“w”鍋爐脫硝系統聲波吹灰器防堵技術研究應用

陳昊 司大權 黃旭初 雷先偉 王永慶

華電桐梓發電有限公司 貴州遵義 563200

桐梓電廠鍋爐采用“W”形火焰燃燒,燃用煤為高硫無煙煤（硫含量3.8%），煤中灰分含量高。煙氣中二氧化硫含量高達12000mg/Nm3，脫硝運行中高的二氧化硫對于脫硝催化劑使用壽命影響很大。目前脫硝系統采用高含塵布置方式，脫硝反應器布置于鍋爐省煤器后，空預器前，全部采用定頻常規聲波吹灰器[1]。機組SCR脫硝系統于2014年投用以來，低負荷運行（305℃）時間長（在高硫低負荷（低溫）下運行，存在的最大問題就是粘性硫酸氫銨導致的催化劑中毒、堵塞以及空預器堵塞、藍色煙羽等問題），機組歷次檢修發現，定頻聲波吹灰器的吹灰效果不理想，催化劑表面積灰嚴重，已影響到機組的安全穩定運行。

1 解決方案

1.1 聲波吹灰原理

本項目一方面利用聲波的高聲強非線性效應，在脫硝反應器內建立高強聲場，可使得還原劑與煙氣充分震蕩得以良好混合提高脫硝反應效率。另一方面利用聲波除塵的原理，清除催化劑中的灰垢減少由于積灰導致的催化劑失活。

1.2 聲波除灰力學理論分析

聲波頻率和聲壓級對除垢效果有明顯的影響，聲壓級越高，作用于介質和結垢顆粒的交變聲壓絕對值越大，有利于介質質點及結垢顆粒的振動位移和振動加速度的提高。另一方面，頻率增高，有利于提高介質質點和振動加速度，同時頻率的提高直接增大了聲場中聲壓的交變次數，有利于結垢疲勞效應的增強[2]。根據理論計算得鍋爐SCR催化劑內的除灰頻率40～500Hz，聲壓級＞145dB。

1.3 聲源數量設計

根據機組SCR脫硝催化反應器的環境，對脫硝裝置進行聲學分析，在選擇相同聲源的情況下（30000W），每層設置兩臺可調頻高聲強聲波裝置時（如圖1），催化劑表面的聲場均勻性好，催化劑表面的聲壓級高，最終設計在#1機組脫硝SCRA/B側第一層催化劑上各部布置2臺。

圖1 兩臺可調頻高聲強聲波吹灰器作用時催化劑

2 吹灰試驗

試驗采用可調頻高聲強聲波裝置對堵塞的催化劑模塊進行解堵試驗，催化劑試驗件取自桐梓電廠#1機組A側SCR脫硝反應器內原上層催化劑中堵塞嚴重區域。截面尺寸150.5mm×150.6mm，孔數18×18，孔徑7.1mm，節距8.2mm，樣件1長度1000mm，重161.25Kg，樣件2長1500mm，重144.75Kg。試驗件放置使用框架固定放置在混響室中間。

表1 實驗件試驗前后樣件重量對比

3 吹灰效果

設備于2019年8月12日投入使用，可調頻聲波吹灰器單臺運行1min、間隔5min的運行方式進行順控循環運行，解決了催化劑層表面的積灰的問題，催化劑板縫之間通透無積灰情況，如圖2。

圖2 運行積灰情況

4 結語

①針對催化劑的特殊堵塞情況，采用可調頻高聲強聲波吹灰器可有效打散內部的積灰，并使表面硬垢逐步在聲波作用下破碎，達到解堵效果；②設備運行一年后，滿負荷壓差增穩定在1Kp，未超過設計值20%，催化劑活性持續保持時間在原有基礎上延長1倍，活性恢復至26.3m/h，達到初始值（32.6m/h）的80.7%。