陈鹏;胡永锋
【摘 要】以某发电厂改建工程2×660 MW超超临界机组为例,介绍了选择性催化还原法(SCR)脱硝工程低阻力矩齿防磨混合板型喷氨格栅的概况,论述了喷氨格栅优化设计的特点和思路.试验验证和工程应用结果表明,该喷氨格栅能够满足在脱硝工程中喷氨混合的需要. 【期刊名称】《华电技术》
【年(卷),期】2012(034)010
【总页数】6页(P1-6)
虚拟传真【关键词】选择性催化还原法;氮氧化物;烟气脱硝;喷氨格栅
【作 者】陈鹏;胡永锋
【作者单位】中国华电工程(集团)有限公司,北京100035;中国华电工程(集团)有限公司,北京100035
【正文语种】中 文
【中图分类】X701
0 引言
随着国家对环境保护的日益重视，氮氧化物(NOx)排放的要求也日益严格，据统计，到2007年年底，我国火电厂氮氧化物年排放量为838.3万t，占全国总排放量的36%，居各行业之首。按照目前的发展速度，2010年火电厂氮氧化物年排放量达到1011万t，2015年将达到1150万t。按照火电行业环境保护规划的要求，2010年需要削减氮氧化物298万t、2015年需要削减480万t，减排压力巨大。 根据GB 13223—2003《火电厂大气污染物排放标准》的规定，火力发电燃煤锅炉氮氧化物最高允许排放浓度分时段要求，并根据煤质挥发分的比例进行划分，排放质量浓度最低的要求为450 mg/m3;根据最新的GB 13223—2011《火电厂大气污染物排放标准》(二次征求意见稿)的要求，燃煤机组要求氮氧化物最高允许排放质量浓度均要达到100 mg/m3以下(2003年年底前投产或批复的机组允许200 mg/m3以下)。由此可见，控制锅炉氮氧化物的
排放刻不容缓。目前主要采用炉内燃烧控制、烟气控制等手段进行控制，对于烟气中已产生的氮氧化物，采用选择性催化还原法SCR(Selective Catalytic Reduction)是技术最成熟、工程应用最多的方法。本文以某发电厂脱硝装置为例，介绍其核心组成部分喷氨混合装置(低阻力矩齿防磨混合板型喷氨格栅)优化设计的情况。
1 工程概况
2007年5月，中国华电工程(集团)有限公司开始承建某发电厂2×660 MW机组脱硝装置改建工程，采用选择性催化还原法，脱硝工程与机组同步建设，脱硝反应器布置在省煤器出口及空气预热器入口之间，采用垂直布置方式，喷氨格栅布置在省煤器出口扩口段水平烟道上，此段烟气的流速偏高，喷氨格栅设计中要考虑喷入的氨气、空气混合气体与烟气达到很好的混合效果。该项目#3机组于2009年6月通过168 h试运行，目前运行状况良好。该项目的设计煤种为淮南煤，校核煤种为淮北煤。该项目脱硝系统入口烟气参数见表1和表2。 表1 锅炉不同负荷时的省煤器出口烟气量和温度?
脱硝系统采用液氨为还原剂。脱硝装置性能保证要求:在附加层催化剂投运前，NOx脱除率
不小于75%，氨的逃逸率不大于0.003‰，SO2/SO3转化率小于1%。系统压力损失要求:从脱硝系统入口到出口之间的系统压力损失在性能考核试验时不大于790 Pa(设计煤种，100%BMCR工况，不考虑附加催化剂层投运后增加的阻力)。
表2 锅炉BMCR工况脱硝系统入口烟气中污染物质量浓度 g/m3注:所有状态均为标准状态。?
系统氨耗量要求:在BMCR至50%BMCR负荷且原烟气中NOx质量浓度为250～450mg/m3时，系统氨耗量≤309 kg/h(BMCR，450 mg/m3时)。
氨喷射系统设计要求:氨喷射系统要求采用格栅式，保证氨气和烟气混合均匀，喷射系统设置流量调节阀，能根据烟气不同的工况进行调节。喷射系统应具有良好的热膨胀性、抗热变形性和和抗振性。
三极管自锁电路2 喷氨格栅特点
目前，SCR法烟气脱硝喷氨混合技术常用的主要有喷氨格栅、静态混合器及紊流板技术3种形式，3种脱硝技术各有其自己的特点。
2.1 喷氨格栅
喷氨格栅是SCR脱硝系统普遍采用的一种喷氨技术，即将烟道截面分成20～50个大小不同的控制区域，每个区域有若干个喷射孔，每个分区的流量单独可调，以匹配烟气中氮氧化物的浓度分布。喷氨格栅包括喷氨管道、支撑、配件和氨分布装置等。其主要特点是结构简单、分布效果好、不易积灰，可有效保护喷氨格栅喷嘴的磨损，减少脱硝反应器入口氨与烟气的混合距离，提高脱硝催化剂的利用率，降低脱硝反应器的高度。
在传统设计的基础上，对喷氨格栅进行了设计优化，成为低阻力矩齿防磨混合板型喷氨格栅。与传统的格栅相比，新型喷氨格栅最大的优点是混合阻力低并使得整个烟气脱硝系统阻力降低，因而较大地降低了烟气脱硝的单位成本。
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2.2 静态混合器
静态混合器是由少量的喷嘴和混合器单元对应组成，通常是一个喷嘴对应一个混合器单位，与喷氨格栅比较，其喷嘴数量较少，静态混合器的特点是混合距离短，易于调试，结构也比较简单，但系统阻力较大，钢材耗量也较大。
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2.3 紊流板技术
紊流板技术是近几年发展起来的较新的混合技术，系统仅需几个喷嘴和少量的紊流板，其特点是结构简单、混合距离短、易于调试、钢材耗量小，但系统阻力较大。根据紊流板的形状可将其分为三角翼形、星形、四角板形等，不论其形状如何变化，其混合原理相同。
在达到相同混合效果的条件下，静态混合器、紊流板技术与喷氨格栅相比，静态混合器材料耗量与之相似，紊流板技术材料耗量相对较少，但静态混合器的阻力最大，紊流板技术的阻力次之，喷氨格栅的阻力最小。由于系统阻力直接影响到锅炉系统运行的经济性，该工程在重点考虑系统阻力的影响后，选用喷氨格栅混合技术。
诺基亚cdma3 喷氨格栅的设计思路
下面以该项目氨喷射系统(低阻力矩齿防磨混合板型喷氨格栅)为例，介绍喷氨格栅的设计思路。
3.1 设计要求
喷氨格栅的设计要满足脱硝装置的整体性能要求，某脱硝项目性能要求主要有3个方面。
(1)喷氨格栅阻力需控制在200 Pa左右，整个脱硝系统压力损失不大于790 Pa。
(2)系统最大的喷氨量为309 kg/h(液氨)。
(3)氨、空气混合气体与烟气能够均匀混合并达到脱硝装置中首层催化剂入口处烟气的分布要求:速度最大偏差≤±10%(均方根偏差率)，温度最大偏差≤ ±10℃，氨的质量分数最大偏差≤±5%，w(NOx)/w(NH3)最大偏差≤±5%，烟气入射催化剂角度(与垂直方向的夹角)≤±10°。
3.2 计算流程
化纤丝喷氨格栅的计算流程如下:
