三、注氨格栅
注氨格栅（Ammonia in jection Grid，AIG）是SCR脱硝系统中的关键设备，如图3-15所示。注入的氨气在烟道中分配的均匀性，直接关系到脱硝效率和氨的逃逸率两项重要指标，注入的氨气在烟道中与烟气均匀混合是选择性催化反应顺利进行的先决条件。
图3-15 注氨格栅（AIG)
注氨格栅( AIG)系统原理如图3-16所示。
图3-16 注氨格栅(AIG)系统原理
水平方向观察注氨格栅( AIG)如图3-17所示。
图3-17 水平方向观察注氨格栅(AIG)
为保证安全和分布均匀，氨气注入烟道前由稀释风机提供空气并进行稀释，使氨气的体积分数低于5%。所以现场要设置氨／空气混合器（稀释器），氨／空气混合器如图3-18所示。
注氨格栅一般由碳钢制成，布置在省煤器出口与催化反应器进口之间的烟道上。目前，注氨格栅的形式较多，但一般由安装在烟道垂直断面上的若干喷氨支管与支管上的喷嘴组成。大型燃烧设备的SCR喷射系统中，喷嘴多达数百个。
图3-18 氨／空气混合器
根据SCR催化剂的反应动力学原理，氨和NOx的混合程度对SCR技术的脱硝效率具有极大的影响。如果还原剂和NOx不能充分混合，而又要达到NOx排放量的指标要求，则将导致催化剂的用量增加和氨的外逸，造成运行成本的提高和新的环境污染。为了使还原剂与NOx充分混合，最理想的状况是使还原剂的浓度分布与NOx的浓度分布相一致，即在NOx浓度高的位置，喷入的氨相应多一些，而在NOx浓度低的位置，喷入的氨也相应少一些。而要达到这一要求就需要根据NOx浓度的分布单独调整每一个喷嘴的喷氨量，因此喷射系统需要做成可以调节的。注氨格栅喷射点的密度是影响混合均匀度的重要因素。喷嘴数量越多越有利于气体形成混合均匀的流动，但数以百计的喷嘴无疑增加了设计、安装与运行维护的困难，所以利用较少喷嘴达到同样效果的探索一直是该领域中研究的一个热点。
FBE公司（费赛亚巴高科环保公司）拥有自主专利的Vortex Mixer（涡流混合器）氨涡流混合技术，如图3-19所示。
图3-19 Vortex Mixer（涡流混合器）
Vortex Mixer（涡流混合器）的横切面如图3-20所示。
图3-20 Vortex Mixer（涡流混合器）横切面
该技术除能优化烟气和氨混合的状况外，还具有以下优点。
1)减少注射孔。
2)降低喷嘴因氨中颗粒而形成堵塞的概率。
3)控制简便，调试时间短。
4)低压力损失，节约装置用电。
为了进一步提高氨气／烟气的混合效果，可将氨直接喷射到转盘上，然后利用旋转运动使氨均匀扩散开来，这样做能使喷嘴数目大幅度减少。也可在烟道内部设置静态混合器，来控制整个反应器入口的横断面上烟气温度分布和流速分布。其中三角翼静态混合器应用较多，其原理为当气流与圆环、圆板、椭圆板、三角板成一定角度时，其前缘产生恒温广延旋涡，这些旋涡呈双向、圆锥形分布，它们的转向相反，离开板后直径逐渐扩大。旋涡的强力旋转可使大量的流体成分沿干流方向正常分布，可用于在干流方向上混合不同密度、温度和浓度的介质。
另外，在所有烟气转向处都安装了导流板，以保证烟气流向正确，使整个系统的压力损失降到最低限度。喷嘴与静态混合器的三维布置如图3-21所示。
图3-21 喷嘴与静态混合器的三维布置
设计优良的喷射系统可以缩短扩散长度、减少压力损失，从而可以少占场地、节约建造费用和运行费用。目前己经有若干种成熟的高效注氨技术应用于市场，比如奥地利INTEGRAL公司研制的注氨格栅，该技术在减少压力降和节省管道空间的前提下，实现了氨气／烟气均匀分布和稳定混合的要求。把可调节喷射量的喷枪按设计要求安装在烟气管道的横截面上，并在氨喷入的地方造成烟气的紊流，使反应物充分混合，在使用液氨、氨溶液和尿素等还原剂时都表现出了良好的性能。表3-4是该注氨格栅系统喷射单元l：1模型的测试结果。
表3-4 注氨格栅系统喷射单元1：1模型的测试结果
