹角最大值为67.3 °，也不能达到烟气人射催化剂角度(与垂直方向的夹角)小于10°的技术要求。

由以上模拟结果可知，SCR脱硝装置的速度分布、氨浓度分布和温度分布都不能达到设计要求，存在因氨/氮混合效果较差、速度偏差大所带来的脱硝效率低和氨逃逸量大的隐患;同时，空预器上游转弯烟道处流场差，不利于空预器发挥最佳换热性能。

2.2月兑硝塔流场优化方案及效果

采用数值模拟和物模试验相结合的方法对SCR系统流场进行CFD数值模拟研究，对导流板等部件的结构和布置进行优化，通过多次分析调整，形成SCR脱硝系统流场的优化方案。

2.2.1脱稍塔流场优化方案

①在省煤器出口水平变径烟道处，增设导流板;

②在喷氨格栅上游转弯烟道处，拆除原有导流板，去除纵向固定板，调整后重新安装;

③在喷氨格栅上游变径烟道处，增设两块导流板;

④拆除原有喷氨管及圆盘混合器，重新安装新喷氨格栅;

⑤在新喷氨格栅下游处，增设圆盘混合器，以强化氨氮的混合作用;⑥在整流格栅上游转弯烟道处，增设导流板;

⑦在整流格栅上游倾斜烟道处，增设阻流板;

⑧在SCR出口转弯烟道处，拆除原有导流板;

⑨在空预器上游转弯烟道处，增设导流板;⑩在空预器上游变径烟道处，增设导流板;

⑩在空预器上游处，增设导流板。

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