SCR脱硝分区喷氨影响因子研究及优化

近年来,针对SCR脱硝系统过量喷氨和氨逃逸等问题,分区喷氨控制技术开始在燃煤电厂进行应用。该文采用数值模拟方法(CFD)对某600 MW机组的SCR分区喷氨系统进行流场模拟,并提出优化方案,优化后催化剂入口氨氮比和喷氨分区对应性显著改善,最后分析不同负荷工况对流场的影响。

分区喷氨控制技术在SCR脱硝中的应用

针对SCR脱硝反应器中氨氮比的及时调整问题,近年来广泛采用分区喷氨控制技术来解决。首先,该文将介绍分区喷氨控制技术的3个组成部分,并详细分析测量技术的应用现状和选择依据,以阐明三层控制技术的目的和原理。最后,将对分区喷氨控制技术的应用条件进行深入分析。

某660MW机组脱硝精准喷氨改造应用

燃煤电厂通常采用喷氨脱硝来控制NO_(x)排放量,喷氨反应器的高效运转是保是其安全运行的关键条件。某660MW机组在实际脱硝的过程中,因喷氨反应器中喷氨量过大,导致脱硝多余反应产物NH4HSO4阻塞空气预热器。机组经常需要在停炉时清洗空气预热器,提高了生产运行成本。在确保脱销效率的前提下,为解决该问题,该电厂进行了精准喷氨改造,优化了烟气系统中催化剂的放置位置,降低了喷氨量,减少了多余NH4HSO4的产生,缓解了空气预热器的阻塞,在一定程度上确保了脱销效率,同时提高了催化剂的使用效率,可为其他机组进行精准喷氨改造提供借鉴参考。

SCR分区喷氨导流优化设计及效果评估

近年来,分区喷氨技术广泛应用于燃煤发电机组的脱硝装置。某完成分区喷氨技术改造的选择性催化还原(SCR)脱硝装置,运用计算流体力学(CFD)方法对其流场进行分析。针对烟气轨迹混乱、分区对应性差等缺陷提出了优化导流装置、增设强制混合装置等具体的改进方案,并进行模拟验证。结果表明:烟气偏流和轨迹混乱问题得到了解决;系统内最大湍流强度从原有的82.1 m~2/s~2增加到165.1 m~2/s~2,分区对应性得到了有效改善。

脱硝分区喷氨控制系统优化及在1000 MW燃煤发电机组上的应用

脱硝分区喷氨控制技术可有效解决超低改造后燃煤电厂脱硝系统可能出现的运行问题。简要介绍了现有分区喷氨控制技术的各组成部分,对脱硝出口NOx分区测量的不同形式的优缺点进行对比分析,分析了现有分区喷氨控制技术的缺点,并针对现有缺点提出优化方案。最后介绍了九江某1000 MW燃煤火电机组,实施了基于优化方案的脱硝分区喷氨技术改造工程后的实际效果。

基于线性控制的SCR脱硝分区喷氨工业性试验

为了分析SCR脱硝分区喷氨技术的应用效果,采用1000 MW、750 MW、500 MW三种工况的分区喷氨脱硝装置进行工业性试验。结果表明:A侧反应器和B侧反应器出口NOx相对标准偏差≤19.7%,氨逃逸率小于2.28 mg/m^3(标态、干基、6%O2),出口NOx排放浓度小时均值小于50 mg/m^3(标态、干基、6%O2);在锅炉燃烧较为稳定的情况下,基于出口NOx浓度场线性反馈控制的分区喷氨技术可以实现SCR出口全截面NOx浓度的均匀分布。

660 MW机组脱硝SCR分区喷氨控制技术改造

针对燃煤机组中选择性催化还原脱硝系统(selective catalytic reduction,SCR)存在喷氨量过高、NOX浓度波动大和空预器堵塞等问题,采用SCR分区喷氨控制技术改造某660 MW燃煤机组。结果表明,相同运行负荷条件下,SCR分区喷氨控制系统的引入可有效改善脱硝效率、空预器阻力和SCR出口NOX浓度分布均匀性。

