从燃煤机组SCR系统普遍出现的性能不稳定、氨逃逸超标等问题出发，以具有代表性的某660MW超临界煤粉锅炉SCR脱硝系统为例，拟结合喷氨格栅和驻涡型喷氨混合器特点，进行多维度的驻涡脱硝喷氨混合装置优化改造理论研究。提出了基于分级多效混合、多排分区、强制整流的优化方案。依据CFD模拟计算结果，本文所提出的SCR脱硝系统的流场优化方案可以充分实现流场分布和NH3/NOx混合分布均匀的要求，即反应器内第一层催化剂入口截面NH3/NOx混合不均匀性低于5%；烟气气流速度不均匀性低于15%；烟气到达第一催化剂层的入射角小于10°。在原脱硝装置进行相应改造后，现场实测结果进一步验证了理论改造方案的可靠性。本文所提出的流场升级改造思路及理论研究方法对指导大型燃煤机组SCR系统超低排放改造具有重要意义。

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关键词：SCR脱硝；多排分区驻涡喷氨；CFD模拟；分级多效混合；强制整流

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0引言

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近年来，国家全面推行“节约、清洁、安全”的能源战略方针，燃煤机组污染物排放标准不断提高。2015年7月环境能源局、发改委和环保部联合下发的《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》（环发[2015]164号）中要求，到2020年，全国所有拥有改造条件的火电燃煤发电机组力争完成超低排放；全国具备条件的新建火电燃煤发电机组达到超低排放水平。即在6%基准氧含量条件下，NOx排放浓度低于50mg/Nm3，这意味着脱硝设备要达到接近或超过90%的脱硝效率，对SCR脱硝系统长期可靠运行带来极大挑战。根据国内外经济性分析和运行经验，SCR装置的脱硝效率通常不高于85%。在同等催化剂的条件下，脱硝装置欲实现更高的脱除效率，对还原剂/烟气均匀混合程度的要求呈指数型上升。提升还原剂与烟气的混合质量、提高脱硝系统对来流工况变化的抗干扰性是实现SCR稳定超低排放的两大核心要素。因此亟需开发适用于脱硝超低排放的喷氨混合装置，结合烟道内整流构件设计，提升烟气流场的均匀性和适应性。

目前国内在役实现“超低排放”的燃煤机组普遍出现性能不稳定、氨逃逸超标等问题，根本原因在于烟道截面大，而还原剂喷射量相比烟气量极小，很难实现两者的充分混合，使得反应器内部分区域氨供应不足，而部分区域氨过量，导致整体效率和氨逃逸不达标，造成空预器差压过高、堵塞等一系列问题。对于负荷频繁波动的调峰机组，氨的喷射无法适应烟气来流变化，上述问题会更加突出。