新型膜片式聲波吹灰器在鍋爐SCR的應(yīng)用

牟效民 魏 星 趙曉強(qiáng)

（克拉瑪依石化公司熱電廠，新疆 克拉瑪依 834003）

熱電廠4臺(tái)中壓自然循環(huán)鍋爐在2014年檢修過程中建成了配套的選擇性催化還原（SCR）脫硝裝置。催化劑是SCR技術(shù)的核心部分，決定了SCR的脫硝效率和使用壽命，其建設(shè)成本占脫硝工程的20%以上，運(yùn)行成本占30%以上。催化劑堵灰將造成脫硝效率下降、催化劑燒結(jié)鈍化，乃至失效、引風(fēng)機(jī)出力增加，嚴(yán)重的將導(dǎo)致非計(jì)劃停爐，影響安全生產(chǎn)。為了預(yù)防催化劑表面積灰，需選擇合適的除灰設(shè)備。根據(jù)催化劑的性質(zhì)及鍋爐煙氣成分，目前普遍采用的是蒸汽和聲波兩種吹灰技術(shù)。熱電廠脫硝裝置采用瑞典科康聲力聲波吹灰技術(shù)在預(yù)防催化劑積灰問題上取得了良好的效果。

一、積灰原因及聲波吹灰器清灰原理

1.積灰原因

鍋爐運(yùn)行過程中，由于灰粒子的表面引力、粒子之間及粒子與爐內(nèi)管壁之間的粘結(jié)力、分子附著力、靜電引力以及化學(xué)親合力等多方面的作用，在爐膛及煙道各部位的換熱面上會(huì)逐漸形成積灰。當(dāng)灰粒與受熱面接觸時(shí)，其中＜3～5μm的，因分子引力＞本身重量，可吸附于鍋爐受熱面上；另外煙氣中的灰粒可以被感應(yīng)而帶有靜電荷，當(dāng)帶電的灰粒與管壁接觸時(shí)，若靜電引力＞本身重力，則同樣會(huì)被吸附，一般情況下，帶電灰粒＜10μm時(shí)，都會(huì)被吸附，有時(shí)＜20～30μm的，也能吸附灰管壁上。

2.膜片式聲波吹灰器結(jié)構(gòu)及技術(shù)參數(shù)

膜片式聲波吹灰器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，本體不用電，體積小，重量輕，沒有機(jī)械伸縮及旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，多適用于電站鍋爐受熱面及除塵器的清灰。其結(jié)構(gòu)圖和安裝現(xiàn)場(chǎng)如圖1、2所示。相關(guān)技術(shù)參數(shù)和數(shù)據(jù)見表1。

圖1 膜片式聲波吹灰器結(jié)構(gòu)圖

圖2 膜片式聲波吹灰器安裝完成圖

3.膜片式聲波吹灰器清灰原理

膜片式聲波吹灰器以壓縮空氣作為動(dòng)力源，膜片在發(fā)生器諧振腔體內(nèi)振動(dòng)，產(chǎn)生特定低頻、高能量聲波，通過擴(kuò)聲筒在被清潔設(shè)備空氣中諧振傳播，作用于結(jié)灰物體表面的積灰顆粒，使其產(chǎn)生聲致疲勞而剝落，達(dá)到清除積灰的目的（圖3、4）。

表1 膜片式聲波吹灰器技術(shù)參數(shù)

圖3 膜片式聲波吹灰器工作原理圖

圖4 膜片式聲波吹灰器的清灰原理圖

在聲波吹灰系統(tǒng)中，由聲波發(fā)生器將經(jīng)過過濾器凈化后的壓縮空氣攜帶的能量轉(zhuǎn)化為低頻（75~250Hz）高強(qiáng)度聲波（140~147dB），經(jīng)二級(jí)腔放大，以一定的頻率、周期傳入容器，聲波以直射、滲透、反射等型式疊加，形成強(qiáng)大的不留死角的諧振聲場(chǎng)，循環(huán)往復(fù)地作用于積灰表面，使受熱面灰塵顆粒產(chǎn)生振蕩，破壞灰粒子和受熱面的結(jié)合，使其處于松散狀態(tài)，由煙氣流或者重力作用將其帶走，從而達(dá)到清灰效果。

二、膜片式聲波吹灰器與傳統(tǒng)蒸汽吹灰器在SCR系統(tǒng)中的應(yīng)用比較

以#3鍋爐為例，SCR反應(yīng)器的尺寸為6876mm×3910mm，2層催化劑，1層備用層，共3層，每層安裝2臺(tái)IKT260GD/170膜片式聲波吹灰器。每層催化劑高度1335mm；聲波吹灰器安裝位置于每一層催化劑上部，含塵量高，催化劑表面距離聲波吹灰器中心500mm，對(duì)膜片式聲波吹灰器與傳統(tǒng)蒸汽吹灰器進(jìn)行比較，分析結(jié)果如表2所示。