1000 MW机组分区喷氨特性研究

某电厂1000 MW燃煤机组应用了分区喷氨动态控制技术。在运行调试时发现,在切换磨煤机组时,氨逃逸加剧,分区喷氨的控制效果明显下降。现对不同磨煤机组合下脱硝反应器进口NOX浓度场进行测试,发现奇数台磨煤机组合下,脱硝进口NOX浓度呈现出"中心高两边低"的分布特点,根据浓度分布优化分区喷氨控制。

分区控氨技术在炼油厂选择性催化还原烟气脱硝中的应用

针对选择性催化还原(SCR)脱硝反应器同截面温度分布不均,导致NO_x浓度分布不均,严重影响脱硝效果,采用传统的均匀喷氨方式无法有效解决脱硝率低、局部氨逃逸的问题,以炼油厂自备锅炉SCR脱硝装置为研究对象,在SCR脱硝反应器入口烟气NO_x浓度分布不均的情况下,采用分区喷氨的控氨方式,提高脱硝率的同时改善反应器出口截面NO_x浓度分布的均匀性,有效控制了氨逃逸。分区喷氨与均匀喷氨实验数据相比,分区喷氨后脱硝率提高11.5百分点,氨耗量减少5kg/h,氨逃逸浓度降低77.5%。根据温度和浓度的关系估算,均匀喷氨时反应器入口同截面温度最高处和最低处温差应不超过30℃,否则需考虑分区喷氨方式。

多变截面选择性催化还原系统喷氨方式数值模拟

以某660 MW燃煤机组选择性催化还原(SCR)烟气脱硝系统为研究对象,采用Gambit软件建立了三维数值模型,以模拟分析反应器内流场分布的特点,并对比了分区喷氨和线性喷氨2种方式对首层催化剂入口氨气分布均匀性的影响。结果表明:因反应器存在2个变截面烟道,从而使得喷氨格栅处的烟气流场分布极不均匀,烟气速度相对偏差系数为27.5%;采用线性喷氨方式时,首层催化剂入口氨气分布相对偏差系数高达25.3%;对于分区喷氨方式,采用10区喷氨方式时首层催化剂入口氨气分布相对偏差系数为8.9%,30分区喷氨方式可使氨气分布相对偏差系数降低至5.6%,分区喷氨的效果显著优于线性喷氨。

先进测量技术在SCR脱硝喷氨系统的应用与研究

针对当前脱硝喷氨自动控制中存在的问题,分析影响喷氨自动调节的主要因素,并阐述采用先进测量技术的重要性和必要性,以及优化改造测量原理及采用先进测量技术后的运行效果评价。先进测量技术应用后准确性明显提高,使反应器进、出口NOx和氨逃逸测量的代表性和实时性增强,增加精细化分区喷氨,可以大大降低反应器出口NOx的不均匀性,提高氨反应效率,减少氨逃逸。

SCR脱硝入口氮氧化物分布不均机制及应对措施

针对SCR脱硝入口(锅炉出口) NO_(x)的质量浓度分布不均机制进行了分析,提出了在保持SCR主体结构不变的前提下,消除入口NO_(x)不均带来的不利影响的方法和措施。分析表明,磨机运行方式、配风方式和燃煤煤质是影响SCR入口NO_(x)分布不均的重要因素,通过NO_(x)预测控制、烟气混合强化和喷氨分区控制等新技术手段,可有效消除入口NO_(x)不均带来的不利影响。

