烧结 球团烟气SCR脱硝装置在运行中常见的流场问题及对策

2018年前后，由于非电领域的环保力度逐步加大，一大批钢铁、冶金、水泥厂面临着严峻的环保超低排放改造形势。大量环保企业涌入非电领域，但是非电领域的烟气条件和电力领域的烟气条件毕竟不同，这就造成很多环保技术方案都在摸索中前进，先行者不可避免的踩很多坑，排很多雷，一大批环保设备往往也都是带病运行，当前都面临着严峻的改造任务。

电力领域的脱硝装置和冶金领域的脱硝装置组成不同。电力行业脱硝反应段的温度较为恒定，一般在省煤器后空预器前设置脱硝装置，反应段温度约为300-400℃之间，是较为常规的脱硝过程，脱硝工艺系统组成主要是 “烟气+喷氨格栅+催化剂”。而冶金及其他领域（烧结、球团、链篦机、白灰窑、水泥窑等等）的脱硝装置，烟气温度不恒定，温差范围宽（100-400℃），因此，脱硝工艺也不同。对于低温烟气，烟气需要预设升温器，一般需要设置热风炉或者烟道直燃的燃烧器对烟气进行加热，然后是喷氨格栅or氨水喷枪，再然后是降温装置等等，大部分烟气治理还伴随着脱硫和除尘设备。这其中，大多数设备和烟道都需要通过CFD对流场进行优化设计，包括烟道导流板设计、静态混合器设计、脱硝装置、喷氨格栅设计、氨水喷枪布置、热风炉配风均匀性设计、燃烧器升温均匀性设计等等。设计效果的好坏也有一整套评价标准，包括速度相对标准偏差、速度方向、温度偏差、氨氮摩尔比偏差等等。

在项目设计及改造过程中，我司工作人员总结了如下几点常见问题，并给出了我方的改造方案。

1、絮状沉积物堵塞脱硝催化剂

在某烧结烟气脱硝项目投运后，CEMS检测结果显示脱硝效率不达标，现场工程师勘察发现，脱硝催化剂表层覆盖了一层絮状沉积物，导致催化剂阻塞，脱硝效率下降。

项目委托我方进行流场分析，流场校核结果发现导流板及热风炉、氨水喷枪等均没有太大问题。通过沉积物检测发现主要成分为硫酸氢铵，因此可能是热风炉燃烧的高焦炉煤气中含硫组分过高，与氨水喷枪蒸发出来的水蒸气和氨气发生化学反应生成硫酸氢铵絮状沉淀，附着在催化剂表层造成催化剂阻塞。

通过CFD计算，在脱硝上升烟道内合适位置喷射石灰石粉末进行烟气调质，很好的解决了现有问题。

2、烟道回转式GGH换热器阻塞

在某项目运行一段时间后，现场运维人员发现检测脱硝系统压力异常，经过排查，发现GGH部分阻力损失过大，停机检修显示GGH阻塞严重。

我方工程技术人员经过现场勘察及脱硝全系统CFD流场校验发现，原烟道GGH入口弯头未设置导流板，热风炉配风支管掺风方式不合理，热风/烟气掺混不均匀，同时SCR混合器、导流板及喷氨格栅均有问题，喷氨没有覆盖整个烟道截面，导致氨氮摩尔比偏差过大，经过GGH降温后，过量的NH3与烟气中的残余SO2反应生成硫酸氢铵，运行一段时间后造成GGH反应器阻塞。

经过我方工程师系统的流场优化，给出了合理的导流板、热风管道、喷氨格栅及混合器改造方案，解决了现场问题。

3、催化剂入口烟气温度偏离反应窗

某项目投运时，检测数据表明催化剂入口温度一直较低，调整热风炉负荷后，温度变化不大，同时伴随着脱硝效率较低的现象。

经过流场校核分析后（优化前后流场对比），认为热风炉掺风管道设计不合理，烟气温升不均匀，同时，热风炉配风管道没有考虑GGH出口温度带来的偏差。考虑GGH入口烟气温度带来的偏差，经过重新优化改造，将现场问题解决。

4、喷氨方式不合理

某球团烟气脱硝项目投运时，检测数据表明脱硝效率较低。

我方工程师对项目现场考察之后，发现该项目采用氨水喷枪烟道喷射蒸发方式进行喷氨，关键是喷枪布置位置不合理。混合不够充分，并且喷枪后方静态混合器设置不理想。

经过流场校核及优化，认为可以将氨水喷枪布置在脱硝反应器多管除尘器之前的圆形管道上，氨水蒸发后，经过多管除尘器及其后静态混合器的混合作用，能够实现较好的氨氮摩尔比混合效果。现场采用本方案进行改造，取得了很好的脱硝效果。