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脱硝声波吹灰器

目前,占主流地位的烟气脱硝技术是选择性催化还原法(简称SCR),SCR是世界上应用最广泛,最成熟和最有效的烟气脱硝技术。该反应发生在装有催化剂的反应器里,烟气与喷入的氨在催化剂的作用下发生氧还原反应,生成无害的N2和H2O。具有对炉膛影响小、脱硝效率高、氨逃逸率低等优点,在工业上得到了广泛应用,也是目前用于固定源NOx治理的一种最好的脱硝工艺。
    由于SCR脱硝反应器一般布置在电除尘器之前,因此烟气中的飞灰含量是比较高的。对SCR脱硝反应器积灰的清除,国外欧美等发达国家已普遍采用声波清灰技术,近年来,我国一些脱硝项目也开始采用声波清灰这一先进技术,取得了理想的效果。
      声波清灰器可用于SCR脱硝反应器进出口及催化剂表面或内部钢构件表面积灰的清除,延长SCR中催化剂活性和使用寿命,同时降低系统压差和阻力,消除飞灰过分波动对后续除尘器的影响,并可减少每年用于维修的人力及材料费用,缩短生产停工周期,延长两次检修之间的运行时间等。
      由于SCR脱硝反应器内的烟气温度为300℃—400℃,烟气干燥且具有一定的辐射空间,声波清灰器完全能够满足SCR脱硝反应器的清灰需要。从设备投资成本、运行成本、维护成本以及安全性、可靠性的角度等多方面考虑,声波清灰都是SCR脱硝反应器最适合的清灰技术。


一、主要脱硝方法及SCR反应器布置方式


    火电厂的脱硝控制技术方式一般有燃烧控制脱硝和烟气脱硝等。烟气脱硝技术按其作用原理不同,可分为吸收、吸附和催化还原等三类。
    催化还原法是利用催化剂或高温等条件来提高、加速烟气中NOx物与还原剂的还原反应,还原成无污染的氮气和水,从而达到净化NOx物。由于脱硝效率高、投资运行成本相对较低,目前催化还原法占主流地位。
SCR反应器布置方式为:
    将SCR反应器布置在省煤器和空气预热器之间,从省煤器来的烟气温度一般在300℃~400℃。这个温度范围内多数催化剂具有足够的活性,烟气在进入催化反应器之前不需要再热就可获得好的脱硝效果。目前,绝大多数燃煤电厂SCR装置都是采用这一方式布置的,也因此使得进入SCR反应器内的烟气灰分含量特别高。

 

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二、脱硝催化剂清灰问题


  脱硝催化剂是SCR脱硝工艺中的核心技术,也是整个脱硝装置中最关键的部件,催化剂的使用效果及寿命是保证整个SCR系统脱硝性能的基础。目前火电机组脱硝装置应用最多的SCR催化剂主要分为蜂窝式、板式、波纹板式三种。
  由于燃煤电厂烟气中的飞灰含量普遍较高,烟气进入SCR反应器后,在反应器的进出口、催化剂表面、内部钢结构表面会产生不同程度的积灰。

   

积灰的危害主要表现在降低催化剂效能、阻滞烟气流通、增加反应器重量以及系统阻力等
  ◆飞灰附着在催化剂的表面,飞灰中的CaO与SO3反应生成CaSO4,催化剂表面被CaSO4包围,将催化剂与烟气隔绝开,阻止了反应物向催化剂表面及内部扩散,使催化剂的效能下降。
  ◆飞灰附着在反应器内部的其它结构上,时间久了结为块状,降落在催化剂上,会堵塞催化剂表面的小孔,引起催化剂钝化,同样影响催化剂效能的发挥,同时阻碍了烟气的流通。
  ◆SCR反应器内积灰会增加反应器重量及系统中压力阻力,系统阻力增大对后续空预器及除尘器将产生不利影响,使除尘器运行阻力相应增大,风机功耗增大。
  ◆积灰的清除耗费不必要的维修人力及材料费用,造成生产停工周期延长,以及两次检修之间的运行时间缩短等问题。
  因此,为防止SCR反应器内积灰,需采取有效的清灰方式。
  目前,SCR装置中主要有2种清灰方式,一种是蒸汽吹灰,一种是声波吹灰。蒸汽吹灰器一般为耙式吹灰器,由电机带动可伸缩,介质为高压蒸汽。声波吹灰是通过发射低频、高能声波,在清灰过程中产生振动力,清除设备积灰。 


三、声波吹灰技术工作原理


   3.1膜片式声波吹灰器
  膜片式声波吹灰是以压缩空气作为声波的能源,高强度的钛金属膜片在压缩空气气源作用下自激振荡,并在谐振腔内产生谐振,把压缩空气势能转换为低频声能,通过空气介质把声能传递到相应的积灰点,使声波对灰渣起到“声致疲劳”的作用,由于声波振荡的反复作用,施加于灰、渣的挤压循环变化的载荷,达到一定的循环应力次数时,灰、渣的结构因疲劳而破坏,然后因重力、或因流体介质媒体将灰渣清除出附着体表面,达到清灰的作用。

 

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   ◆外形尺寸

 

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   ◆技术参数

 

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    ◆发声原理图

 

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    3.2旋笛式声波吹灰器
  旋笛式声波除灰是通过“旋笛”发声方式(较为复杂,此处不多赘述),将一定强度、频率的声波导入运行中的锅炉炉体内各种可能积灰结焦的空间,通过声能量的作用,使这些区域中的空气分子与粉尘颗粒产生振荡,由于声波振荡的反复作用,破坏了粉尘粒子与热交换面以及粒子之间的结合,再加上烟气流的冲刷和粉尘粒子之间的碰撞,使灰分颗粒处于悬浮流化状态,被烟气流带走。

 

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   ◆外形尺寸

安装大喇叭图440.jpg

 

   ◆技术参数

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    3.3声波吹灰作用示意图  

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四、两种脱硝吹灰器比较

 


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五、声波清灰技术特点
   

  针对脱硝反应器具体结构特点,声波清灰器可使堆积在催化剂表面的粉尘松脱,这样气流就可以将粉尘带走。其声波频率远高于设备结构的共振频率,也不会损害催化剂,经常开启声波清灰装置,可以使催化剂免于堵塞,通过合理设置声波清灰的周期,使灰量处于稳定的、较低的水平。
  其技术特点如下;
  1、声波吹灰是预防性的清灰方式,阻止灰渣在催化剂表面形成堆积,保持催化剂的连续清洁,最大限度、最好的利用催化剂对脱硝反应的催化活性。
  2、声波吹灰对催化剂没有任何的毒副作用,长期的运行不会对影响催化剂失效,且没有对催化剂发生腐蚀和堵塞的危险。
  3、声波吹灰器是非接触式的清灰方式,对催化剂没有磨损,可有效延长催化剂使用寿命,并降低SCR的维护成本。
  4、设备结构简单,声波一旦进入SCR反应器内,通过反射、绕射、透射、折射作用能自动地传播到需要除灰的空间部位,无需庞大复杂的伸缩、旋转机构,所以设备成本远低于传统的除灰器。
  5、运行维护费用低。
  6、对设备和人体健康安全无伤害。


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