聲波吹灰技術(shù)在630MW機組脫硝上的應(yīng)用

馮 景

（大唐華銀攸縣能源有限公司，湖南 株洲 412307）

目前常見的SCR脫硝吹灰技術(shù)有蒸氣和聲波吹灰兩種形式，但由于蒸氣吹灰技術(shù)存在一些不足，如：蒸氣吹灰器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在煙道內(nèi)容易受熱不均勻而產(chǎn)生機械形變或者疲勞損傷，提高了故障出現(xiàn)率，使得維護和檢修量增大；蒸氣吹灰靠射流吹灰，以至于介質(zhì)吹掃面積受到一定限制；吹灰間隔長，使得積灰面長期積灰過多，增加吹灰難度；蒸氣損耗量大，運行成本高并且壓力過高，會使催化劑的磨損加快，而壓力太低時，吹灰效果又不好；蒸氣吹灰有時會增加煙氣濕度，長期運行對催化劑損害大，有發(fā)生腐蝕和堵塞的情況[1]。而聲波吹灰器可以彌補這些不足，例如：結(jié)構(gòu)簡單且運行可靠；啟停和控制方便，運行安全，維護工作量少，費用低；聲波可以貫穿和清潔蒸氣吹灰清理不到的位置并且能夠保持催化劑的連續(xù)清潔，最好、最大限度地利用催化劑對脫硝反應(yīng)的催化活性；聲波吹灰屬于非接觸方式，對催化劑沒有磨損，可延長其使用壽命，降低SCR的維護成本[2]。

1 聲波吹灰的原理、分類和優(yōu)越性

1.1 工作原理

聲波吹灰器包括吹灰氣源、電子控制裝置和聲波發(fā)生裝置。其工作原理為：經(jīng)過過濾器凈化后的空氣，在電磁閥的控制下通過聲波發(fā)生器將壓縮空氣的能量向外傳遞，聲波經(jīng)過聲波導管經(jīng)輻射喇叭的放大后以一定的周期和頻率傳入容器內(nèi)，聲波在內(nèi)部傳播，以直射、反射、繞射和滲透等形式疊加形成一個沒有死角的強大諧振聲場，循環(huán)往復(fù)地作用在容器內(nèi)部的積灰上，周而復(fù)始地對積灰施以壓、拉等作用力，對灰粒之間和容器壁之間的結(jié)合力起到破壞和衰減的作用。從微觀分析，積灰是由于大量細微灰粒的表面張力、管壁之間及其粒子之間的分子附著力、黏滯力、化學親和力以及靜電吸引力等多方面的作用下在容器表面上的積聚，而聲波的作用就是提高空氣分子的震動，使空氣分子密布在整個容器內(nèi)，使得積灰粒子的周圍密布著億萬個空氣分子，當這些分子都以相同的頻率和強度往復(fù)振動時，其作用力就不可忽視。聲波在容器內(nèi)部連續(xù)工作，灰粒與容器壁之間的結(jié)合力降低到一定程度后，最終使得積灰顆粒疏松，從容器壁脫離后被氣流沖刷帶走，從而達到吹灰的目的[3]。

1.2 分類

目前，聲波吹灰器根據(jù)其發(fā)聲機理分為旋笛式吹灰器、膜片式吹灰器等。

1.3 優(yōu)越性

聲波吹灰器是氣動清灰裝置，可產(chǎn)生低頻或高頻、高能聲波。聲波吹灰器釋放聲波，產(chǎn)生振動，使堆積在催化劑表面的粉塵松脫，氣流就可將粉塵帶走。聲波吹灰器所產(chǎn)生的聲頻遠高于設(shè)備結(jié)構(gòu)的共振頻率，也不會損害催化劑，可以長期連續(xù)不間斷開啟運行，使催化劑免于淤塞。相對于幾小時1次的蒸氣吹灰，可使SCR的煙氣阻力和灰量處于穩(wěn)定的低水平。

2 聲波吹灰在脫硝項目中的應(yīng)用

2.1 安裝概況

以攸縣電廠為例。攸縣電廠采用東鍋“W”型DG1900/25.4-Ⅱ6超臨界火焰鍋爐，燃燒基灰分高達33.5%的劣質(zhì)無煙煤（設(shè)計煤種），SCR反應(yīng)器入口煙塵濃度為41.86g/Nm3，2臺鍋爐分別配置2套SCR反應(yīng)器（結(jié)構(gòu)尺寸16,000mm×11,500mm），每套反應(yīng)器可安裝3層催化劑（2層使用1層備用），每層安裝5臺聲波吹灰器，共配備30臺吹灰器。其布置方式如圖1（a）、（b）。

吹灰器通過直徑400mm大小的開口被均勻地安放在催化劑層上方大約400mm處，喇叭露出機組墻面約1300mm。在機組的內(nèi)部和外部都不需要增加鋼結(jié)構(gòu)進行支撐。聲波吹灰器的供氣管道系統(tǒng)也很簡單，1根作為主要氣體供應(yīng)管的50mm壓縮空氣管安放在反應(yīng)器的一端，另外每層催化劑都配有1根φ25mm壓縮空氣管橫跨整排安裝好的聲波吹灰器，壓縮空氣通過主供應(yīng)管道流入。每個聲波吹灰器都由1個φ19mm的“T”型連接器與25mm的管道相接。發(fā)聲頭通過軟管與1個19mm的電磁閥相連，再把電磁閥連接到一個定時器上就安裝完成了[4]。

