聲波吹灰器在SCR脫硝中的應(yīng)用和經(jīng)濟(jì)性分析

    隨著我國環(huán)保進(jìn)程的進(jìn)一步深入，脫硝已經(jīng)是火力發(fā)電廠必須要做的工作之一，選擇性催化還原反應(yīng)系統(tǒng)（Selective Catalyst Reduction 簡稱SCR）以其脫硝效率高，不影響鍋爐效率的優(yōu)點(diǎn)成為電廠脫硝項目的技術(shù)良好選擇，得到了越來越廣泛的應(yīng)用。我國的燃煤電廠煙氣中普遍灰分較高，嚴(yán)重影響了SCR系統(tǒng)催化劑活性和壽命，所以吹灰器就成了SCR系統(tǒng)的必要設(shè)備。根據(jù)SCR反應(yīng)器內(nèi)的煙氣工況和催化劑性質(zhì)，目前普遍應(yīng)用的是聲波和蒸汽另種吹灰技術(shù)，本文將對兩種吹灰器在SCR系統(tǒng)應(yīng)用的技術(shù)特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行較為詳細(xì)的比較和分析。

    工作原理比較

聲波吹灰器（膜片式）是利用金屬膜片在壓縮空氣的作用下產(chǎn)生聲波，高強(qiáng)度聲波對積灰產(chǎn)生高加速度剝離作用和振動疲勞破碎作用，積灰產(chǎn)生松動而落下。

蒸汽吹灰器是利用高壓蒸汽的射流沖擊力清除設(shè)備表面上的積灰。

聲波吹灰技術(shù)是利用聲波發(fā)聲器，把調(diào)制高壓氣流而產(chǎn)生的強(qiáng)生波饋入反應(yīng)器空間內(nèi)。由于聲波的傳播和空氣質(zhì)點(diǎn)高速周期性震蕩可以使表面上的灰垢微粒脫離催化劑，而處于懸浮狀態(tài)，以便隨煙氣流帶走。聲波吹灰的機(jī)理是“波及”，吹灰器輸出能量的載體是“聲波”，通過聲場與催化劑表面的積灰進(jìn)行能量交換，從而達(dá)到清除灰渣的效果，作用力為交流量。而傳統(tǒng)的高壓蒸汽吹灰器是“觸及”的方法，輸出的能量載體是“蒸汽射流”，靠“蒸汽射流”的動量直接打擊催化劑表面上的灰塵，使之脫落，作用力為“直流”量。就直流與交流對比而言，交變的作用力應(yīng)更容易使灰渣脫落。

在SCR應(yīng)用技術(shù)特點(diǎn)比較

聲波吹灰器使預(yù)防性的吹灰方式，阻止灰粉在催化劑表面形成堆積，而蒸汽吹灰器是待灰塵形成一定的厚度以后，再進(jìn)行吹掃清除。聲波吹灰器能夠保持催化劑的連續(xù)清潔，大限度的利用催化劑對脫硝反應(yīng)器的催化活性。

  經(jīng)過實(shí)驗和現(xiàn)場測試證明聲波吹灰器對催化劑沒有任何的毒副作用，蒸汽吹灰方式由于濕度的影響，長期的運(yùn)行對催化劑的失效影響很大，有對催化劑發(fā)生腐蝕和堵塞的危險。

  聲波吹灰器對催化劑沒有磨損，延長催化劑使用壽命，是非接觸是的清灰方式，降低SCR的維護(hù)成本。而蒸汽吹灰方式依靠機(jī)械的蒸汽沖擊力來實(shí)現(xiàn)清灰，高速的蒸汽流夾雜著粉塵，對催化劑的表面磨損非常厲害，導(dǎo)致催化劑的使用壽命縮短，維護(hù)成本變高。

