SCR防堵灰型流场优化技术及工程应用

贵州地区燃煤机组普遍燃用高硫、高灰分及高沾污性煤质,选择性催化还原（SCR）脱硝系统普遍存在喷氨格栅、水平烟道、导流板、整流格栅和催化剂等位置严重积灰,及氨逃逸量高和空气预热器等后续设备堵塞的问题。为此,本文提出SCR防堵灰型流场优化技术,并应用于贵州某电厂660 MW机组W型炉SCR脱硝系统。该技术改造方案是将原喷氨格栅更换为防积灰型花瓣式喷氨格栅,优化导流板形式和布置,加大导流板和烟道底部壁面流速以减轻积灰,优化入射整流格栅角度。改造后运行5个月停炉检查,喷氨格栅、烟道壁面和导流板严重堵灰问题得到了根本解决,为SCR脱硝系统发挥正常性能,降低氨逃逸量,保证后续设备安全可靠运行提供了有利条件。     

W型锅炉SCR脱硝装置积灰原因分析与治理

某电厂W型火焰锅炉燃用高灰分无烟煤,SCR脱硝反应器催化剂、导流板、整流格栅、支撑钢梁积灰严重,造成了流场不均匀和催化剂堵塞,影响了SCR脱硝系统的性能。根据运行经验和CFD技术,分析得出SCR脱硝装置积灰的原因是设计不合理、催化剂选型不合理、流场不均、吹灰效果不佳、长期低负荷运行和燃煤灰分远超设计值。通过采用烟气流场优化及1∶10物理模型试验,对导流板、整流格栅和顶部烟道进行了改造,同时将蜂窝式催化剂更换为板式催化剂,加装声波吹灰器。改造后运行3个月,对脱硝装置进行内部检查,反应器水平烟道、导流板积灰明显减少,整流层未见积灰,催化剂表面和孔隙无积灰、堵塞现象,证明所采取的各项措施有效解决了SCR反应器内积灰、催化剂堵塞问题。     

SCR烟气脱硝数学模拟研究

选择性催化还原法(SCR)脱硝反应器中的烟气流动情况对于脱硝反应的实际效果有显著影响.对SCR反应器入口烟气流场、SCR反应器氨浓度分布及SCR反应器出口烟气流场进行数学模拟.通过在弯头处增加弧形导流板,调整喷氨阀门开度,在SCR反应器出口段加装了4个垂直的导流板后,优化了SCR脱硝反应器中的烟气流速和氨浓度分布,在保证氨逃逸率的前提条件下,使脱硝效率达到设计值;通过模拟对烟道及反应器进行优化,大大降低了烟气对催化剂的冲刷,消除了烟道及反应器的飞灰沉积.     

低位布置燃气轮机SCR烟气脱硝数值模拟研究与应用

以某低位布置E级燃气蒸汽联合循环机组余热锅炉为例,进行了选择性催化还原（SCR）脱硝技术数值模拟研究,得到余热锅炉SCR烟气脱硝系统流场和余热锅炉内部喷氨格栅的放置位置。结果表明:对于低位布置的燃气轮机,在扩口段烟道设置导流板能够有效改善催化剂入口截面上速度分布均匀性;提出了一种适用于余热锅炉扩口烟道的分割仓式导流板结构;采用分区可调的多组一体式氨注射混合器能在较短距离内加强氨气和NOx的混合;将喷氨格栅布置在模块2之前时,催化剂入口截面上NH3分布均方根偏差为2.05%;在机组实际运行时对喷氨格栅进行分区优化调整可以获得最佳的余热锅炉出口截面NOx分布均匀性和最小的氨逃逸量。     

多变截面SCR脱硝系统优化改造

为了解决某电厂600 MW机组选择性催化还原(SCR)脱硝系统存在脱硝效率低以及空气预热器磨损严重的问题,利用数值模拟分析该问题的原因,对该机组SCR脱硝装置进行了优化改造。结果表明:在省煤器出口水平扩张段的多变截面烟道采用小角度、多片数方法设计导流板,消除了水平扩张段的涡流低速区和高速区,提高了喷氨上游烟气流动的均匀性,并且使水平扩张段的流动阻力降低;对比涡流静态混合式喷氨、线性喷氨和分区喷氨,分区喷氨可以更好地控制首层催化剂入口氨氮摩尔比分布的均匀性,进而提高脱硝效率、减少氨逃逸;在SCR脱硝反应器出口到空气预热器入口增加导流板可以提高空气预热器入口烟气流速分布的均匀性,减轻空气预热器的磨损。     

CFD数值模拟在燃煤电厂烟气脱硝系统改造中的应用

阐述了流场优化对SCR脱硝系统的影响,对流场优化的关键技术进行了分析。并通过ANSYS系列软件对某2×600 MW机组整个烟气脱硝系统进行数值模拟,对省煤器出口到空预器的烟道系统、均流格栅、导流板、喷氨格栅、催化剂等装置进行了优化设计。     

