煙氣脫硝裝置中，氨的擴散及與煙氣的混合均勻程度是影響脫硝效率的關鍵因素之一，也是各個公司的核心技術(shù)所在。目前SCR主要的噴氨混合裝置是噴氨格柵

噴氨格柵設計不當或煙氣氣流分布不均勻時，容易造成NOx和NH3的混合及反應不均勻，不但影響脫硝效率及經(jīng)濟性，而且極易造成局部噴氨過量。脫硝裝置投運前，應調(diào)整煙氣氣流的分布情況，調(diào)整各氨氣噴嘴閥門的開度，使各氨氣噴嘴流量與煙氣中需還原的NOx含量相匹配，以免造成局部噴氨過量。

某600MW機組于2013年11月建成SCR脫硝裝置，設置2個反應器。每個反應器設置21根噴氨支管，無流量孔板和壓差測量管，出口煙道設有14個煙氣取樣孔。該機組脫硝系統(tǒng)于2015年8月進行噴氨格柵(AIG)優(yōu)化調(diào)整。

紫外線煙氣分析儀(如圖1)以紫外差分吸收光譜技術(shù)為核心的新型產(chǎn)品，廣泛應用于環(huán)境監(jiān)測以及熱工參數(shù)測量等部門。分析儀采用命脈沖氙燈、耐腐蝕吸收池、進口高分辨率光譜儀、工控板、傳感器及新材料領域的高新技術(shù),用于測量SO2、NOx等有害氣體的濃度，與使用電化學傳感器測量方法的儀器相比，具有測量精度高、可靠性強、響應時間快等優(yōu)點。

基于全區(qū)域NH3/NOx等摩爾比理念,并綜合考慮該反應器入口的濃度場和速度場狀況進行噴氨格柵優(yōu)化。調(diào)整后,在660、500、330MW3種典型工況下,NOx濃度大偏差分別降至5.8、10.3、11.8mg?m-3,NH3逃逸率由調(diào)前的4.64μL?L-1分別降至調(diào)后的2.67、3.03、2.14μL?L-1。系統(tǒng)總效率基本不變,但效率峰谷差異下降明顯。

尤其是環(huán)保排放標準的進一步嚴苛后,大部分機組面臨“超凈排放”的需求,對SCR反應器內(nèi)的速度場、濃度場、噴氨格柵噴射三者之間的耦合提出了更高要求,系統(tǒng)均流與混合是脫硝系統(tǒng)運行優(yōu)化的關鍵之一[12-16]。

通過網(wǎng)格布點測量SCR裝置的入口及出口煙道,煙道共布置10個測孔,編號依次為B5→B1、A5→A1,其中NO、O2取樣點共選取2×5×5個(取深度方向5點均值),NH3取樣點共選取2×5×1個,具體布置如圖1所示。NO、O2經(jīng)Testo350煙氣分析儀直接測定,氨逃逸樣品采用美國EPA的CTM-027標準以化學溶液法采集,取樣時間20min。通過分析樣品溶液中的氨濃度(見圖2),并根據(jù)所采集的干態(tài)煙氣流量和O2,計算各點干基煙氣NH3濃度。
兩側(cè)反應器總體風量較均勻,受負荷波動性較小。此外,反應器入口煙道煙氣流速分布均勻,其中B側(cè)煙氣流速偏差分別為0.4、0.8、0.5m?s-1,相對偏差分別為2.8、7.1、6.0%,A側(cè)內(nèi)外側(cè)偏差為1.3、0.6、0.6m?s-1,相對偏差分別為9.4%、5.7%、7.2%。這表明速度場的波動對噴氨格柵優(yōu)化調(diào)整基本沒有影響。
每套噴氨格柵對應25根噴氨支管,而每5根噴氨支管一組控制一塊區(qū)域,測孔與噴氨支管對應關系為: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)。每路支管控制8個噴嘴,支管的開度范圍為1~10,每根氨分配管上均設有手動調(diào)閥可以調(diào)節(jié)各支管的氨噴射流量。