蒸汽吹灰器耗汽量67kg/min，每層布置3臺(tái)，共9臺(tái)，供蒸汽壓力1.04MPa，蒸汽溫度182℃，電機(jī)功率1.1kW，單臺(tái)運(yùn)行時(shí)間10min/次，運(yùn)行頻率5次/天，年運(yùn)行約290天，按外供1.0MPa蒸汽價(jià)格76元/t計(jì)算，年運(yùn)行費(fèi)用為664506元。

聲波吹灰器供氣壓力0.6～0.8MPa，單臺(tái)用氣量為0.75m3/min。運(yùn)行方案為：?jiǎn)沃淮祷移鞔祷抑芷?次/h，10min吹掃1次，一次吹掃10s，共4臺(tái)運(yùn)行，按工業(yè)風(fēng)價(jià)格132.74元/km3計(jì)算，則每臺(tái)聲波吹灰器單次耗氣量為2771.61元。

聲波吹灰為非接觸性吹灰方式，不會(huì)對(duì)設(shè)備本體造成損壞。蒸汽吹灰的壓力吹掃方式會(huì)對(duì)設(shè)備造成嚴(yán)重磨損，鍋爐車間以往曾多次出現(xiàn)水冷壁及過熱器管束爆管事故，經(jīng)過分析主要原因是蒸汽吹灰汽源壓力選擇不合適及吹灰器本體調(diào)整不到位導(dǎo)致。爆管事故導(dǎo)致的非計(jì)劃停爐將造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，對(duì)保證安全生產(chǎn)也是極大的安全隱患。通過比較可以看出SCR系統(tǒng)中膜片式聲波吹灰器能夠最大程度保證SCR的安全平穩(wěn)運(yùn)行，保證催化劑活性，保證脫硝效率。

三、膜片式聲波吹灰器的實(shí)際應(yīng)用效果

1.對(duì)催化劑的影響

運(yùn)行1年之后熱電廠委托菱日（杭州）環(huán)保設(shè)備有限公司對(duì)SCR催化劑進(jìn)行了取樣檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如表3所示。

車間組織對(duì)催化劑進(jìn)行檢查，經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)，催化劑整體完好，除了催化劑保護(hù)網(wǎng)上有散落塊狀灰外，催化劑內(nèi)部無明顯積灰，邊緣及角落也無積灰死角，說明聲波吹灰器能比較好的滿足SCR內(nèi)部的吹灰需求，對(duì)催化劑無副作用。

表2 膜片式聲波吹灰器與傳統(tǒng)蒸汽吹灰器應(yīng)用比較

表3 試驗(yàn)結(jié)果總結(jié)

2.對(duì)鍋爐參數(shù)的影響

查看#3鍋爐SCR運(yùn)行相關(guān)參數(shù)（如：反應(yīng)器左右溫度、壓差圖、壓差曲線）可知SCR反應(yīng)器進(jìn)出口壓差在150Pa左右，而且比較平穩(wěn)；反應(yīng)器進(jìn)出口溫度差在3～5℃，反應(yīng)器左右側(cè)溫度基本持平，比較平穩(wěn)。

四、結(jié)語

膜片式聲波吹灰器為非接觸型吹灰方式，不會(huì)對(duì)設(shè)備本體造成損傷，無轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械部分，具有故障率低、清灰范圍大、持續(xù)性強(qiáng)、無吹灰死角等優(yōu)點(diǎn)。從實(shí)際應(yīng)用效果來看，膜片式聲波吹灰器較好地滿足了鍋爐SCR系統(tǒng)吹灰需求。以設(shè)計(jì)參數(shù)為基準(zhǔn)，安裝膜片式聲波吹灰器后將使主汽溫度提高6℃左右，排煙溫度下降5℃左右，熱效率提高0.29%以上，可降低發(fā)電煤耗。安裝保溫后，噪音≤85dB，對(duì)操作人員的健康不產(chǎn)生危害。且膜片式聲波吹灰器的安裝及運(yùn)行成本遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)蒸汽吹灰器，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行，能夠減輕操作人員操作量。所以從安全可靠性、投資成本、運(yùn)行維護(hù)成本等方面看，選擇膜片式聲波吹灰器對(duì)延長催化劑的使用壽命，保證脫硝系統(tǒng)正常運(yùn)行，降低檢修成本，提高鍋爐熱效率，保證安全生產(chǎn)具有積極作用。

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