安徽芜湖发电厂2#炉喷氨格栅采用分区控制式喷射技术。格栅阀开度、浓度场、速度场三者之间耦合差，反应器出口烟道NH3/NOx分布极不均匀，实测NOx最大偏差达到74.7mgm-3，NH3逃跑率达到11.4μLL-1，下游空气预热器的安全运行受到严重影响。

基于全区域NH3/NOx等摩尔比理念,并综合考虑该反应器入口的浓度场和速度场状况进行喷氨格栅优化。调整后，在660、500、330MW的典型情况下，NOx浓度的最大偏差分别下降到5.8、10.3、11.8mgm-3，NH3的逃脱率从调整前的4.64μLL-1分别下降到调整后的2.67、3.03、2.14μLL-1。系统的总效率几乎没有变化，但效率峰值差异明显下降。

选择性催化还原技术是目前世界脱氮的主流技术。火力发电厂大气污染物排放控制标准GB13223-2011的发布使国内在短期内大面积运输SCR脱硝系统，相关学者[1-7]在流场、系统模拟方面也进行了很多研究，但在运行优化方面前期积累不足，效率不稳定，空气预热器堵塞严重，炉膛负压变动激烈，必须停止炉子清扫等问题[8-11]。

尤其是环保排放标准的进一步严苛后,大部分机组面临“超净排放”的需求,对SCR反应器内的速度场、浓度场、喷氨格栅喷射三者之间的耦合提出了更高要求,系统均流与混合是脱硝系统运行优化的关键之一[12-16]。

本文拟以安徽芜湖电厂660MW机组2#炉SCR脱硝装置为对象,通过现场测试,调整氨喷射系统各支管的气氨流量,以消除局部过大的氨逃逸区域,改善入口氨喷射均匀性,最大限度减少氨逃逸对空预器的影响,提出有效的喷氨格栅优化与均匀混合实施方案。

1实验装置、测试设备和方法

1.1实验装置

芜湖发电有限责任公司2#锅炉安装容量660MW，共配置2台SCR反应器，采用高温高尘配置。烟气在锅炉出口处均分为两条路，烟气并行分别进入垂直配置的SCR反应器，截面尺寸为4.8m×9m，烟气向下流过整流器、催化剂层。烟道内设计烟气流速在15m以下，催化剂区域内流速在4~5m以下。

1.2测试仪器

NO、O2进出口浓度采用德国德图公司Testo350型排烟分析仪测定，NO量程为0~500μLLL-1，精度为0.1μL-1，O2量程为0%~25%，精度为0.01%NH3的逃跑率采用自制氨化学取样系统测定，3071型智能排烟取样器的流量范围为1.0~3.0Lmin-1，精度±5%，排烟枪长度为5m，压力测定为WOBI膜箱压力计，量程为0~200Pa，精度为4.0LM、4.0LM、4.0LM、1

1.3测试方法

通过网格布局测量SCR装置的入口和出口烟道，烟道共配置10个测量孔，编号依次为B5→B1、A5→A1，其中NO、O2取样点共选择2×5×5个(取深方向5点平均值)，NH3取样点共选择2×5×1个，具体配置如图1所示。NO、O2通过Testo350烟气分析仪直接测定，氨脱离样品采用美国EPACTM-027标准采用化学溶液法采集，采样时间为20min。通过分析样品溶液中的氨浓度(见图2)，根据采集的干烟流量和O2，计算各点干烟NH3浓度。

2喷射氨格栅优化前装置状态

2.1速度场分布

图3是反应器出口烟道速度场分布的示意图，从图中可以看出出出口烟的流速与负荷密切相关，与孔的位置有关。在三种负载情况下，b侧速度平均值分别为14.1、11.3、8.4m小s-1，a侧平均值分别为13.8、10.6、8.3m小s-1，平均值比分别为1.02、1.07、1.00。

两侧反应器整体风量均匀，负荷波动性小。另外，反应器入口烟道烟流速均匀分布，其中b侧烟流速偏差分别为0.4、0.8、0.5m2s-1，相对偏差分别为2.8、7.1、6.0%，a侧内外绝对偏差为1.3、0.6、0.6m2s-1，相对偏差分别为9.4%、5.7%、7.2%。由此可见，速度场的波动对喷射氨格栅的优化调整几乎没有影响。

2.2浓度场分布

图4是反应器入口烟道不同孔位置NOx浓度分布示意图，入口NOx浓度与负荷、孔位置密切相关。在三种负载情况下，b侧平均值分别为361、281、344mg，a侧平均值分别为300、253、372mgm-3，平均值的比例分别为1.20、1.11、0.93。

NOx浓度均呈外低、内高趋势，其中b侧内外绝对偏差为36.8、57.8、59.5mgm-3，相对偏差为10.2%、20.6%、17.3%，a侧内外绝对偏差为49.3、34.3、70.8mg总的来说，反应器入口浓度场的分布差异很大，是喷射氨格栅优化调整的重要因素。

从图5可以看出，根据出口NOx浓度和氨脱离浓度的对应关系，NOx浓度低的地区对应大的氨脱离浓度，容易产生大的氨脱离浓度。B1、A5等两个测孔位置出口NOx浓度均小于20mgm-3，其代价为大喷射量和高氨逃跑。

B1~B5、A1~A5共计10个孔NH3的逃跑率分布平均浓度为4.64μL-1。因此，通过调节各地区的AIG喷雾，应最大限度地提高反应器出口NOx分布的均匀性。AIG优化调整实验通过分析各测试情况下SCR出口的NOx分布，不断优化调整反应器入口两侧各支管的喷射阀开度。

