SCR煙氣脫硝系統模擬優化及噴氨量最優控制

梁華國網河南省電力公司電力科學研究院

SCR煙氣脫硝系統模擬優化及噴氨量最優控制

梁華
國網河南省電力公司電力科學研究院

摘要：大氣環境污染物最關鍵的就是氮氧化物，其對應形式是多樣化的。煤及石油、天然氣的燃燒會所釋放的氮氧化物可達90％，這些氮氧化物質在大氣中會出現一些物理化學反應，進而出現諸多環境問題。極易和空氣中的氧氣、水反應，從而出現酸雨。近些年，火電機組煙氣排放量持續增加，煙氣中NOX已經被嚴密監控。很多時候會選擇性催化還原法，也就是SCR技術的煙氣脫硝率是最高的，可達到90％以上，并且該技術的可靠性高、結構也簡單，對應的氨氣逃逸率很小，也已經被應用于各大燃煤電站鍋爐控制NOX排放的關鍵技術。

關鍵詞：選擇性催化還原法；煙氣脫硝；噴氨量優化

前言

SCR煙氣脫硝體系在實際的工作過程中，相關反應器內部的對應區域氮氧化物都是不均勻分布的，各個地方的對應氮氧化物摩爾比都不相同，有些地方的供氧量過大，這就在很大的程度上提升了其運作成本。相關研究人員構建了SCR脫硝相對應的反應器流場冷態實驗裝置，充分的將相關脫硝反應以及其對應的煙道流場進行了實驗分析，在此基礎上構建了有效的脫硝數學模型，提出適應的相關物質分布存在不均勻的模擬分析策略，并充分的利用數值模擬方式將不同情況之下的運作系數展開研究，并對相關的參數進行合理化調節，最終進行模擬結果的顯示，裝設傾斜的對應導流板、相關整流層反應器可以充分的改進煙道的煙氣流場。

一、SCR脫硝技術發展現狀

我國對于SCR脫硝技術過程中的對應催化劑是在不同方向展開了研究與開發。工業級TiO2以及納米級銳鈦型TiO2為其主要的載體時的相關催化劑脫硝性能實行了詳細的對比，最終的研究結果顯示其在該方面具備較好的脫硝性能；還有利用溶膠-凝膠法來進行低溫制取SCR催化劑，此催化劑的相關活性物質分布非常均勻，以及其納米結構極為豐富，對于NOX的轉換率極高。

計算流體力學是經過相應的計算機，來達到對相關流體對應流動性和其熱傳遞以及相關的化學反應，進行了充分的數值模擬，最終有效的分析其流場內部相關區域的物理量分布，再經過其對應的數值模擬給相關流場進行分析、計算以及預測。在實際的運作過程中，應該注意其對應前處理，所謂前處理也就是經過對應的軟件來對有關計算的區域進行網格的劃分，再將對應問題充分轉化為對應求解器完全能夠適應的形式；接下來就是求解過程，對應求解器會合理的讀取前處理過程中所形成的相關文件，其應該設置有效的求解模型以及對應的參數，至此才能夠完成相關計算任務；最終是后處理過程，該時期的處理最關鍵的是要基于計算收斂展開對應處理，最終將所得到的數據及圖表較為直觀的顯示，以便于溝通與交流。

二、假設模型

關于SCR煙氣的脫硝會涉及到對應的湍流流動、傳熱傳質、化學反應還有多組分運輸，且對應混合型氣體相關流動均是要充分遵循其質量以及動量和其能量的守恒定律。因為流動處在湍流情況下并包括成分不一樣的混合型物質，起就應該有效遵循湍流的對應輸運方程和其相關組分對應守恒。

