选择性催化还原烟气脱硝系统速度场及组分分布对脱硝效率的影响

为了获得较高的选择性催化还原(SCR)反应器内脱硝效率,通过Fluent软件耦合SCR详细反应机理的方法建立了脱硝反应三维数值模型,研究了脱硝反应入口烟气速度及氨氮摩尔比分布不均对脱硝效率和氨逃逸量的影响。结果表明:首层催化剂入口烟气速度分布不均对脱硝反应影响不大;氨氮摩尔比分布不均对脱硝反应影响较大,当氨氮摩尔比为0.85∶1时,其相对偏差系数从0增大到30%,2层催化剂的脱硝效率从84.6%降低到77.8%,出口氨逃逸量从2.02×10-6增大到36.00×10-6。所以在设计SCR脱硝反应器时,应尽可能地提高喷氨格栅及混合器对NH3和NO的混合效果,使进入前层催化剂的氨氮摩尔比相对偏差控制在5%以内。     

某200MW燃煤机组SCR烟气脱硝系统性能研究

在200 MW燃煤机组锅炉尾部烟道,建立了SCR脱硝系统性能测试平台,研究了入口烟温、NH_3/NO_x摩尔比和空间速度对脱硝效率和氨逃逸的影响;同时研究了烟气流量对脱硝系统阻力的影响。结果表明:入口烟温在340~370℃范围内,NH_3/NO_x摩尔比为1.0时,系统脱硝效率可达到80%以上。当NH_3/NO_x摩尔比小于1.08时,脱硝效率随NH_3/NO_x摩尔比增大而显著提高;当NH_3/NO_x摩尔比大于1.08时,脱硝效率提升不是很明显,而氨逃逸量会随NH_3/NO_x摩尔比的增大而一直增加,直至超出氨逃逸的设计限值。在入口烟温为360℃、NH_3/NO_x摩尔比为1.08时,调节反应器入口烟气流量,使空间速度在3300~4000 h~(-1)时,脱硝效率最佳,此时氨逃逸量低于2ppm。随着烟气流量的增大,脱硝系统的流动阻力和催化剂层的流动阻力逐渐增大,并且催化剂层阻力占脱硝系统阻力的75%左右。     

氨氮比分布不均对SCR脱硝反应影响的模拟研究

建立了某660 MW机组SCR主反应器的三维数值模型,通过模型研究了反应器内氨氮比的分布特点及其均匀性对脱硝反应的影响。模拟结果表明:在氨氮比小于1的前提下,每经过一层催化剂脱硝,氨氮比变小,而其分布的不均匀程度变大;同时,氨氮比分布不均降低脱硝效率,增大氨逃逸。并且随着脱硝效率的增大,氨氮比分布不均对其影响越显著;氨氮比的均匀性是限制SCR满足一定氨逃逸的前提下,进一步提效的关键因素。     

W火焰锅炉SNCR脱硝及其对SCR入口流场的影响

由于W火焰锅炉NO_x排放浓度高,一些电厂采用低氮燃烧+SNCR脱硝+SCR脱硝的耦合脱硝方式,但运行中出现了氨逃逸浓度严重超标的问题。以某600 MW超临界W火焰锅炉为对象,采用CFD数值模拟辅以实测验证方法研究了锅炉负荷、尿素喷射层流场、氨氮摩尔比等因素对SNCR脱硝及SCR入口流场分布的影响。研究发现：SOFA风沿前后墙非等间距布置是造成尿素喷射层速度场及温度场不均的主要原因;随锅炉负荷降低,喷枪层截面平均温度趋向于SNCR最佳脱硝温度,脱硝效率逐渐增加;SCR入口截面温度、流速及NO_x浓度分布皆不均匀,随SNCR脱硝效率提高,SCR入口截面NO_x浓度分布偏差增大,不同负荷时SCR入口截面NO_x相对偏差达35%～53%。SNCR脱硝严重影响SCR脱硝反应器入口NO_x浓度均匀性,最终导致SCR氨逃逸浓度严重超标,建议通过优化SOFA风布置及在SCR入口段加装烟气混合器加以解决。     

