[发明专利]分区涡流卷吸喷氨系统及喷氨调节方法

说明书

本发明公开一种分区涡流卷吸喷氨系统及喷氨调节方法，在烟道入口处设有箱型栅格，箱型栅格由隔板至少均分为六个单元，分隔各单元的隔板平行于烟气方向设置形成若干烟气通道；每个单元底部四角处分别设置一个喷氨嘴，每个单元的四个喷氨嘴呈同向顺时针或逆时针排布。本发明喷氨系统中喷氨嘴与烟气来流方向呈85°～90°的夹角，还原剂射流会在运动的过程中对烟气造成冲击，在射流和烟气之间会产生一个速度不连续的间断面，形成涡体促进烟道中的NHsubgt;3/subgt;与NOx更加均匀地混合。本发明喷氨调节方法利用基于CFD模型的前期计算模拟结果对喷氨稀释风量进行控制，再利用运行调试数据对神经网络模型训练的结果对喷氨量控制，使烟气与氨气的均匀混合，降低氨逃逸率。

技术领域：

本发明属于大气污染控制领域，涉及一种燃煤电站烟气脱硝装置分区涡流卷吸喷氨系统和方法，适用于火电机组烟气脱硝装置的喷氨调节。

背景技术：

煤炭占我国一次能源生产和消耗的比例一直在70％以上，燃烧过程中产生的NOx、SO₂、SO₃等是烟气中的主要污染物质。严格控制燃煤电站NOx、SO₂、SO₃等大气污染物的排放，既是社会经济发展的国家需求，更是电力工业绿色、和谐、可持续发展的行业需求。火电机组烟气脱硝系统普遍采用SCR烟气脱硝技术，在省煤器后、空预器前增加SCR反应器，喷入氨气作为还原剂，还原烟气中的氮氧化物，生成氮气和水。

国家环境保护部办公厅于2015年12月11日发布《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》，要求全国所有具备改造条件的燃煤电厂在2020年以前力争实现超低排放，即烟气中烟尘、SO₂、NOx的排放浓度限值分别为10mg/Nm³、35mg/Nm³、50mg/Nm³，对燃煤电厂提出了更严格的环保排放要求。

火电机组SCR反应器自身的尺寸较为庞大，如果喷入的氨气存在过量太多，会导致氨气逃逸现象的发生，氨逃逸控制较为困难。灵活性改造后，机组负荷在较大的范围内波动，负荷波动的同时导致烟气流场的波动和入口氮氧化物浓度场的变化，原有的喷氨系统采用的喷入方式调节范围较为有限，如何在机组负荷波动条件下，保证脱硝反应器入口烟气的氨/氮摩尔比成为脱硝系统适应机组负荷的变化，满足出口NOx浓度要求，保持较低的氨逃逸率所必须解决的关键问题。

目前的脱硝系统喷氨量的控制控制回路多采用机组负荷、燃煤量等作为前馈控制参数，反应器出口氮氧化物浓度作为反馈控制参数，由于烟气从反应器入口烟道的喷氨位置到达反应器出口的氮氧化物浓度测点存在一定的延时，在机组负荷波动情况下，控制系统的响应较慢，需要手工干预，不能适应机组发电量自动控制的调整要求。目前针对脱硝系统喷氨控制的主流技术包括：PID串级控制、自适应Smith控制等，都基于这一较长控制回路采取优化调整的方法进行。在机组负荷变动范围较小时，部分技术能适应机组负荷波动的响应速度要求，但是在机组负荷变动较大时，则有可能超出其调整的能力范围。

有专利提出采用涡流板形式的涡流混合装置，但是在实际应用中，由于烟道含有高浓度的飞灰，导致应用一段时间后涡流板发生严重磨损，涡流混合效果差，氨逃逸率高；，甚至于影响喷嘴附近的流场，导致喷嘴磨损，喷氨射流速度也受到影响，无法达到预期的喷氨效果。

发明内容：

针对上述问题，本发明提出一种分区涡流卷吸喷氨系统及喷氨调节方法，其技术方案如下：

一种分区涡流卷吸喷氨系统，用于火电机组烟气脱硝装置的喷氨调节，包括混氨系统和喷氨嘴，喷氨嘴设于烟道入口处，混合后的氨气由喷氨嘴喷入烟道，其特征在于：烟道入口处还设有箱型栅格，该箱型栅格由隔板至少均分为六个单元，分隔各单元的隔板平行于烟气方向设置形成若干烟气通道；每个单元底部四角处分别设置一个喷氨嘴，每个单元的四个喷氨嘴呈同向顺时针或逆时针排布，并且与相邻边的锐角夹角呈5°～30°；每个单元的四个喷氨嘴均沿与水平方向呈0°～5°夹角设置。