其實際運作狀況的對應模擬假設是在SCR脫硝體系中的對應煙氣相關進出口處溫度之間的差別是極小的，并且相關的架設性體系是屬于絕熱體系；對應煙氣的流動是屬于定常性的流動，并且其對應的物性參數應該是一個定值；因為煙氣中的灰分是較少的，則不用考慮到相關的灰分對其所造成的影響；其脫硝相關反應器之外的對應煙道上面對其相關脫硝化學反應量通常是較少的且不予以考慮；相關的煙氣各個對應組分和其有關的還原性氣體應該是最為理想中的流體；煙氣催化劑層相關流動僅僅只考慮層流的流動，湍流所產生的影響可以不考慮；實際系統的漏風情況是極小的，所以可以不考慮。

三、SCR脫硝反應物混合模擬優化

SCR煙氣脫硝系統內部的相關煙氣以及噴入式的還原劑NH3的混合成效均勻程度，這直接關系著對應催化劑層內部所出現的相關化學反應，這樣就能夠合理的決定對應脫硝率以及相關NH3的逃逸量。若是相關的NH3/NOX兩者的混合不均勻，那么盡管所輸進的對應NH3的量不斷增加，氨氣以及氮氧化物也不會進行有效的反應，這不止是不能得到良好的脫硝率，也還提升了氨氣逃逸量，提高了運作的成本。所以，在對于SCR脫硝系統的入口煙道流場優化基礎之上，合理的設置其對應的噴氨格柵，以便于促使相關煙氣速度分布均衡且與相關反應物混合勻稱，這樣才可以確保其脫硝效率以及氨氣逃逸率與相關催化劑的使用壽命。

合理的規劃噴嘴格柵的布局，為相關的反應物提供更長的混合煙道，這是完善煙氣及氨氣均勻混合的主要策略。所以，應該對SCR脫硝系統中的噴氨格柵以及噴嘴系統設計務必滿足一下的要求，第一，噴嘴所噴出的對應還原劑NH3應在具備一定長度的煙道中和煙氣完全均勻混合；第二，相關噴嘴噴進的氨氣量以及煙氣氮氧化物的對應含量配比量要適宜，也就是應合理的對氨氮摩爾比例分布進行控制。

四、噴氨格柵模擬與結果分析

噴嘴速度一樣的對應單層噴管分布策略，此方式是將已經設計好的對應噴射格柵要求來達到單層噴管的布置方式，其對應噴管的軸向是與和Y軸平行的19根噴管，并且每根噴管上都會合理設置15個噴嘴，這樣其對應的噴嘴總數目是285個，噴嘴噴氨氣流的速度任何計算均設定是V=13.18m/s。關于噴嘴中所應用的空氣實行稀釋，其對應的稀釋比例是1:19。

通過一定的模擬分析得出，在其對應的還原劑并沒有與對應的煙氣進行充分混合時其氨氣濃度分布就會是不均勻的，這樣就在很大程度上制約了其脫硝體系的最終效率。因此，我們要充分對有關噴氨格柵對應噴嘴速度進行最優化的調節，這樣能夠合理的提高其對應煙道的內部擾動性，并充分的將氨氣濃度分析程度進行改善，以便于提高脫硝體系的最終脫硝效率。結語：NOX是大氣主要污染物質之一，對人們的身體健康有著極大的危害，也是酸雨的主要來源。并且，NOX會生成光化學煙霧參與到臭氧層的破壞中。SCR技術以其高效且可靠、結構簡單等優勢成為NOX控制的必要選擇，不過SCR煙氣脫硝系統在運作過程中也是存在著相關能耗及氨氮混合不均衡和氨逃逸堵塞下游的相關設施等技術性問題。本文分析了SCR煙氣脫硝系統模擬優化及噴氨量最優控制，并提出了實用性策略，為SCR煙氣脫硝系統脫硝效率提升提供良好的保障。

參考文獻：

[1]周洪煜,趙乾,張振華,汪正海.煙氣脫硝噴氨量SA-RBF神經網絡最優控制[J].控制工程,2013(12).

[2]馮曉鳴,廖永進,徐齊勝.曾庭華一種噴氨格柵優化調整試驗技術應用[J].廣東電力,2013(25).