CN116459667A - 一种scr脱硝喷氨格栅冷态调试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种SCR脱硝喷氨格栅冷态调试方法，包括以下步骤：在SCR脱硝装置入口烟道布置喷氨支管阵列，每根喷氨支管配套一个调节阀门，每个调节阀门下游配套节流孔板差压测量装置；计算得到喷氨格栅上游截面流速分布，统计截面每个区域烟气流量占总流量比例；在机组停机状态下，计算得到各调节阀门对应的流量特性曲线；计算不同区域调节阀门的理论孔板差压值；计算每个调节阀门的初始开度。本发明提供的SCR脱硝喷氨格栅冷态调试方法，是在机组停机状态下对喷氨格栅的调节阀门的开度进行优化调整，能提高机组启动后SCR脱硝装置出口NOx浓度分布均匀性，降低局部氨逃逸浓度，降低脱硝下游设备硫酸氢铵堵塞风险。
Description
技术领域
本发明属于SCR脱硝技术领域，具体涉及一种SCR脱硝喷氨格栅冷态调试方法。
背景技术
选择性催化还原(SCR)烟气脱硝技术是当前大型电站脱除氮氧化物的主要工艺，在发电机组运行过程中，飞灰堵塞、冲蚀或者硫酸氢铵堵塞会影响SCR反应器截面局部催化剂活性，喷氨格栅(Ammonia injection grille，AIG)部分喷嘴堵塞或者蝶阀开度移位会改变氨气流量分配，锅炉燃烧变化或者导流板变形会引起AIG上游烟气流速和NOx分布变化，这些因素综合影响脱硝入口烟气中的NH3/NO摩尔比分布均匀性，会加大反应器出口的局部氨逃逸浓度，降低脱硝装置整体性能。为此，需定期进行AIG喷氨流量分配优化调整试验。
当前喷氨格栅AIG一般采用沿烟道宽度和深度方向分别布置格栅支管的布置形式，喷氨优化调整的常规方法为在机组运行过程中逐点对SCR进口、出口NOx浓度等进行测试，根据测试数据对各支管流量进行调整，不断重复以上过程，直至SCR出口NOx浓度及氨逃逸相对均匀。
中国发明专利，公开号CN112705046A，公开了一种脱硝喷氨精细化调整方法及装置，通过将SCR烟道沿宽度方向分成若干个虚拟分区，根据每个分区的入口NOx浓度和氨氮摩尔比来调节各分区阀门开度。
中国发明专利，公开号CN105126616A，公开了一种基于权重阀调控的SCR脱硝系统喷氨优化方法，公开了首先测量定负荷条件下SCR脱硝系统喷氨格栅前烟道横向截面处的烟气流场特性；然后结合喷氨格栅的喷嘴分布情况，解析与喷氨喷嘴分布相匹配的烟气流场区域流动连续分布特性；根据各负荷条件下的烟气流场分区域流动特性，获得喷氨阀门的权重；最后依据阀的权重差异对各阀门开度进行调整。
但是，目前公开的SCR脱硝喷氨优化调整需要在机组热态、稳定运行状态下进行，优化过程持续3～5天，需要提前申请试验负荷及试验煤种等运行条件，因此，在机组启动、并网前后一段时间无法进行。
需要注意的是，SCR脱硝流场优化改造后会导致AIG上游烟气流速分布发生变化，喷氨格栅调阀检修或者更换以及喷氨格栅管路堵塞疏通会导致氨气流量分配规律发生变化，如果在启机前不对喷氨格栅调阀开度进行相应调整，那么在启机后至喷氨优化热态调试开始之前，AIG喷氨流量分配不佳会导致SCR出口NOx浓度分布不均匀，空预器等脱硝下游设备长时间运行在局部氨逃逸浓度较高环境下，增加硫酸氢铵堵塞风险。因此，在SCR脱硝流场优化改造或者喷氨格栅检修之后，根据烟道流场特性及喷氨格栅支管流量特性对喷氨格栅进行冷态调试很有必要。但是，目前尚没有对SCR脱硝流场优化改造后或者喷氨格栅检修之后停机状态下喷氨格栅阀门进行冷态调试的方法。
发明内容
为解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种SCR脱硝喷氨格栅冷态调试方法，旨在实现在机组停机状态，对SCR脱硝喷氨格栅进行冷态调试，为热态喷氨调整试验提供良好基础。
为实现上述目的，达到上述技术效果，本发明采用的技术方案为：
一种SCR脱硝喷氨格栅冷态调试方法，包括以下步骤：
1)在SCR脱硝装置入口烟道布置喷氨支管阵列，每根喷氨支管配套一个调节阀门，每个调节阀门下游配套节流孔板差压测量装置；
2)计算得到喷氨格栅上游截面流速分布，统计截面每个区域烟气流量占总流量比例；
