1、SCR脱硝工艺的清灰需求
SCR即选择性催化还原法,具有对炉膛影响小、脱硝效率高、氨逃逸率低等优点,是目前主流地位的烟气脱硝技术之一。在电力行业,特别是煤粉炉上得到了广泛应用,以后也会在CFB上得到广泛的推广,也是目前用于固定源 NOx 治理的一种好的脱硝工艺。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,我国的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。
SCR 脱硝反应器吹灰器可用于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,同时降低系统中压力阻力,清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,以及延长锅炉运行周期等。
2、SCR脱硝工艺清灰工艺分析
当前主流的SCR脱硝清灰工艺为声波吹灰器、蒸汽吹灰器和声波+蒸汽吹灰器三种。目前针对中小型锅炉以声波清灰器清灰工艺为主,200MW以上机组大部分声波+蒸汽吹灰器,一些特殊性的行业,比如玻璃炉窑烟气中的灰粘性较大的,只采用蒸汽吹灰器。
下面就这三种工艺的的优缺点分析如下表:
综上分析,以上三种吹灰工艺均有其优点和不足之处,一般要根据锅炉的炉型,燃烧的煤种,SCR反应器的尺寸大小,烟气流速、烟气含尘量等因素综合考量,确定适合当前工艺特点的吹灰工艺。
2.1对于200MW及以上机组,反应器尺寸比较大,建议采用声波+蒸汽吹灰器。运行时以声波为主,蒸汽吹灰器可以每天运行一次,以保护催化剂,延长催化剂使用寿命。
特别要说明的是:一定要明确以哪个吹灰器为主运行设备,有些设计人员,因为有蒸汽吹灰器,设计的声波吹灰器数量较少,在实际运行中,不得不加强蒸汽吹灰器的运行次数。这样的结果是即没有节省设备投资费用,也无法保障尽可能的减少吹损,保障催化剂的寿命。
2.2对于200MW以下机组,其反应器比较小,建议采用声波吹灰器即可。但要注意设备的选型和数量以及安装位置。下面部分会有详细论述。
2.3对于一些特殊的炉型或者工艺,灰分粘性很大,比如玻璃炉窑,比如一些燃烧特殊材料的垃圾焚烧,生物质焚烧的炉型。建议采用蒸汽吹灰器为主,因为粘性灰是声波吹灰器的弱点,对于粘性大的灰,声波吹灰器几乎没有什么效果。这种情况下,只能牺牲一下催化剂寿命作为代价。
注意:即使如此,也不建议采用燃气激波吹灰器,因为燃气激波吹灰器,吹灰具有非常明显的方向性,对指定固定点的催化剂进行反复大能量冲击,对催化剂有致命的破坏性。可以考虑笔者近年研发的喷口可旋转、激波能量可调节的可调节旋转空气激波吹灰器。在这里暂不做论述,以后会撰文专题解析对于特殊行业,特殊工况粘性灰的SCR反应器吹灰。
3、声波清灰器的选型分析
3.2当前主流的声波吹灰器类型有:膜片式声波吹灰器、旋笛式声波吹灰器、共振腔型声波吹灰器。对比分析如下表:
3.3 SCR反应器声波清灰器选型分析:
反应器积灰特点:1)SCR脱硝反应器设计烟气流速3-5m/S,比常规竖井烟道里面的烟气流速要慢,所以灰的沉积也要较快。2)催化剂的形式有蜂窝状和板式催化剂两种。相对于烟道里面其他受热面,比如过热器,省煤器,空预器相对而言,所占空间比例要大,也就是烟气流通的空间小,该结构也相对容易产生积灰。
通过以上可以了解SCR反应器内烟气积灰沉积相对较快,而声波是需要在过程中清灰的设备,所以清灰的频率(次数)较高。在这种工况下,建议采用膜片式声波吹灰器。
现在改进后的膜片式声波吹灰器,频率低,灰振幅大,清灰效果好。因为膜片式的只需要控制进气电磁阀即可,可以随时起停,控制灵活方便。而旋笛式功率虽然比较大,但是因为它是靠电机驱动转子切割空气的,不适合频繁的启停工况。如果按照现在常用脱硝清灰的运行方式,每十分钟清灰十秒钟,旋笛吹灰器频繁启停,故障率会比较高。共振腔式声波吹灰器虽然有其安装方便,免维护的优点,但是一般频率较高,清灰效果不太理想,在这里不做重点推荐类型。
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