3氨喷射阀调整

安徽芜湖发电厂各反应器入口烟道配置区域型喷射栅，具有宽度方向和深度方向调整功能。每套喷射氨格栅对应25个喷射氨支管，每5个喷射氨支管控制一个区域，测量孔与喷射氨支管的对应关系为A1或B1(支管1~5)、A2或B2(支管6~10)、A3或B3(支管11~15)、A4或B4(支管16~20)、A5或B5(支管21~25)。每个支管控制8个喷嘴，支管的开度范围为1~10，每个氨分配管都设有手动调节阀，可以调节各支管的氨喷射流量。

调整前、调整后喷射氨格栅阀的开度分别为图6、图7。

本次喷雾器最佳化调整假设和原则如下:

1)反应器出口截面NOx和NH3的相对偏差是最佳化调整的最终评价指标

2)在调整过程中，应综合考虑锅炉负荷、速度场、浓度场等多种因素，根据NH3/NOx等摩尔比理念进行调整

3)反应器催化剂床层正常运行，无催化剂积灰、堵塞、中毒等现象

4)SC烟气脱硝装置AB侧喷雾器母管、喷雾器支管正常运行，无腐蚀、堵塞等情况。

4喷射氨格栅优化后效果分析

4.1反应器出口NOx浓度分布

图8为4种情况反应器出口烟道不同测孔NOx浓度分布图。

单元调整前在660MW负荷下，平均浓度分别为56、43.5mgm-3，但测量孔的NOx浓度差异较大，其中B侧NOx浓度最大偏差为74.7mgm-3，a侧为56.2mgm-3。喷雾栅的最佳化调整后，NOx平均浓度几乎没有变化，但在660、500、330MW的负荷下，NOx浓度的差异明显下降，b侧的最大偏差分别下降到3.9、13.6、8.6mgm-3，a侧的对应偏差分别为7.9、7.0、15.1mg

4.2反应器出口NH3逃跑率分布

图9为4种情况反应器出口烟道不同孔NH3逃跑率分布图。

单元调整前在660MW负荷下，不同测孔的氨逃脱率变动范围广，b侧氨逃脱为1.45~11.38μLL-1，a侧氨逃脱为2.47~10.29μLL-1，系统氨逃脱平均为4.64μLLL-1。原因是系统的氨喷射量、速度场、浓度场三者之间耦合差，反应器截面区域内NH3/NOx分布不均匀，部分区域氨多或少。

优化调整后单元660MW负荷，氨逃离b侧的变动范围为2.16~2.98μLL-1，a侧的变动范围为2.49~3.16μLL-1，系统平均为2.67μL-1。调后机组500MW负荷下,氨逃逸B侧波动范围为2.03~3.21μL?L-1,A侧波动范围为3.08~3.74μL?L-1,系统平均为3.03μL?L-1。

调后机组330MW负荷下,氨逃逸B侧波动范围为2.07~2.81μL?L-1,A侧波动范围为1.68~2.49μL?L-1,系统平均为2.14μL?L-1。调整前的660MW负荷分别下降了1.97、1.61、2.50μLL-1，下降幅度分别为42.4%、34.8%、53.8%。这表明，由于局部区域(B1、A5、A4)的氨量大幅度降低，氨脱离畸形的高度被消除，系统的氨脱离更加均匀，系统整体的氨脱离率大幅度降低。

4.3系统脱硝效率分布

图10为4种工况系统脱硝效率分布示意图。

单元调整前在660MW负荷下，不同位置的脱硝效率变动激烈，b侧效率为73.4%~94.7%，a侧效率为75.6%~94.4%，系统效率平均为84.8%。其原因是燃煤电站锅炉SCR烟雾脱硝的氨喷射技术主要包括涡流式静态混合、线性控制式氨喷射格栅、区域控制式氨喷射格栅等，本研究对象氨喷射格栅的配置属于后者，其特征是将烟道截面分为25个大小相同的区域，配合烟气中NOx的分布，由于相应的区域，由于喷射器的不均匀性控制反应的出口。

调整后单元660MW负荷下，脱硝效率b侧为83.7%~85.5%，a侧为83.9%~87.1%，系统平均为85.0%。调整后单元500MW负荷下，脱硝效率b侧为79.8%~86.1%，a侧为83.8%~86.5%，系统平均为84.6%。调整后单元330MW负荷下，脱硝效率b侧为83.0%~87.8%，a侧为80.1%~87.0%，系统平均为84.4%。在三种情况负荷下，系统的总效率基本上与调整前相同，但效率峰值差异大幅下降。

5结论

1)安徽芜湖发电厂2#炉喷射氨格栅采用区分控制式喷射技术，由于喷射氨格栅阀的开度、浓度场、速度场三者之间耦合性差，反应器出口烟道NH3/NOx分布极不均匀。在660MW的负荷下，NOx的最大偏差达到74.7mg，NH3的逃跑率最高达到11.4μLL-1，严重威胁下游空气预热器的安全运行。

2)在660、500、330MW的负荷下，反应器入口烟道NOx的平均偏差分别为13.4%、17.1%、18.1%，速度平均偏差分别为6.1%、6.4%、6.6%。不同测孔位置浓度场的分布差异很大，是喷射网优化调整不容忽视的重要因素，反应器入口速度场的分布比较均匀，对喷雾网优化调整影响较小。

3)根据全区域NH3/NOx等摩尔比的理念，综合SCR反应器的浓度场和速度场的状况进行最佳化。在660、500、330MW的负荷下，A/B两侧的平均NOx浓度偏差从调整前的65.5mg小米-3分别下降到5.8、10.3、11.8mg小米-3，NH3的逃跑率从调整前的4.64μLL-1分别下降到2.67、3.03、2.14μLL-1。在三种情况下，系统的总效率几乎没有变化，但其峰值差异明显下降。