圖1 吹灰器布置圖

2.2 技術(shù)參數(shù)

該系統(tǒng)的吹灰器采用GE的DC-75型，如圖2所示。

圖2 DC-75型吹灰器外觀圖

從圖2中可以看出，聲波吹灰器分為4部分：A、B部分為鑄鐵，C部分為不銹鋼，發(fā)聲頭為碳鋼，發(fā)生頭內(nèi)部金屬膜片為鈦金屬。其中C部分為深入到SCR中接觸煙氣的部分，其余部分安裝在SCR外部，并涂有防銹漆。鈦金屬膜片是聲波吹灰器的唯一活動部件。該膜片安裝于聲波吹灰器的發(fā)生頭內(nèi)，膜片雙面都壓制拋光使其厚度均勻一致。該膜片制作工藝的獨到性保證了膜片壽命長久。其技術(shù)參數(shù)如表1。

表1 吹灰器技術(shù)參數(shù)表

2.3 DCS控制

從操作簡便性及節(jié)約的角度出發(fā)，考慮到電廠機組有DCS系統(tǒng)，因此可將聲波吹灰系統(tǒng)相關(guān)信號直接連到DCS系統(tǒng)上。DCS系統(tǒng)為每2臺聲波吹灰器提供一路DO信號輸出，對聲波吹灰器配備的電磁閥進行控制，只需控制電磁閥的開閉即可，電磁閥無須向DCS系統(tǒng)提供反饋信號。聲波吹灰器每10min噴吹10s，每層2臺同時噴吹，每2臺一組，噴吹10s后，間隔40s，下一組再開始噴吹[5]。

3 聲波吹灰與蒸氣吹灰系統(tǒng)的比較分析

以該SCR項目為例，對SCR吹灰與蒸氣吹灰系統(tǒng)進行設(shè)備組成、布置方式、運行頻率、設(shè)備壽命的分析比較，見表2。

表2 SCR吹灰與蒸氣吹灰系統(tǒng)分析比較

對該項目中SCR系統(tǒng)的聲波吹灰和蒸氣吹灰的運行成本進行計算：每層催化劑安裝5臺聲波吹灰器，要求提供壓縮空氣的供氣壓力大于0.62MPa，含油含水量小于3%，壓縮空氣保持干燥。將聲波吹灰系統(tǒng)相關(guān)信號直接連到電廠DCS系統(tǒng)，每2臺聲波吹灰器有1路DO信號輸出，對聲波吹灰器配備的電磁閥進行控制，只需控制電磁閥的開關(guān)即可，電磁閥無須向DCS系統(tǒng)提供反饋信號。運行方案為：聲波吹灰器每10min噴吹10s，每層2臺聲波吹灰器同時噴吹，每2臺為1組，噴吹10s后，間隔40s，下一組開始噴吹。噴吹1次最大耗氣量3.04Nm3，每小時耗氣量218.88Nm3。按1年運行7000h計算，年運行耗氣量153.2萬Nm3，電廠雜用壓縮空氣氣價0.07元/Nm3，年運行費用10.7萬元[6]。

蒸氣吹灰器設(shè)計每層安裝4臺，共32臺，耗氣量73kg/min，蒸氣溫度350℃，蒸氣壓力1.0M～1.5MPa，電機功率1.1kW，工作時間10min/次，每天3次，年運行290天（約7000h），按蒸氣成本140元/t計算，年運行費為284.5萬元。

4 結(jié)論

采用DG1900/25.4-Ⅱ6超臨界火焰鍋爐的攸縣電廠SCR應(yīng)用高灰布置方式，含灰量大，容易在容器內(nèi)部產(chǎn)生積灰。分析得出聲波吹灰能夠保證催化劑的持續(xù)清潔，能最好、最大限度地保持催化活性。無論是從可靠性、安全性還是經(jīng)濟性方面考慮，聲波吹灰器都是非常適合此SCR系統(tǒng)的吹灰方式。

[1]黃愷琿，盧俊利，張清平，等. 聲波吹灰技術(shù)在廣州珠江電廠4號爐的應(yīng)用[J].電力科學與工程，2010，4（26）：67-70.

[2]何鵬.鍋爐吹灰器技術(shù)比較與選型[J].安徽電氣工程職業(yè)技術(shù)學院學報，2012， 1（17）：59-62.

[3]劉漢強，張為強，盧勇，等.聲波吹灰器工作原理與應(yīng)用[J].技術(shù)與工程應(yīng)用，2009（6）：34-36.

[4]楊春雨，朱全勇.聲波吹灰器在選擇性催化還原反應(yīng)器上的應(yīng)用[J].電力環(huán)境保護，2006，5（22）：61-62.

[5]周潔，朱全勇.聲波清灰喇叭在脫硝催化還原反應(yīng)器上的應(yīng)用[J].中國電力，2006（8）：88-89.

[6]裴慶春.聲波吹灰器和蒸氣吹灰器在SCR的應(yīng)用和經(jīng)濟型分析[J].電力設(shè)備，2007（11）：57-58.