一种监测和动态调控燃煤电厂脱硝环节流场分布的系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种监测和动态调控燃煤电厂脱硝环节流场分布的系统，属于燃煤电厂SCR脱硝领域。本实用新型专利技术包括脱硝反应器和烟道，所述烟道与脱硝反应器连接，其结构特点在于：还包括喷氨格栅和整流格栅，所述喷氨格栅安装在烟道内，所述整流格栅安装在脱硝反应器内，所述脱硝反应器内设置有首层催化剂，沿着烟气的流动方向在烟道和脱硝反应器内依次安装有第一导流板、第二导流板、第三导流板、第四导流板、第五导流板和第六导流板，所述烟道内存在第一易积灰区域和第三易积灰区域，所述脱硝反应器内存在第二易积灰区域和第四易积灰区域，所述烟道内设置有第一流速监测截面，所述脱硝反应器设置有第二流速监测截面和流向监测截面。监测截面。监测截面。

【技术实现步骤摘要】
一种监测和动态调控燃煤电厂脱硝环节流场分布的系统


[0001]本技术涉及一种监测和动态调控燃煤电厂脱硝环节流场分布的系统，属于燃煤电厂SCR脱硝领域。

技术介绍

[0002]燃煤电厂普遍采用选择性催化还原法(Selective Catalytic Reduction,简称“SCR”)脱除烟气中的NOx。烟气从炉膛后部的省煤器出来后，流经喷氨格栅(Ammonia Injection Grid,简称“AIG”)，并与此处喷出的还原剂(如氨气)混合，继续流动至脱硝反应器。烟气流经脱硝反应器中的多层催化剂，在催化剂的作用下，NOx与NH3发生反应生成N2和H2O，完成脱硝反应。流场分布及其均匀性对于上述过程和脱硝效果具有显著影响。首先，喷氨格栅的各个喷嘴的喷氨量应与当地烟气流量相匹配，但流场分布发生改变时，当地的氨氮比发生变化，使脱硝反应的反应物配比产生偏差，不利于脱硝反应的充分进行，喷氨偏多时导致氨气过量、氨逃逸增加，喷氨不足时NOx无法被充分还原，NOx排放增加。其次，脱硝反应器内的流场对于反应进行的效果影响明显，局部过高的烟气流速将导致反应时间缩短，反应无法充分进行，NOx和氨的逃逸均增加，且较高的烟气流速和偏斜的烟气流向会加剧催化剂的磨损，导致其寿命缩短，而较低的烟气流速则可能导致催化剂表面积灰或孔道堵塞，烟气将不再从该处流过，该处催化剂无法发挥作用。
[0003]与脱硝密切相关的流场(简称“脱硝环节的流场”)可依烟气流程分为三段，包括：(1)脱硝反应器上游，即省煤器出口至脱硝反应器入口，(2)脱硝反应器本体，(3)脱硝反应器下游，即脱硝反应器出口至空气预热器。脱硝环节的流场分布受到多种因素的影响而处于动态变化之中。锅炉负荷变化和炉内燃烧组织方式的改变使流场分布处于分钟至小时级别的变化中，而烟道(特别是AIG前的水平烟道转竖直烟道的拐角处和脱硝反应器出口的烟道拐角处)和催化剂表面的严重积灰可半永久性地(数月级别，直到停机检修)改变流场分布。目前多数电厂的喷氨控制方案只适用于设计工况或少数特定运行工况，且因成本、无流场监测手段等问题而长时间不做调整，导致脱硝运行逐渐偏离较优工况，引起喷氨耗量和成本增加、空预器堵塞加剧、引风机电耗增大等一系列问题。
[0004]现有可用的烟道流场监测手段一般是在烟道截面上布置网格化流速测点，以获得截面流速分布。但绝大多数电厂并未配置该种监测手段，除因需要布置的测点数量较多外，还主要受制于监测后并无相应的调节手段(因大多数电厂的烟气导流装置为固定式的，不具有可调性)。而对于烟道和催化剂积灰的监测，公开报道中尚未见相关技术。
[0005]流场的调控手段上，国内专利“一种脱硝速度场在线动态可调整流系统及方法”，专利申请号CN201810402444.6，对流场的监测和调控手段限于在脱硝反应器内装设流速测点和可动导流板，未对首层催化剂上方的烟气流向进行监测，未给出明确的导流板角度控制逻辑。国内专利“一种火电锅炉脱硝系统的流场优化装置”，专利申请号CN201711251459.9，流速测量装置位于催化剂下方，而未对首层催化剂上部的流场进行监测，流场调整的手段是移动式多孔布风板，通过旋转布风板改变其与竖直方向的夹角以调
整烟气流速大小，但却易使烟气流向偏离理想的竖直(重力)方向，造成催化剂加速磨损。国内专利“一种导流装置和均布脱硝入口烟气流场的导流系统”，专利号CN208943841U，提出在首层催化剂上方进行流场监测，并提出了一种用于实现流场均布的可调导流板装置。国内专利“一种提高SCR流场均匀性的系统及方法”，专利申请号CN201710541249.9，也只监测流速偏差而未考虑流向偏差，其调整导流板的逻辑也未充分利用计算流体力学分析手段。国内专利“基于CFD的燃煤电站SCR脱硝系统的优化调整方法”，专利号CN104474896B，利用计算流体力学(CFD)手段对流场和NH3浓度场进行实时计算并指导DCS进行喷氨流量的控制，优点在于充分利用了先进的数值模拟手段，但缺点是实时CFD计算在实际生产中可行性和可操作性较差，对人员技术水平要求偏高，且该技术并未涉及流场监测和调控。国内专利“用于确定钢水包中的空气截留的系统和方法”，专利申请号201910163165.3，提出利用采用瞬态CFD模拟液钢的出钢过程并计算空气截留量，所形成的数据集用来训练人工神经网络，训练完成的人工神经网络模型用于在新的输入参数下预测空气截留量，但是其人工神经网络模型仅用来做结果预测，并未用来指导生产工艺参数的调整，该技术既并不以调整生产过程的工艺参数从而优化生产输出结果为目标，也不具备该方面的功能，该技术适用的生产领域也与本技术明显不同。