3)在机组停机状态下，计算得到各调节阀门对应的流量特性曲线；
4)计算不同区域调节阀门的理论孔板差压值；
5)计算每个调节阀门的初始开度。
进一步的，步骤1)中，在SCR脱硝装置入口烟道沿宽度方向布置m根喷氨支管，沿深度方向布置n根喷氨支管，形成m×n喷氨支管阵列，喷氨支管的分区编号如下表所示；
表1
进一步的，步骤2)中，根据SCR脱硝烟道及内部导流、混流图纸对SCR脱硝烟道进行建模，通过CFD数值模拟软件，输入相应的工艺参数，计算得出喷氨格栅上游截面流速分布，统计截面每个区域烟气流量占总流量的比例。
进一步的，步骤3)中，在机组停机状态下，计算得到各调节阀门对应的流量特性曲线的步骤包括：
在机组停机状态下，启动稀释风机，每个调节阀门的开度范围为0～90°，全部开启至相同的开度初始值；
将第一个调节阀门的开度由开度初始值关到一定值，记录孔板差压，随后将开度递增，每次开度调整均记录对应的孔板差压，直到开度达到90°，随后将第一个调节阀门的开度恢复至开度初始值；依次对余下的调节阀门重复上述操作；
最后，汇总每个调节阀门的每个开度对应的孔板差压数据，得到各调节阀门对应的流量特性曲线及拟合公式。
进一步的，所述流量特性曲线是以阀门开度为x轴，孔板差压为y轴建立的x-y坐标系，不同调节阀门的流量特性曲线和拟合公式均不同，不同调节阀门的流量特性曲线均为幂函数曲线。
进一步的，步骤3)中，所述孔板差压与流量的计算公式为：
其中，qm为瞬时质量流量，单位为kg/s；c为流出系数，无量纲；β为直径比，β＝d/D；D为管道内径，单位为mm；d为开孔直径，单位为mm；ε为可膨胀系数；△p为孔板差压实测值，单位为Pa；ρ为节流件正端取压口平面上的流体密度，单位为kg/m3。该公式显示同一类型的节流孔板差压与流量的平方成正比关系。
进一步的，步骤4)中，不同区域调节阀门的理论孔板差压值的计算公式为：
其中，Δp＇为计算差压，单位为Pa；△p为孔板差压实测值，单位为Pa；k为基于CFD计算得出的各分区流量占总流量比例。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明公开了一种SCR脱硝喷氨格栅冷态调试方法，包括以下步骤：在机组停机状态下，通过测试不同开度的孔板差压数据得出各喷氨支管对应的调节阀门的流量特性曲线，并利用CFD模拟脱硝流场得出喷氨格栅上游烟气流速分布特性，从而计算得出各喷氨支管对应的调节阀门的初始开度，本发明是在启机前对喷氨格栅的调节阀门的开度优化调整，能提高机组启动后SCR脱硝装置出口NOx浓度分布均匀性，降低局部氨逃逸浓度，降低脱硝下游设备硫酸氢铵堵塞风险。
附图说明
图1为本发明实施例1的喷氨格栅布置示意图；
图2为本发明实施例1的喷氨格栅上游截面流速分布模拟图；
图3为本发明实施例1的调节阀门1-a的流量特性曲线；
图4为本发明实施例1的调节阀门2-a的流量特性曲线；
图5为本发明实施例1的调节阀门3-a的流量特性曲线；
图6为本发明实施例1的调节阀门4-a的流量特性曲线；
图7为本发明实施例1的调节阀门5-a的流量特性曲线；
图8为本发明实施例1的调节阀门6-a的流量特性曲线；
图9为本发明实施例1的调节阀门7-a的流量特性曲线；
图10为本发明实施例1的调节阀门1-b的流量特性曲线；
图11为本发明实施例1的调节阀门2-b的流量特性曲线；
图12为本发明实施例1的调节阀门3-b的流量特性曲线；
图13为本发明实施例1的调节阀门4-b的流量特性曲线；
图14为本发明实施例1的调节阀门5-b的流量特性曲线；
图15为本发明实施例1的调节阀门6-b的流量特性曲线；
图16为本发明实施例1的调节阀门5-b的流量特性曲线；
图17为本发明实施例1的调节阀门1-c的流量特性曲线；
图18为本发明实施例1的调节阀门2-c的流量特性曲线；
图19为本发明实施例1的调节阀门3-c的流量特性曲线；
图20为本发明实施例1的调节阀门4-c的流量特性曲线；
图21为本发明实施例1的调节阀门5-c的流量特性曲线；
图22为本发明实施例1的调节阀门6-c的流量特性曲线；
图23为本发明实施例1的调节阀门7-c的流量特性曲线；
图24为本发明实施例1的调节阀门1-d的流量特性曲线；
图25为本发明实施例1的调节阀门2-d的流量特性曲线；
