动态喷氨格栅在SCR脱硝工艺中的应用研究

北极星环保网讯:摘要：SCR工艺脱硝效率与NH3/NOx摩尔比，催化剂床层上方气流分布，NH3与烟气混合程度密切相关。借助物理模型模拟某电厂300MW中型机组尾部SCR烟气脱硝反应器，对动态喷氨格栅对催化剂床层上下方测试断面Ⅰ、Ⅱ的烟气流速偏差和NH3(CO2)的浓度偏差进行测试。

结果表明：Ⅰ断面最大和最小烟气流速分别为4.47m/s和3.75m/s，最大偏差16.11%;Ⅱ断面最大和最小烟气流速分别为4.21m/s和3.42m/s，最大偏差18.76%。I断面最大和最小CO2浓度分别为4.1%和3.4%，最大偏差为17.07%;Ⅱ断面最大和最小CO2浓度分别为4.0%和3.2%，最大偏差20.0%，因此采用动态喷氨格栅对SCR反应器的高效运行具有积极作用。

关键词：动态喷氨格栅;SCR;烟气流速;浓度;偏差

SCR工艺与其他脱硝工艺相比具有较高的脱硝效率，目前已成为燃煤电厂尾部烟气治理的主流技术[1]。SCR脱硝效率与NH3/NOx摩尔比，催化剂床层上方气流分布，NH3与烟气混合程度密切相关[2-4]。

其中，NH3/NOx摩尔比可以通过SCR反应器进口和出口处的NOx在线监测仪器数据反馈至可编程逻辑控制器，结合锅炉运行工况经计算后进行实时调整，催化剂床层上方气流分布可通过设置在反应器入口处的导流板和整流器来改善气流分布状况，但对于提升NH3与烟气的混合程度一直没有较好的解决方案[5-6]。

NH3与烟气的混合程度不仅影响脱硝效率，还会影响反应器出口NH3逃逸量[7-8]。在NH3与烟气混合程度不均匀的情况下，出口NOx在反应器截面上存在较大的浓度偏差，致使计算得到NH3/NOx摩尔比不准确，最终会导致SCR反应器的低效运行[9-12]。

本研究利用物理模型模拟SCR工艺脱硝过程，测试动态喷氨格栅对NH3与烟气混合效果，为实际工程中SCR反应器的优化设计提供技术依据。

1模型设计与材料

本试验采用的物理模型模拟某电厂300MW机组尾部SCR烟气脱硝反应器，该模型材质为有机玻璃，模型尺寸与SCR反应器实体尺寸比例为1∶10，反应器物理模型如图1所示，由水平烟道、竖直烟道、动态喷氨格栅、催化剂床层等部分组成。

由于试期验只讨论动态喷氨对NH3与烟气的混合效果影响，因此烟气和NH3分别采用舞台烟雾发生器和CO2标准气体代替。试验设置两处测试断面Ⅰ和Ⅱ，分别位于催化剂床层上方和下方，测试内容为混合烟气速度分布以及CO2浓度分布。混合烟气速度采用TESTO425热敏风速仪测试，CO2浓度采用TES-TO535CO2测定仪测试。

图1反应器物理模型

动态喷氨格栅由若干个喷氨单元组成，每个喷氨单元包含多个氨气喷嘴，喷嘴的正下方同轴连接有叶片单元体，叶片单元体由4个大小相同的薄板构成。

叶片单元体在烟气压力、流速不稳定等因素及振动波推力的影响下，产生广延恒温的漩涡，多个叶片单元体的不定向晃动还会形成强烈的紊流效应，通过漩涡的强力旋转和卷吸可以在干流方向上有效地混合不同密度、温度、浓度的介质，并能够在最短的烟道中确保氨气与烟气的均匀混合。

延伸阅读：

喷氨格栅后加装V型导流板的数值研究

火电厂SCR烟气脱硝装置喷氨量优化试验方法的研究

基于流场诊断的燃煤电站SCR系统喷氨优化及试验验证