基于神经网络的分区喷氨量研究

电厂烟气脱硝常采用SCR(选择性催化还原)系统,在实际运行过程中发现第一层催化剂入口往往存在NOX浓度分布不均的情况,按照已有的均匀喷氨方案往往导致催化剂层入口氨氮比分布偏差大的问题,从而进一步影响脱硝效果。文中在已有的SCR反应器冷态试验台的基础上,以喷氨格栅(AIG)分区精准喷氨为研究对象,首先将AIG分为10个分区,其次以催化剂入口截面设置的25个测点的与分区喷氨量相对应氨气浓度为目标,建立CFD仿真模型,得到不同的AIG分区喷氨量组合在25个测点上的氨浓度分布;然后将25个测点的氨气浓度为输入参数,分区喷氨量为输出参数对BP人工神经网络进行训练,而在实际使用中根据测点NOX浓度按照设定氨氮摩尔比将所需氨浓度输入神经网络,即可得到当前NOX分布下的所需的分区喷氨量;最后针对几种典型的入口NOX分布,使用训练好的BP神经网络得到分区喷氨量,将该分区喷氨量输入CFD仿真发现第一层催化剂入口前25个监测点的氨氮比标准偏差系数在3.6%以下,满足电厂低于5%的技术需求。

大型燃煤机组SCR装置超低排放改造流场优化

基于燃煤机组SCR系统普遍出现的性能不稳定、氨逃逸超标等问题,以具有代表性的某660 MW超临界煤粉锅炉SCR脱硝系统为例,拟结合喷氨格栅和驻涡型喷氨混合器特点,进行多维度的驻涡脱硝喷氨混合装置优化改造研究,并分析了烟气在烟道各位置流动、变化和相互混合的过程,提出了基于分级多效混合、多排分区、强制整流的优化方案。依据CFD模拟计算结果,提出的SCR脱硝系统的流场优化方案可以充分实现流场分布和NH_(3)/NO_(x)混合分布均匀的要求,即反应器内第1层催化剂入口截面NH_(3)/NO_(x)混合不均匀性低于5%;烟气气流速度不均匀性低于15%;烟气到达第1层催化剂的入射角小于10°。对原脱硝装置进行相应改造后,脱硝装置出口NO_(x)浓度总体分布均匀,平均浓度低于超低排放限值,且氨逃逸浓度远低于设计值3×10^(-6),现场实测结果进一步验证了改造方案的可靠性。流场升级的改造方法对于指导大型燃煤机组SCR系统的超低排放改造具有借鉴意义。

660MW燃煤电厂SCR脱硝系统CFD模拟优化研究

为探究流场和组分浓度分布对SCR装置脱硝效率和氨逃逸的影响进而提升脱硝性能,基于ANSYS FLUENT软件平台、耦合多孔介质模型和E-R脱硝反应动力学模型,建立国内某660 MW燃煤机组SCR系统的三维计算流体力学模型;详细分析不同负荷下烟气速度分布、组分浓度分布、脱硝效率和氨逃逸等流动反应特性;进而针对分区喷氨和静态混合器对脱硝性能的影响进行模拟与优化。结果表明:当顶部导流板倾角与楔形弯头倾角相同时,流场分离现象消失,速度分布更加均匀。较之于均匀喷氨方式,分区喷氨可使NH3浓度均匀性提高55%、出口NO浓度偏差降低50%。采用平板型混合器结合分区喷氨策略,催化剂入口截面NH3浓度偏差系数小于2.5%,出口截面NO浓度偏差系数小于8%,局部最大氨逃逸为1.82mg/m3,脱硝效率提高了7%,实现SCR装置的稳定高效运行。

非均匀来流条件下SCR系统静态混合器布置及喷氨优化数值模拟研究

针对某650 MW机组W炉SCR系统静态混合器在非均匀来流条件下的布置及喷氨优化进行了数值模拟研究。通过分析常规导流板设计下SCR系统内流场,提出利用静态混合器对SCR系统进行分区流场优化。大范围混合器布置在脱硝入口烟道,分区混合器布置在喷氨格栅下游并将烟道划分为3个分区。经分区流场优化后,SCR系统内流速、温度和NOx浓度分布均有明显改善,首层催化剂入口氨氮摩尔比峰值从1.50降至1.06,但系统阻力增加了177 Pa。为了进一步改善SCR系统内氨氮匹配性,提出分区喷氨优化方案。经分区喷氨优化后,首层催化剂入口的氨氮摩尔比峰值从1.06降至0.98。在非均匀来流边界条件下,分区流场优化结合分区喷氨优化是改善SCR系统内部流场并降低氨逃逸率的最优方案。