图26为本发明实施例1的调节阀门3-d的流量特性曲线；
图27为本发明实施例1的调节阀门4-d的流量特性曲线；
图28为本发明实施例1的调节阀门5-d的流量特性曲线；
图29为本发明实施例1的调节阀门6-d的流量特性曲线；
图30为本发明实施例1的调节阀门7-d的流量特性曲线。
具体实施方式
下面对本发明进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。
一种SCR脱硝喷氨格栅冷态调试方法，包括以下步骤：
1)在SCR脱硝装置入口烟道沿宽度方向和深度方向分别布置若干根喷氨支管，每根喷氨支管配一个调节阀门，通过改变调节阀门的开度来控制喷氨支管的通流量，每个调节阀门的下游配套节流孔板差压测量装置(主要为差压式孔板流量计)。具体为，在SCR脱硝装置入口烟道布置m×n喷氨支管阵列，沿宽度方向布置m根喷氨支管，沿深度方向布置n根喷氨支管，将喷氨格栅上游截面沿宽度和深度分成m×n个区域，分区编号如表1所示；
表1
2)根据SCR脱硝烟道及内部导流、混流图纸对SCR脱硝烟道进行建模，通过CFD数值模拟软件，输入设计烟气量、烟气温度等参数，计算得出喷氨格栅上游截面流速分布，统计截面每个区域烟气流量占总流量的比例；
3)在机组停机状态下，启动稀释风机，使得喷氨格栅有流体流动，便于后期有流量后测量每个支管的差压。喷氨格栅手动调阀开度范围为0～90°(0°为关闭，90°为全开)，全部开启至统一的开度初始值，开度初始值可以为70°或60°，便于给喷氨格栅调阀开度上下调整预留一定空间。假设喷氨格栅共有N个调节阀门，N＝m×n，按一定规律将所有调节阀门排序，将第一个调节阀门的开度关至某一开度，比如20°，利用节流孔板差压测量装置记录孔板差压，随后将开度以10°幅度递增，每次开度调整均记录对应的孔板差压，直到开度达到90°，随后将第一个调节阀门的开度恢复至开度初始值。依次对余下的调节阀门重复上述操作。汇总每个调节阀门的每个开度对应的孔板差压数据，得到该调节阀门对应的流量特性曲线及拟合公式；
差压式孔板流量计的流量计算公式如下：
其中，qm为瞬时质量流量，单位为kg/s；c为流出系数，无量纲；β为直径比，β＝d/D；D为管道内径，单位为mm；d为开孔直径，单位为mm；ε为可膨胀系数；△p为孔板差压实测值，单位为Pa；ρ为节流件正端取压口平面上的流体密度，单位为kg/m3。该公式显示同一类型的节流孔板差压与流量的平方成正比关系；
4)计算各分区理论孔板差压值，计算公式为：
其中，Δp＇为计算差压，单位为Pa；△p为孔板差压实测值，单位为Pa；；k为基于CFD计算得出的各分区流量占总流量比例；
5)通过每个分区的调节阀门的拟合公式，得出每个调节阀门的初始开度。
实施例1
如图1-30所示，在SCR脱硝装置入口烟道布置7×4喷氨支管阵列，具体为，在SCR脱硝装置入口烟道沿宽度方向布置7根喷氨支管，沿每个宽度方向的喷氨支管的深度方向布置4根喷氨支管(编号a、b、c、d)，共计28根喷氨支管，喷氨格栅的布置方式如图1所示，分区编号见表1。
表1
根据SCR脱硝烟道及内部导流、混流图纸对SCR脱硝烟道进行建模，通过CFD数值模拟软件，输入设计烟气量、烟气温度等参数，计算得出如图2所示的喷氨格栅上游截面流速分布，统计截面每个区域烟气流量占总流量的比例，见表2所示。
表2
在机组停机状态下，启动稀释风机，喷氨格栅手动调阀开度范围为0～90°，全部开启至统一开度。以70°为例，假设喷氨格栅共有N个调节阀门，将第一个调节阀门关到20°，记录孔板差压，随后将第一个调节阀门的开度以10°递增，每次开度调整均记录对应的孔板差压，直到调阀开度达到90°，随后将第一个调节阀门的开度恢复至70°。对第2个调节阀门重复以上操作，直到第N个调节阀门重复完以上操作。汇总每个调节阀门的每个开度对应的孔板差压数据，记录结果见表3。根据每个调节阀门的每个开度对应的孔板差压，得出每个调节阀门的流量特性曲线，以及拟合公式。各调节阀门的流量特性曲线及各自对应的拟合公式如图3-30所示，不同调节阀门的流量特性曲线均为幂函数曲线，其中，横坐标x为阀门开度，单位为°，纵坐标y为孔板差压，单位为Pa，不同调节阀门的拟合公式有所不同，同一调节阀门在不同试验条件下的拟合公式也有可能会有一定的差别。
