[发明专利]烟气脱硝喷氨混合系统及其静态混合组件和喷氨控制方法

说明书

本发明公开了一种静态混合组件，其设置在烟道中，静态混合组件包括：多个混合单元，其均匀地分布在烟道中，每一个混合单元包括：缩径管，其沿烟道的轴向延伸，缩径管的广口端朝下；扰流件，其设置在缩径管的上方；以及浮动件，其容纳在缩径管内，浮动件沿缩径管的轴线上下移动，从而改变浮动件边缘与缩径管之间的过流面积。本发明还公开了一种烟气脱硝喷氨混合系统和喷氨控制方法。本发明的静态混合组件通过缩径管和浮动件的配合，能够随烟气的流量波动自动调节过流面积，从而显著提高烟气流速在烟道横截面分布的均匀性。

技术领域

本发明涉及烟气脱硝技术领域，特别涉及一种烟气脱硝喷氨混合系统及其静态混合组件和喷氨控制方法。

背景技术

对于选择性催化还原（SCR）脱硝技术，烟气脱硝效率和NH₃逃逸率是两个核心性能指标。研究表明，SCR反应器内横截面上混合气体的流场均匀性是保证SCR脱硝反应完全，提高脱硝效率和氨利用率，以及控制较低氨逃逸率的关键因素。混合气体流场均匀性主要包括气体速度分布均匀和氨氮摩尔比（NH₃/NO_x）分布均匀性两个方面。根据相关行业标准，在SCR反应器第一层催化剂入口前500mm处，100%烟道横截面内各处流速的偏差宜为-15%~15%、100%烟道横截面烟气中各处NH₃/NO_x的摩尔比率的偏差宜为-10%~10%。

输送烟气的烟道一般为矩形或圆形，其中燃煤锅炉的烟道绝大部分采用矩形烟道，烟道内同一横截面的烟气流速通常是不均匀的，特别是距弯头和变径段较近的烟道，烟气流速分布更是有较大的差异，流速甚至会出现相差一倍的情况。SCR反应器内催化剂为均匀布置，若通过催化剂床层的烟气流速存在较大偏差，在气速较高的区域，烟气通过催化剂床层停留时间相对较短，脱硝效率相对较低，经过脱硝催化剂的烟气中NO_x含量难以满足环保要求，并且烟气中含有较多粉尘。气速较高的区域对催化剂的磨损较大，该区域催化剂的使用寿命降低；在气速较低的区域，烟气通过催化剂床层停留时间相对较长，脱硝效率相对较高，但该区域催化剂的利用率不足。

矩形烟道内烟气流速偏差难以通过常规手段进一步降低，因而分区喷氨的方法被广泛应用。由于分区喷氨将喷氨进口烟道横截面所分的区域较多，每个区域均对应一个流量计和调节阀，因而装置投资大幅增加。氨氮摩尔比均匀性的调整一般在装置开工时进行，根据现场实测SCR反应器入口或出口烟道内NO_x浓度分布对喷氨手动调节阀进行一一调整，NO_x浓度偏高区域，与之对应的喷氨手动调节阀增加开度，反之则减小开度，通过反复多次调整保证氨氮摩尔比的均匀性，尽量使不同区域的氨氮摩尔比趋于一致。导致每次开工调整氨氮摩尔比均匀性耗时较长，调整完毕后喷氨手动调节阀的开度就不再进行调整。另外，现有SCR入口、出口NO_x浓度检测普遍采用单点测量，监测点一般设置在烟道中心，但烟道同一横截面NO_x浓度差距挺大，单点检测的代表性较差，难以如实反映NO_x平均浓度的情况。即使同一区域内烟气流速也存在偏差，烟气测量点测得的流速不一定能反应出该区域的真实流速情况，因而喷氨量与实际仍存在一定偏差。烟气由喷氨进口烟道流经弯头、变径段后进入SCR反应器，流经距离长、流动状况复杂，SCR反应器之后的NO_x分布与喷氨进口烟道横截面烟气流场并非一一对应，某些阀门即使开到最大也不能保证喷氨量足够，某些阀门稍微开一点喷氨量就过量，造成实际操作中往往难以调平或无法适应多个负荷。当烟气NO_x排放指标为100mg/m³时，这种问题不太显著；但当烟气执行超低排放指标（NO_x≤50mg/m³）时，为保证出口NO_x达标，一般将外排烟气中NO_x含量控制在35mg/m³以下，这种问题变的比较突出。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容