基于流场多变的SCR脱硝系统喷氨优化调整试验

为解决负荷变化直接影响脱硝系统入口烟气流场,导致喷氨匹配较差,造成脱硝系统出口氨逃逸率升高而引起空气预热器堵灰等问题,对某电厂600 MW机组选择性催化还原(SCR)装置,在600MW负荷下进行了现场喷氨优化调整试验,并基于流场多变,对现场优化调整试验后的效果,在320MW工况下进行了验证试验。结果表明:喷氨优化后,反应器A、B出口的NO_x质量浓度分布均匀性均有明显提高,其相对标准偏差分别由27.8%、20.2%降低到16.2%、14.6%;在脱硝效率和氨氮摩尔比变化幅度不大的情况下,反应器A、B两侧的平均氨逃逸率分别下降了63.6%和64.3%,优化效果显著;320 MW负荷下SCR反应器出口NO_x质量浓度分布仍然不均匀,其相对标准偏差增大,且在氨氮摩尔比一定时其脱硝效率低于600 MW工况,与理论方法分析的结果相比实际测试脱硝效率值偏低。建议改进或优化脱硝系统进口烟道的整流装置实现流场均匀,以改善脱硝系统出口NO_x分布的均匀性,降低氨逃逸率,同时提高脱硝效率。     

SCR反应器入口速度与氨分布不均匀性对脱硝性能的影响

选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)反应器入口参数的不均匀分布会影响其脱硝性能。文中首先建立了SCR催化剂模块单通道内流动传质与反应模型,通过数值模拟获得了各种参数条件下单通道的脱硝性能;在此基础上研究了多通道催化剂床层入口速度和氨的不均匀分布对SCR脱硝性能的影响。研究表明:入口速度和还原剂的不均匀分布会增加反应器出口的氮氧化物浓度与氨逃逸;不同分布形态对脱硝性能的影响有差异;随分布相对偏差的增加,脱硝效率降低、氨逃逸增加,氨分布偏差的影响最为重要;降低空速和提高氨氮比均能增加脱硝效率,但提高氨氮比同时也会造成更多的氨逃逸。在此基础上提出了满足NO_x超低排放需求的入口速度和还原剂分布相对偏差限值设定方法。     

SNCR脱硝及添加CO对其特性的影响

在管式炉上模拟烟气气氛下实验研究了650~950℃范围内选择性非催化还原(SNCR)技术的脱硝特性及添加CO对其脱硝特性的影响,分析了相关反应机理。结果表明:不添加CO时,SNCR最佳脱硝温度为900℃;反应器尾部N_2O和NO_2排放质量浓度均随反应温度的增加,先增大后减小,在850℃时N_2O和NO_2排放质量浓度达到峰值,高温可降低氨逃逸量;反应温度低于700℃,增大氨氮摩尔比对脱硝效率、N_2O与NO_2排放质量浓度没有影响,而氨逃逸显著增大;反应温度高于800℃,增大氨氮摩尔比,脱硝效率与N_2O排放质量浓度均增大,而NO_2排放质量浓度减小。添加微量CO时,最佳脱硝效率略有增大,最佳脱硝温度、脱硝温度窗口及氨逃逸曲线向低温移动,脱硝温度窗口的下限降低至750℃;N_2O排放温度范围变宽且峰值增大,NO_2排放质量浓度接近于零。增加CO添加量易引起低温下反应器尾部CO逃逸量的增大,应尽量减少CO的添加量。实际应用中,可通过加入微量的CO降低SNCR脱硝温度,减少NO2排放质量浓度及低温时的氨逃逸量等。     

SCR烟气脱硝系统氨氮双控新方法

针对目前电厂实际选择性催化还原(SCR)烟气脱硝系统运行中存在的出口NO_x质量浓度分布不均以及氨逃逸超标等问题，进行了数值模拟分析并基于此提出了一种氨氮双控的喷氨优化新方法。以某660 MW机组SCR烟气脱硝系统为例，建立可视化流场和脱硝反应数值模型，分析比较了不同氨氮摩尔比条件下出口各分区NO_x质量浓度、氨逃逸体积分数以及脱硝效率的变化规律。结果表明：分区脱硝效率、出口NO_x质量浓度和氨逃逸体积分数与氨氮比之间的关系均呈由一拐点分隔的两段线性的变化规律，拐点出现在氨氮摩尔比为1.15左右。据此，提出了基于分段拟合函数与优化矩阵方程相结合的氨氮双控喷氨优化新方法，分别预测了该660 MW机组使用5分区和42喷嘴进行喷氨调节优化，优化后的总喷氨量相对均匀喷氨工况最多下降7.2%，同时出口NO_x质量浓度和氨逃逸体积分数的相对标准偏差分别下降至9.4%和4.2%，出口均匀性显著提高，不存在局部超标现象。     