火电机组SCR烟气脱硝喷氨优化模拟及试验验证

针对某660 MW燃煤火电机组的SCR脱硝系统存在脱硝效率低,氨耗量大及氨逃逸率超标情况,借助于数值模拟模型,优化调整SCR脱硝系统采样装置及各喷氨门喷氨量,对优化调整状况进行试验验证,调整后的SCR装置脱硝效率得到改善,氨逃逸率降低至标准值(3 ppm)以下。     

脱硝系统新型涡流喷氨混合装置流场数值模拟

SCR脱硝系统的性能取决于进入脱硝反应器的氮氧化物与还原剂氨气混合的均匀程度和烟气速度分布。提出了一种新型的涡流喷氨混合装置,并对其流场进行了三维数值模拟。分析表明,涡流喷氨混合装置能够使进入第1层催化剂的烟气与氨气均匀混合,催化剂入口截面氨气浓度偏差小于10%,混合效果良好;在2个烟道转弯处等距离布置4块导流板,反应器上部等距离布置11块导流板后,烟气速度场达到偏差小于15%的设计要求,因此该新型涡流喷氨混合装置完全能够替代传统的喷氨格栅。     

300MW燃煤机组脱硝AIG优化方法的应用与评价

以某电厂燃煤运行机组锅炉烟气SCR脱硝系统为对象,针对系统内流场布置不合理,NOx和NH3混合不够充分等原因造成氨逃逸严重,提出机组运行中SCR系统导流板布置后一种喷氨优化的方法,并以出口NOx浓度分布、脱硝效率、氨逃逸、液氨消耗量等指标对该方法综合评价,通过其它运行工况进行检验,实现SCR系统的最优运行,最后通过实例验证了该优化方法的适用性,结合机组运行实际情况相应地提出了改善脱硝系统等相关建议。     

燃煤机组SCR脱硝系统氨氮混合优化

以某电厂660 MW燃煤机组选择性催化还原(SCR)脱硝系统为研究对象,针对氨逃逸严重、空气预热器(空预器)运行短时间堵塞的问题,结合物理模型速度场冷态试验及现场NO_x浓度分布测试试验,建立了该脱硝系统的三维模型,并运用Fluent软件模拟了不同圆盘导流板安装角度及不同喷氨方案下该SCR脱硝系统烟气流场和组分分布。结果表明,适当调大圆盘导流板倾角及各喷口喷氨速度,可有效改善催化剂层入口处NH_3浓度和氨氮摩尔比分布的均匀性,使催化剂层入口处氨氮摩尔比相对标准偏差控制在4%以下,满足设计和运行要求,为大型燃煤机组SCR脱硝系统的优化调整和运行提供理论参考。     

1000MW机组烟气脱硝系统烟道流场优化

对某1 000 MW机组锅炉选择性催化还原(SCR)烟气脱硝系统反应器内烟气流场进行数值模拟,并对氨喷射系统进行优化。利用CFD(computational fluid dynamics)模块进行流体数值模拟,对脱硝系统的气流分布状况进行分析研究,采用分区式驻涡喷氨优化装置,在原脱硝系统的基础上,通过设置双排涡流混合装置,对烟道截面实现分区域的喷氨控制,可显著改善氨气分布不均现象,提高喷氨控制调节性,从而提高脱硝效率,降低氨逃逸量。结果表明,优化后SCR反应器出口NO_x分布偏差大幅降低,验证了该优化方案的有效性。     

SCR脱硝系统喷氨格栅调整试验关键问题探究

针对某电厂2号锅炉NO_x排放浓度高的现状,进行了选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)脱硝系统改造。脱硝改造后由于反应器出口NO_x质量浓度分布严重不均,导致氨逃逸量大且脱硝效率较低,为此进行了脱硝系统喷氨格栅调整试验和调整后的性能评估。主要结论如下:喷氨格栅调整试验取得了较好的效果;要定期进行喷氨格栅调整试验,防止出口氨逃逸量高导致空预器堵塞;在满足国家环保要求的情况下,不应追求过高的脱硝效率,以降低脱硝成本和氨逃逸量大的风险。     

烟道导流板和弯头结构对SCR流场影响的模拟分析

为研究SCR脱硝系统的结构布置对喷氨的均匀性和脱硝反应效率的影响,采用Fluent软件模拟了某600 MW燃煤机组脱硝系统,分析了系统内速度场和压力场的分布。结果表明:采用直角弯头和简单的导流板形式会引起显著的流场偏差,导致脱硝系统运行过程中氨逃逸浓度增加,使系统积灰情况加重。     