  聲波吹灰器不存在清灰死角問題。聲波吹灰器由于是依靠非接觸式的聲波，實(shí)現(xiàn)灰塵從結(jié)構(gòu)表面脫落而被煙氣帶走，聲波在結(jié)構(gòu)的表面能來回的反射和衍射，從而不存在死角，清灰非常*。而蒸汽吹灰方式依靠的是機(jī)械的蒸汽的沖擊力來實(shí)現(xiàn)清灰，在蒸汽流的末端，蒸汽的沖擊力衰減大，吹灰效果很差，導(dǎo)致局部積灰嚴(yán)重，存在清灰死角。

經(jīng)濟(jì)性分析

以一期兩臺1000MW機(jī)組SCR項目為例，對SCR吹灰器進(jìn)行設(shè)備，安裝，運(yùn)行，維護(hù)等費(fèi)用的經(jīng)濟(jì)性比較。工程共2臺鍋爐，每臺鍋爐設(shè)2臺SCR反應(yīng)器，催化劑3層，兩用一備。SCR反應(yīng)器18000*12000，按照吹灰器在18000側(cè)設(shè)計。

投資成本，6臺聲波清灰器/催化層；不需要特殊工作平臺，附屬設(shè)備包括電磁閥，球閥和空氣過濾器，空氣調(diào)壓閥等。若電廠壓縮空氣余量不足，需加裝1.1m³空氣儲罐。 4臺蒸汽吹灰器/催化層，附屬設(shè)備包括蒸汽減壓閥，蒸汽流量閥，蒸汽管道等，需要超寬的鋼結(jié)構(gòu)檢修平臺。

安裝成本，需要安裝直徑為50mm的壓縮空氣氣管（主管）。聲波清灰器很輕便，可以通過安裝法蘭很輕易地安裝在SCR上，并僅僅伸出設(shè)備0.7嗎（插入式安裝）。蒸汽吹灰器需要很粗的帶保溫層的高壓蒸汽管，蒸汽吹灰器需要用起重機(jī)吊裝，SCR壁內(nèi)外有很多管道備件需要安裝，它伸出設(shè)備與3m。

運(yùn)行成本，每支喇叭運(yùn)行頻率每10分鐘吹10秒鐘，耗氣量19-38L/s。共計57477元。蒸汽吹灰器一般運(yùn)行頻率為每24小時運(yùn)行3次，每次吹掃10分鐘，共計2845248元。

聲波吹灰器在中國SCR項目的應(yīng)用實(shí)例

江蘇國華太倉發(fā)電有限責(zé)任公司2*600MW機(jī)組煙氣脫硝環(huán)保工程，工程總包單位為江蘇蘇源環(huán)保工程有限公司，采用日立造船波紋式催化劑，每臺鍋爐配兩個SCR反應(yīng)器，反應(yīng)器尺寸15m*10m，催化劑三層，兩用一備，每臺反應(yīng)器裝設(shè)9臺聲波吹灰器，首層5臺，第二層4臺。反應(yīng)器高塵布置，在省煤器和空預(yù)器之間，煙氣溫度310-400℃，煙氣含塵量10-36mg/m³，煙氣平均流速5-6m/s，遠(yuǎn)離進(jìn)出口的轉(zhuǎn)角處流速僅2m/s。灰分中CaO含量偏高，高達(dá)28%。機(jī)組2005年12月份投運(yùn)，SCR運(yùn)行差壓一直維持在200Pa左右，2006年4月底SCR反應(yīng)器離線內(nèi)部檢查，催化劑非常干凈，反應(yīng)器內(nèi)任何一邊都滅有積灰現(xiàn)象。

SCR反應(yīng)器內(nèi)的煙氣溫度為280-zui420℃，煙氣干燥，灰分不會發(fā)生板結(jié)，經(jīng)過數(shù)年的運(yùn)行經(jīng)驗，聲波吹灰器完夠滿足SCR反應(yīng)器的吹灰需要。無論從安全性，可靠性的角度，還是從節(jié)能，設(shè)備投資成本，運(yùn)行成本，維護(hù)成本等方面考慮，聲波吹灰都是SCR系統(tǒng)適合的吹灰技術(shù)。