技术实现思路

[0006]本技术的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理的监测和动态调控燃煤电厂脱硝环节流场分布的系统。
[0007]本技术解决上述问题所采用的技术方案是：该监测和动态调控燃煤电厂脱硝环节流场分布的系统，包括脱硝反应器和烟道，所述烟道与脱硝反应器连接，其结构特点在于：还包括喷氨格栅和整流格栅，所述喷氨格栅安装在烟道内，所述整流格栅安装在脱硝反应器内，所述脱硝反应器内设置有首层催化剂，沿着烟气的流动方向在烟道和脱硝反应器内依次安装有第一导流板、第二导流板、第三导流板、第四导流板、第五导流板和第六导流板，所述烟道内存在第一易积灰区域和第三易积灰区域，所述脱硝反应器内存在第二易积灰区域和第四易积灰区域，所述烟道内设置有第一流速监测截面，所述脱硝反应器设置有第二流速监测截面和流向监测截面。
[0008]进一步地，所述烟道包括进烟烟道和出烟烟道，所述进烟烟道和出烟烟道分别安装在脱硝反应器的两端，且进烟烟道与省煤器连接、出烟烟道与空预器连接。
[0009]进一步地，所述喷氨格栅安装在进烟烟道内，所述第一导流板、第二导流板、第三导流板和第四导流板均安装在进烟烟道内，所述第五导流板和第六导流板均安装在脱硝反应器内，所述第一易积灰区域和第三易积灰区域分别存在于进烟烟道和出烟烟道内，所述第一流速监测截面设置在进烟烟道内。
[0010]进一步地，所述脱硝反应器的两侧分别为反应器前墙和反应器后墙，所述第二易积灰区域存在于反应器前墙与首层催化剂之间，所述第四易积灰区域存在于反应器后墙与首层催化剂之间。
[0011]进一步地，所述第一导流板、第二导流板、第三导流板、第一流速监测截面、喷氨格栅、第四导流板、第五导流板、第六导流板、整流格栅、第二流速监测截面、流向监测截面和首层催化剂沿着烟气的流动方向依次布置。
[0012]进一步地，本技术的另一个技术目的在于提供一种监测和动态调控燃煤电厂脱硝环节流场分布的方法。
[0013]本技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的。
[0014]一种监测和动态调控燃煤电厂脱硝环节流场分布的方法，所述监测和动态调控燃煤电厂脱硝环节流场分布的方法通过所述的监测和动态调控燃煤电厂脱硝环节流场分布的系统实现，其特点在于：所述监测和动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种监测和动态调控燃煤电厂脱硝环节流场分布的系统，包括脱硝反应器（83）和烟道（84），所述烟道（84）与脱硝反应器（83）连接，其特征在于：还包括喷氨格栅（5）和整流格栅（6），所述喷氨格栅（5）安装在烟道（84）内，所述整流格栅（6）安装在脱硝反应器（83）内，所述脱硝反应器（83）内设置有首层催化剂（7），沿着烟气的流动方向在烟道（84）和脱硝反应器（83）内依次安装有第一导流板（11）、第二导流板（12）、第三导流板（13）、第四导流板（14）、第五导流板（15）和第六导流板（16），所述烟道（84）内存在第一易积灰区域（21）和第三易积灰区域（23），所述脱硝反应器（83）内存在第二易积灰区域（22）和第四易积灰区域（24），所述烟道（84）内设置有第一流速监测截面（31），所述脱硝反应器（83）设置有第二流速监测截面（32）和流向监测截面（4）。2.根据权利要求1所述的监测和动态调控燃煤电厂脱硝环节流场分布的系统，其特征在于：所述烟道（84）包括进烟烟道和出烟烟道，所述进烟烟道和出烟烟道分别安装在脱硝反应器（83）的两端，且进烟烟道与省煤器连接、出烟烟道与空预器连接。3.根据权利要求2所述的监测和动态调控燃煤电厂脱硝环节流场分布的系统，其特征在于：所述喷氨格栅（5）安装在进烟烟道内，所述第一导流板（...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳冠青，马治安，孙海峰，彭丽，潘威丞，董方，李宗慧，张伟阔，石战胜，刘袖，敬旭业，
申请(专利权)人：华电电力科学研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：