智能优化控制降低SCR对空气预热器的影响

随着国家对环保标准的日益严格,要求燃煤机组必须具有脱硝能力,并且保证烟气NOx排放浓度符合环保要求.针对脱硝装置投入运行后,由于存在氨逃逸,造成空气预热器经常结垢堵塞,提出增装选择性催化还原（SCR）烟气脱硝装置智能优化控制系统,通过多输入、多输出模型预算功能,提高脱硝装置自动控制系统的调节品质,在符合环保要求的前提下,合理控制喷氨量,减少氨逃逸量;在空气预热器出现积灰微堵现象时,将原有的在线程控吹灰方式改为手动定向吹灰,对积灰部位重点吹扫,降低空气预热器堵塞的风险,这两项措施的实施,有效地降低了增装脱硝装置后空气预热器的堵塞问题.     

SCR烟气脱硝冷态实验及数值模拟

针对某660 MW机组的选择性催化还原(SCR)脱硝系统存在脱硝效率低,氨耗量大及氨逃逸率超标的情况,按1∶12搭建了SCR装置的物理模型,在冷态条件下进行了SCR脱硝烟气流场及浓度场冷态实验,同时借助STAR-CCM+软件对其进行数值模拟计算,并对影响SCR脱硝性能的结构参数及各喷氨口喷氨量进行了优化调整。结果表明:数值模拟和冷态实验的结果较吻合;优化调整后的SCR装置脱硝效率得到改善,氨逃逸率降至3mg/m3以下。     

选择性催化还原脱硝装置内部磨损数值模拟

为解决选择性催化还原(SCR)脱硝装置在运行中出现的喷氨喷嘴和催化剂层严重磨损问题,采用GAMBIT软件模拟脱硝装置内部流场的速度分布,并通过现场冷态试验验证模型的有效性。模拟结果表明:SCR脱硝装置入口处烟道存在上下或左右倾斜,整流格栅和转向弯头处存在高度差,使得烟气经过整流格栅后进入催化剂层的速度分布不均匀,导致喷氨喷嘴和催化剂层磨损;本文在数值模拟中改变引起流场分布不均的结构,能够解决其所造成的脱硝装置磨损问题;模拟结果与实际磨损状况一致,说明本文所用数值模型能准确模拟脱硝装置速度分布。     

SCR脱硝系统新型侧进侧出连接烟道布置及优化

针对燃煤机组脱硝改造中场地空间有限,选择性催化还原(SCR)脱硝装置无法按常规设计布置的情况,研究了一种SCR脱硝系统侧进、侧出新型连接烟道,并基于计算流体动力学(CFD)流场模拟,对新型SCR烟气脱硝装置的流场进行了优化设计,设置合理的导流板,使得进入第一层催化剂的烟气速度、NH3浓度分布、烟气流线与垂直方向夹角以及系统阻力均满足相关技术要求。该新型SCR脱硝系统连接烟道应用于某燃煤发电厂2×135MW机组,有效解决了现场空间无法布置常规SCR脱硝装置的问题,其脱硝效率达到85%以上,氨逃逸率小于3 mg/m3,运行效果较好。为解决燃煤机组加装SCR装置空间不足的问题提供了一种有效的解决办法。     

超低排放改造后SCR出口NOx分布及逃逸氨浓度评估研究

选取安徽省内一台660 MW超超临界机组,对其超低排放改造后SCR脱硝出口NO_x分布及逃逸氨浓度进行研究,主要测试反应器出口烟气逃逸氨、NO_x浓度、氧量和温度等。结果发现改造后机组的脱硝出口NO_x分布严重不均,逃逸氨浓度超过设计值,标准状态脱硝出口逃逸氨浓度高区域的NO_x浓度相对较低,脱硝效率相对较高。局部点位因催化剂严重吹损导致逃逸氨浓度高,NO_x浓度也较高。测试结果表明经改造后的机组需进行喷氨优化试验和烟道流场模拟试验,以改善SCR脱硝装置运行效果和提高脱硝运行的经济性。     

基于数值模拟的660MW塔式锅炉SCR脱硝流场优化研究

针对某电厂660 MW塔式锅炉SCR脱硝系统出口氨逃逸率大、流场不均等问题,利用流体分析软件对SCR脱硝反应器烟道流场进行数值模拟,并对SCR入口导流板进行优化研究。结果表明,SCR反应器入口NOx质量浓度不均匀度为4.73%,烟气流速不均匀度为12.76%,均达到设计要求,SCR反应器出口氨逃逸分布不均,氨逃逸平均值为3.61 mg/Nm³,测孔2位置氨逃逸超标严重,达到7 mg/Nm³。     

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NH_3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/m~3,脱硝效率提高了7%,实现SCR装置的稳定高效运行。