表3
差压式孔板流量计的流量计算公式如下：
其中，qm为瞬时质量流量，单位为kg/s；c为流出系数，无量纲；β为直径比，β＝d/D；D为管道内径，单位为mm；d为开孔直径，单位为mm；ε为可膨胀系数；△p为孔板差压实测值，单位为Pa；ρ为节流件正端取压口平面上的流体密度，单位为kg/m3。该公式显示同一类型的节流孔板差压与流量的平方成正比关系。
28个调节阀门的开度均为70°时，孔板差压实测值见表4。根据CFD数值模拟得出的各分区流量占总流量比例结果见表2，通过计算得出各分区理论孔板差压值，结果见表5。通过每个分区调节阀门的拟合公式，得出每个调节阀门的初始开度，见表6。
表4
表5
表6
所有的拟合曲线R2值大于0.99，一般R2值越接近于1，说明拟合度越好。
本发明未具体描述的部分或结构采用现有技术或现有产品即可，在此不做赘述。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (7)
1.一种SCR脱硝喷氨格栅冷态调试方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)在SCR脱硝装置入口烟道布置喷氨支管阵列，每根喷氨支管配套一个调节阀门，每个调节阀门下游配套节流孔板差压测量装置；
2)计算得到喷氨格栅上游截面流速分布，统计截面每个区域烟气流量占总流量比例；
3)在机组停机状态下，计算得到各调节阀门对应的流量特性曲线；
4)计算不同区域调节阀门的理论孔板差压值；
5)计算每个调节阀门的初始开度。
2.根据权利要求1所述的一种SCR脱硝喷氨格栅冷态调试方法，其特征在于，步骤1)中，在SCR脱硝装置入口烟道沿宽度方向布置m根喷氨支管，沿深度方向布置n根喷氨支管，形成m×n喷氨支管阵列，喷氨支管的分区编号如下表所示；
表1
3.根据权利要求1所述的一种SCR脱硝喷氨格栅冷态调试方法，其特征在于，步骤2)中，根据SCR脱硝烟道及内部导流、混流图纸对SCR脱硝烟道进行建模，通过CFD数值模拟软件，输入相应的工艺参数，计算得出喷氨格栅上游截面流速分布，统计截面每个区域烟气流量占总流量的比例。
4.根据权利要求1所述的一种SCR脱硝喷氨格栅冷态调试方法，其特征在于，步骤3)中，在机组停机状态下，计算得到各调节阀门对应的流量特性曲线的步骤包括：
在机组停机状态下，启动稀释风机，每个调节阀门的开度范围为0～90°，全部开启至相同的开度初始值；
将第一个调节阀门的开度由开度初始值关到一定值，记录孔板差压，随后将开度递增，每次开度调整均记录对应的孔板差压，直到开度达到90°，随后将第一个调节阀门的开度恢复至开度初始值；依次对余下的调节阀门重复上述操作；
最后，汇总每个调节阀门的每个开度对应的孔板差压数据，得到各调节阀门对应的流量特性曲线及拟合公式。
5.根据权利要求4所述的一种SCR脱硝喷氨格栅冷态调试方法，其特征在于，所述流量特性曲线是以阀门开度为x轴，孔板差压为y轴建立的x-y坐标系，不同调节阀门的流量特性曲线和拟合公式均不同，不同调节阀门的流量特性曲线均为幂函数曲线。
6.根据权利要求1所述的一种SCR脱硝喷氨格栅冷态调试方法，其特征在于，步骤3)中，所述孔板差压与流量的计算公式为：
其中，qm为瞬时质量流量，单位为kg/s；c为流出系数，无量纲；β为直径比，β＝d/D；D为管道内径，单位为mm；d为开孔直径，单位为mm；ε为可膨胀系数；△p为孔板差压实测值，单位为Pa；ρ为节流件正端取压口平面上的流体密度，单位为kg/m3。该公式显示同一类型的节流孔板差压与流量的平方成正比关系。
7.根据权利要求1所述的一种SCR脱硝喷氨格栅冷态调试方法，其特征在于，步骤4)中，不同区域调节阀门的理论孔板差压值的计算公式为：
其中，Δp＇为计算差压，单位为Pa；△p为孔板差压实测值，单位为Pa；k为基于CFD计算得出的各分区流量占总流量比例。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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