燃煤电厂SCR脱硝系统烟气流场分布不均匀性研究及解决方案

反应器进口流场与出口NOx分布存在明显的对应关系。反应器进口NOx分布及喷氨量基本均匀，反应器出口NOx分布的不均匀主要是由于入口的烟气流场不均匀导致。

表2 600MW负荷反应器进出口烟气流场测量值

图2 A侧反应器进口（上升烟道）烟气流场分布图

图3 B侧反应器进口（上升烟道）烟气流场分布图

（4）SCR脱硝反应器性能摸底结论。A、B侧反应器出口的NOx分布非常不均匀，出口靠近炉前区域的NOx浓度较高而炉后区域的NOx浓度极低，且两个反应器的规律基本一致。反应器进口的烟气流场测试结果表明，出口NOx分布的不均匀主要是由于入口的烟气流场不均匀导致，脱硝率的偏差情况和流场的偏差情况是吻合的，所以SCR反应器烟气流场不均匀的主要问题出现在入口上升段。

（5）SCR脱硝反应器NOx分布不均的危害。反应器NOx浓度分布不均，会导致催化剂寿命损耗不一，同时增加逃逸氨浓度，反应器出口逃逸氨量越大，所生成的硫酸氢铵(NH4HSO4)就越多，严重会对下游的空预器造成堵塞，危害机组安全稳定运行。

直接影响喷氨量的控制，容易造成过量喷氨或喷氨不足，增加逃逸氨浓度或脱硝效率下降。所以解决SCR反应器入口上升段烟气流场不均匀问题势在必行。

2、SCR脱硝反应器入口烟气流场均匀化改造及喷氨优化调整

（1）SCR脱硝反应器入口烟气流场改造方案。对于超低排放改造所增加的脱硝装置，保证脱硝反应器中催化剂入口截面气体速度和反应物分布的均匀性极为重要。运行中脱硝效率未达到标、氨逃逸率超限以及催化剂积灰等问题往往是由于反应器入口烟气流场分布不均所导致。

本次解决方案是通过使用CFD全流程仿真，在不改变现有烟道导流板的前提下反应器入口流场改造，图4为CFD全流程仿真烟气云图。改造方案是在反应器入口底部烟道和第一直弯增设三角形挡灰条和4片导流板（如图4中红色方框所标示），从而达到调理喷氨格栅入口的烟气速度分布均匀度、提高飞灰颗粒分布均匀度。

CFD流程仿真显示，喷氨格栅上游0.2m处烟气速度分布相对标准差为9.62%，最高速度为18.40m/s。催化剂入口上方0.2m处的烟气速度分布相对标准差为6.67%,最高速度为5.23m/s。进一步研究表明，非均匀喷氨优化设计方案使催化剂入口上方0.2m处的氨浓度分布CV（相对标准差）达到4.04%。

图4 600MW负荷SCR脱硝装置中心剖面烟气速度分布云图

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