[发明专利]一种全负荷自适应调平的精准喷氨系统

说明书

本发明涉及一种全负荷自适应调平的精准喷氨系统，包括氨气喷嘴、空气管道、混合管道、喷氨母管、喷氨支管、调节阀和喷氨格栅，氨气经过氨气喷嘴喷射与空气管道中的空气混合后到达混合管道的入口端，即进入所述的喷氨母管，通过喷氨母管分配至阵列布置的若干个喷氨支管，再经过所述的调节阀进入烟道内的喷氨格栅，由喷氨格栅的喷嘴喷出与烟气混合，所述的混合管道的入口端距离第一根喷氨支管至少2m和或所述的混合管道的入口端与第一根喷氨支管之间设有至少2个弯头。与现有技术相比，本发明具有改造成本低，可靠性高等优点。

技术领域

本发明涉及燃煤电厂脱硝系统优化领域，尤其是涉及一种全负荷自适应调平的精准喷氨系统。

背景技术

随着火电厂烟气超净排放和全负荷脱硝的实施，NO_x排放指标不高于50mg/Nm³，部分电厂控制排放甚至不高于25mg/Nm³，这对选择性催化还原反应器(SCR)的脱硝性能提出很高的要求。限于SCR入口反应物不均匀分布等因素，为满足排放要求必须加大喷氨量，导致局部氨逃逸增大，继而引起空预器堵塞和低温腐蚀。很多机组出现空预器烟气侧阻力过大，热一次风风压波动超正常范围等问题，影响安全稳定运行。

SCR入口反应物的不均匀分布会影响脱硝性能。研究表明入口烟气速度和氨的不均匀分布会增加反应器出口的氮氧化物浓度和氨逃逸率；随分布相对偏差的增加，脱硝效率降低、氨逃逸率增加，氨分布偏差的影响更为重要。

图1为典型的燃煤机组SCR喷氨系统，氨/空气混合管多采用带盲端的一进多出形式：氨气经过喷嘴喷射与空气混合后到达混合管道入口端即进入喷氨母管，随后分配至阵列布置的21根喷氨支管，经过调节阀进入烟道内的喷氨格栅与烟气混合，发生脱硝还原反应。喷氨格栅数量及布置方式的复杂程度视各机组而异(本案例中，图2的喷氨支管1、2、3对应图3的1A、1B、1C烟道区域……喷氨支管19、20、21对应7A、7B、7C烟道区域)。由喷氨格栅结构及混合管布置方式可确定部件的阻力特性，利用CFD软件建立该喷氨系统模型进行模拟计算，经试验验证：整个结构的阻力在2.5kPa左右，从入口端到盲端的喷氨支管流量逐渐增大，详见图2；盲端支管流量较入口端支管流量高出15-20％；必须强调的是，喷氨格栅结构越简单，支管流量的偏差越大。

通过现场试验测量THA和50％THA工况下SCR入口烟道(喷氨格栅位置)流速分布，同时利用CFD软件建立该电厂尾部烟道模型进行同工况的数模计算进行校核，得到典型π型炉SCR入口烟气流速分布，见图3。对应图2和图3可知，必然存在喷氨量过大的区域，特别是烟道前部和对应氨/空气混合管入口端和盲端的烟道区域。

搜集文献专利知，现有的喷氨调平及控制方法都是基于网面测量入口烟道反应物浓度和流速，计算各分区域的喷氨量，根据调节阀门的流量特性得到阀门开度并增加自动控制系统实现喷氨调平。这也是传统喷氨调平手段的基本思路。然而，受限于氨/空气混合管及喷氨格栅(AIG)的结构设计及布置方式的缺陷，传统喷氨调平手段没有从系统结构上改善SCR入口烟道各区域NH₃/NO_x分布，很难实现喷氨的分区域精准调平。