某电厂脱硝系统氨逃逸故障分析与处理

针对脱硝系统出口氨逃逸质量浓度过高导致空气预热器腐蚀、堵塞以及二次污染等问题，以某电厂氨逃逸故障为例，对烟气温度、NO_x质量浓度、氨逃逸情况、运行数据等进行分析，认为入口氨氮摩尔比分布不均以及部分区域氨量过喷是造成脱硝出口氨逃逸超标的主要原因，提出降低入口NO_x质量浓度的同时减少NO_x质量浓度波动幅度、调整脱硝反应器入口氨氮摩尔比分布、评估催化剂性能等措施避免脱硝系统氨逃逸现象。     

分区混合动态喷氨技术工程应用

为保证催化剂入口氨氮摩尔比分布均匀、降低氨逃逸量,常规选择性催化还原(SCR)脱硝系统要求其入口NO_x质量浓度分布均匀且稳定。机组灵活性改造后,负荷将频繁调整,SCR脱硝系统入口NO_x的分布则随着燃烧条件的变化而变化,导致常规SCR脱硝系统难以长期保持氨逃逸量达标,这将对空气预热器、除尘器、低温省煤器等后续设备的安全可靠运行造成严重威胁。为此,本文提出基于分区混合的动态喷氨技术,具体方案为:在SCR脱硝系统入口烟道加装大范围烟气混合器,降低NO_x分布不均匀度;然后将SCR脱硝系统后续入口烟道分成2~4个区,通过分区混合器将烟气成分基本混合均匀;每个分区设置1个自动调节阀调整分区喷氨量;每个分区出口设置在线NO_x测点,并以此对各分区喷氨量进行实时调整,最大程度降低氨逃逸水平。在某660 MW机组上进行该项技术改造,改造后催化剂入口截面速度及氨氮摩尔比分布均匀性显著提高,降低了氨耗量,有效保证了后续设备的安全可靠运行。     

选择性非催化还原反应的实验研究与机理分析

在一管式石英反应器上研究了温度、氨氮比R、NOx初始体积浓度等反应参数对氨水选择性非催化还原(SNCR)反应的影响并采用CHEMKTN软件进行了机理分析.结果表明:①最佳脱硝温度约在920～950℃左右,N20排放则在低于最佳脱硝溢度时达到最大值,升高温度可以降低尾部的NH3泄漏:②增加氨氮比可以提高脱硝效率但会增加尾...     

燃煤电厂烟气脱硝技术的研究

根据SCR脱硝工艺,研制了一套能处理烟气量为14000 m3/h的工业脱硝试验装置.在试验装置上开展了NH3/NOx摩尔比与脱硝效率、NH3/NOx摩尔比与氨漏失量、烟气温度与脱硝效率、烟气温度与SO2氧化率、烟气流量与催化剂层流动阻力等相关关系的研究.通过脱硝装置研制和脱硝性能研究工作,为今后脱硝装置的设计、运行以及性能研究提供了经验.     

脱硝优化控制系统研究与应用

烟气脱硝是现今电厂实现节能环保的重要措施之一。脱硝优化控制系统用于实现电厂烟气脱硝工作的智能优化控制。该系统以选择性催化还原法为基础,采用模型计算的方式对烟气中的NO_x含量进行预估,利用闭环修正的方法得出氨氮摩尔比,实现氨流量的准确控制。系统测试结果表明,该系统可以根据出口NO_x指标和氨逃逸情况及时修正脱硝效率设定值,保证了脱硝工作自动控制的准确性和稳定性,减少了氨耗量和氨逃逸,实现了综合优化脱硝控制。     

加入甲烷促进选择性非催化还原反应的实验研究

为研究甲烷对选择性非催化还原(SNCR)脱硝反应的影响作用，在沉降炉实验台上模拟锅炉烟道内的反应环境和烟气成分，在650~1150 ℃范围内，研究了微量甲烷对SNCR反应温度窗口、脱硝效率和氨泄漏的影响，以及甲烷在脱硝过程中的反应特性。实验结果表明，在SNCR反应过程中加入少量的甲烷，可以降低并拓宽其反应温度窗口，提高较低温度下的脱硝率。同时促进氨的反应活性，降低氨泄漏，提高氨利用效率。而且加入甲烷后脱硝反应速率加快，使反应所需时间缩短，但使最大脱硝效率稍有降低。增加脱硝反应中的喷氨量，可拓宽脱硝反应温度窗口并提高脱硝效率。脱硝反应中加入的甲烷在950℃左右基本消耗完，不产生二次污染。     

