[发明专利]基于AIG不同区域对NH3浓度分布影响的SCR喷氨格栅分区方法

说明书

本发明公开一种基于AIG(喷氨格栅)不同区域对催化剂层前NH3浓度分布影响的SCR(选择性催化还原脱硝装置)喷氨格栅分区方法，该方法包括基于现场实验得到几种典型工况的运行特性参数，利用CFD数值模拟技术获得首层催化剂前NH3浓度分布；进行物模实验，验证CFD数值模拟的准确性并根据误差修改CFD模型及参数；从而利用确定适用的CFD模型在三种典型工况下确定AIG不同区域对催化剂层前NH3浓度分布的影响；利用AIG不同区域对催化剂层前NH3浓度分布影响的结果结合AIG自身型式特点确定其分区方法。合理的分区方式可以在对实现SCR系统喷氨的精确控制，提高SCR脱硝效率、催化剂使用寿命，减少氨逃逸的基础上，使成本保持在一个相对较低的水平，达到综合效益的最大化。

技术领域

本发明涉及一种基于AIG(喷氨格栅)不同区域对催化剂层前NH3浓度分布影响规律的SCR(选择性催化还原脱硝装置)喷氨格栅分区方法，属于燃煤锅炉大气污染物控制技术领域。

背景技术

烟气选择性催化还原脱硝装置(SCR)由于其具有对锅炉运行影响较小、装置结构简单、反应条件易于控制、技术成熟、运行可靠、占地面积少、没有副产物、不形成二次污染、便于维护且脱硝效率高(可达到90％以上)等诸多优点，得到了广泛的商业应用，是目前国际上应用最多最为成熟的烟气脱硝技术。在实际运行过程中，喷氨的控制，将直接影响到脱硝的效率，影响NOX(氮氧化物)以及逃逸氨的达标排放，并会影响到催化剂的使用寿命，从而影响整体的脱硝运行成本。首层催化剂前NOX与NH3的匹配程度将直接影响到SCR脱硝效率，由于锅炉负荷变动等诸多原因，现有的喷氨方式不能满足首层催化剂前NOX与NH3相匹配的要求。

对此，国内少部分机组已经采用了自动控制优化喷氨技术，但此技术要么对每个喷氨母管都进行控制监测，成本极高，要么进行粗暴分区，没有考虑到AIG自身特点和变工况的分区变化，或者没有给出明确的分区方法。导致成本过高推广困难，或者分区不当，效果不明显，不适用于全负荷脱硝，不适用特定的喷氨格栅型式等一系列问题。

中国发明专利说明书CN105126616A所提出的一种基于权重阀调控的SCR系统喷氨优化方法，实现了变负荷工况下各喷氨支管阀门开度的综合权衡，但首先这种按权重调控的方法没有考虑到全工况脱硝，不能适用于所有工况；其次采用的全部是现场测量的方法来确定每个阀门的权重，由于因定负荷工况测试时间需求、人力需求等因素，直接导致所能够采集得到的定负荷工况数据样本较少，数据不够全面而可信度不够；最后利用权重来找到敏感阀控制，找到的都是单一阀门，比较分散，需要安装大量的自控和监测设备来配合，不如分区控制经济高效。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种基于AIG不同区域对NH3浓度分布影响的SCR喷氨格栅分区方法，目的在于找到一种使得经济与环保综合效益最大化的分区方法，从而提高SCR脱硝效率，减少氨用量，减少氨逃逸，最大限度的降低成本。

本发明技术方案为：一种基于AIG不同区域对NH3浓度分布影响的SCR喷氨格栅分区方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)现场实验和CFD数值模拟，得到锅炉典型工况下首层催化剂前NH3浓度分布以及烟气速度分布；利用CFD后处理功能计算首层催化剂前截面烟气速度及NH3浓度相对标准偏差值；所述典型工况包括最大连续蒸发量工况BMCR、汽轮机额定出力工况THA和75％THA；

(2)物模实验验证CFD数值模拟结果，利用物模实验数据计算首层催化剂前截面烟气速度及NH3浓度相对标准偏差值；

分别比较物模实验与CFD数值模拟所得首层催化剂层前截面烟气速度场和NH3浓度场的相对标准偏差值，用数值模拟与物模实验相对标准偏差值之差的绝对值，除以物模实验所得的相对标准偏差值，定义为相对标准偏差值的误差，当速度场或浓度场任一相对标准偏差值的误差大于5％，则修改CFD模型及参数后，转步骤(1)；否则转步骤(3)；

(3)计算典型工况下AIG不同区域对催化剂层前NH3浓度分布的影响；