(2)整流格栅改造。整流格栅孔径由100 mm×100 mm 更换成100 mm×300 mm,增大了整流格栅通流能力,降低了整流格栅孔积灰搭桥堵塞的概率。
(3)反应器顶部斜烟道重新设计。斜烟道水平夹角由原设计12°改为16°,增大了顶部烟道斜角与整流格栅间的空间,改善了顶部斜烟道积灰条件。
(4)加装防积灰板。反应器内工字钢均采用铁板包覆两边,防止形成积灰和涡流。
3.1.3 流场优化改造后CFD 计算结果
(1)流场优化改造后,SCR 脱硝系统中的流线比较规整,流线在整个SCR 脱硝系统中的分布比较均匀,与第1 层催化剂层垂直方向的夹角不超过10°。
(2)第1 层催化剂入口截面处的气流速度相对标准偏差为1.9%。
(3)第1 层催化剂入口截面处的氨体积分数相对标准偏差为3.0%,温度最大绝对偏差不高于2 ℃。
(4)2 号锅炉SCR 流场优化改造后,入口烟道上部仍然存在积灰,为此在原水平板下方加装了1 组向下倾斜15°的导流板,以进一步提高水平段烟道和导流板水平段上部的流速。在50% 负荷工况条件下,加下倾斜15°导流板之后可将水平段烟道和第1 道导流板水平段上部的流速由之前的6~7 m/s 提高到7~8 m/s,50% 工况下竖直烟道上部导流板改造后速度云图如图 4 所示。运行3 个月后,检查入口烟道上部积灰明显减少。
3.1.4 SCR 脱硝系统物理模型烟花示踪试验
针对数值模拟得出的流场优化方案, 按照1∶10 的比例制作了物理模型并进行了物理模型试验[18],烟花示踪照片如图 5 所示。物理模型试验结果为:系统流线分布均匀,充盈度良好,无明显回流区域,系统无明显的积灰区域;在机组100%、75% 及40% 额定工况条件下,第1 层催化剂入口截面上的烟气流速相对标准偏差分别为5.4%、5.6% 和5.5%,满足技术规范的要求。
3.2 蜂窝催化剂更换成板式催化剂
平板式催化剂在防止飞灰堵塞、抗磨损和抗中毒等方面具有很大的优势[19],2014 年6 月某电厂将原蜂窝催化剂更换为板式催化剂,板式催化剂参数如表 4 所示。
3.3 吹灰系统优化改造
1 台机组SCR 脱硝系统增设16 台声波吹灰器,每层每侧催化剂增加3 台声波吹灰器,反应器入口增加4 台声波吹灰器。对吹灰器运行方式进行优化,蒸汽吹灰器定期吹灰,3 次/天,以深度清除催化剂表面积灰, 减少催化剂堵灰的概率,同时吹灰蒸汽压力由0.8 MPa 降至0.5 MPa;声波吹灰器吹灰间隔时长为60 s,全天均按此方式运行,以维持催化剂表面较低的粉尘沉积。
4 效果及其评价
2014 年6 月某电厂对脱硝流场进行了优化改造并将催化剂全部更换成板式,同时进行了吹灰系统优化改造。脱硝装置改造前后压降对比如表 5所示。由表 5 可见,在300 MW 负荷下,催化剂阻力下降145 Pa,氨逃逸体积分数下降3.43×10-6,运行的安全性和经济性得到了明显提高。