选择性非催化还原法在电站锅炉上的应用

对一台HG-410/9.8-YW15型煤粉锅炉,在已进行常规煤粉再燃改造基础上进一步结合了选择性非催化还原(selective non-catalytic reduction,SNCR)的改造,即对该锅炉采用了联合Reburning/SNCR技术。通过实验运行表明：当仅有再燃投入运行时,NOx可以低于350 mg/m3(标准状态,6%O2,干烟气);而当结合了SNCR运行时,NOx则达到了200 mg/m3以下,同时尾部氨泄漏小于7.6 mg/m3。低负荷情况下脱硝率较高,对于51%负荷(j(NH3)/j(NO)等于1.0),NOx降至160 mg/m3,而此时的尾部氨泄漏只有1.14 mg/m3。此外,根据负荷及j(NH3)/j (NO)的不同,单独SNCR技术在再燃的基础上也实现了38.2%~73.9%的脱硝率。尾部烟道中的氨分布呈现出前墙高于后墙的现象。SNCR的投运对飞灰含碳量、排烟温度及CO排放等几乎没有影响,但会造成尾部排烟量的增加,即对锅炉效率造成了约0.5%的损失。     

2×300 MW机组尿素SNCR脱硝工程设计及应用

结合新疆某电厂2×300 MW机组尿素SNCR烟气脱硝工程设计实例,详细阐述了尿素SNCR烟气脱硝系统各主要单元的工艺流程及相关设备选型选材,介绍了喷枪布置依据及系统运行效果,并分析了氨水SNCR脱硝工艺和尿素SNCR脱硝工艺运行、投资费用。实践结果表明,尿素/NOx摩尔比为0.5、原烟气NOx质量浓度(标准状态)为178~187 mg/m3时,脱硝效率可稳定在50%以上,逃逸氨质量浓度(标准状态)为1.2~1.9 mg/m3,满足环保排放标准和设计要求。     

SCR烟气脱硝催化剂的化学动力学模拟研究

选择性催化还原(SCR)烟气脱硝是目前应用最为广泛的烟气脱硝技术之一。根据SCR脱硝机理,建立了催化剂的化学反应速率方程,采用计算流体力学(CFD)模拟软件Fluent,模拟了脱硝效率与氨氮摩尔比及停留时间的关系、氨逃逸率与氨氮摩尔比之间的关系。将模拟结果与一些已有的试验结果进行比较,证明CFD模拟能有效反映催化剂孔内的化学反应状况。     

浙江国华宁海电厂4号机组烟气脱硝工程简介与总结

浙江国华宁海电厂4号机组烟气脱硝工程采用SCR脱硝技术,脱硝效率达到80%以上。目前,该套脱硝装置已经投运并通过性能测试。对该工程进行介绍和总结。     

蜂窝状V2O5-WO3/TiO2催化剂脱硝性能研究

实验室制备了蜂窝状V2O5-WO3/TiO2的脱硝催化剂，通过BET、XRD、SEM等方法对微观结构进行表征。在自制SCR活性试验台上测试各种运行工况（温度、空速比等）和烟气组成（NH3/NO、水蒸汽等）对催化剂的脱硝活性、选择性、SO2的氧化率和氨逃逸量的影响。发现自制蜂窝状催化剂在空速比（SV）小于3500h-1、NH3/NO在 0.9~1.0、温度320~420℃范围内的NO脱除率较高、SO2氧化率和氨逃逸量较低，基本达到工业应用的要求，低含量（低于2％）水蒸汽可以提高高温段NO脱除率，而高含量的水蒸汽对催化剂NO脱除具有明显的抑制作用，但水蒸汽的加入会使NO脱除温度窗口拓宽；由于催化剂自身含有较多的硫酸盐，未观察到SO2对脱硝反应有促进作用。     

选择性非催化还原(SNCR)技术及其应用前景

介绍了SNCR工艺原理及反应机理,详细讨论了反应温度、NH3/NOx摩尔比、不同还原剂、不同添加剂以及烟气中氧对SNCR反应过程和脱硝效率的影响。展望SNCR技术的发展方向,介绍了SNCR与其他脱硝技术的联合应用。