SCR脫硝系統(tǒng)非均勻噴氨技術(shù)研究.pdf

1、選擇性催化還原(SCR)脫硝技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于我國燃煤電站脫硝工程，但是隨著燃煤電站NOx排放限值日趨嚴(yán)格，特別是實施超低排放以來，燃煤電站的SCR脫硝工程出現(xiàn)諸多問題，包括氨大量逃逸、空氣預(yù)熱器腐蝕堵塞、催化劑磨損加速以及引風(fēng)機超負荷等。主要原因在于，常規(guī)SCR脫硝技術(shù)采用均勻噴氨，而噴氨處的煙氣速度分布和煙氣中的NOx濃度分布都不均勻，為了達到高的脫硝效率，需要噴入過量的氨，導(dǎo)致不同區(qū)域的氨氮摩爾比差別較大，因此產(chǎn)生以上問題。為了解

2、決這些問題，東南大學(xué)提出了非均勻噴氨技術(shù)。本文采用數(shù)值模擬和工程測量的方法，以某電廠135MW燃煤鍋爐SCR脫硝系統(tǒng)和某電廠2×130t/h燃煤鍋爐SCR脫硝系統(tǒng)為對象，研究了采用非均勻噴氨策略時噴氨格柵(AIG)各參數(shù)對氨氮匹配效果的影響規(guī)律，設(shè)計了一套可以進行非均勻噴氨調(diào)節(jié)的噴氨格柵，提出了非均勻噴氨的實施方案。
　　首先以某電廠135MW燃煤鍋爐SCR脫硝系統(tǒng)為研究對象，通過比較冷態(tài)試驗測量數(shù)據(jù)與數(shù)值模擬計算結(jié)果驗證了數(shù)值模

3、擬的有效性。隨后采用雷諾時均的方法模擬了整個SCR脫硝系統(tǒng)在非均勻入口條件下煙氣的流動和擴散過程，分析了噴氨策略、噴氨格柵噴口密度N、開孔率ψ、噴口角度α等參數(shù)對于SCR脫硝系統(tǒng)中氨氮匹配效果的影響，研究結(jié)果表明，采用非均勻噴氨法并且在N=15.34個/m2、ψ=0.0024、α=90°時反應(yīng)器中的氨氮匹配效果最佳。隨后采用能夠更加精細地描述噴口附近湍流結(jié)構(gòu)的大渦模型模擬了還原劑射流從噴氨格柵噴口射出后的運動發(fā)展情況，研究了噴氨區(qū)域中還

4、原劑射流之間以及其與主流煙氣之間的相互作用，分析了噴口結(jié)構(gòu)對于氨氮混合效果的影響。結(jié)果表明，當(dāng)噴氨格柵耦合系數(shù)ψ=4、噴口旋角γ=30°時，可以有效地強化反應(yīng)器中的氨氮混合效果。
　　在上述研究的基礎(chǔ)上，為某電廠2×130t/h燃煤鍋爐SCR脫硝系統(tǒng)設(shè)計了可以進行非均勻噴氨調(diào)節(jié)的噴氨格柵。由于噴氨格柵所在煙道呈現(xiàn)出狹長型的結(jié)構(gòu)，綜合成本與脫硝效率等因素，提出單維度非均勻噴氨技術(shù)，即煙道長度方向根據(jù)煙氣速度與NOx濃度確定噴氨量，實

5、現(xiàn)非均勻噴氨;煙道寬度方向根據(jù)噴氨格柵中還原劑的流動與換熱特性設(shè)置節(jié)流元件，實現(xiàn)均勻噴氨。同時，通過數(shù)值模擬確定噴氨格柵的具體位置。
　　最后，通過現(xiàn)場測量獲得了該SCR脫硝裝置的流場分布與氨氮比分布情況，分析了本文所設(shè)計的噴氨格柵的實際性能與存在的問題。測量結(jié)果表明，該SCR脫硝裝置的脫硝效率可以達到96.3％，但是此時首層催化劑入口存在大量氨氮比大于1的區(qū)域，這會造成大量的氨逃逸，有必要進行非均勻噴氨調(diào)節(jié)。采用測量數(shù)據(jù)作為脫硝