“w”鍋爐脫硝系統(tǒng)聲波吹灰器防堵技術(shù)研究應(yīng)用

陳昊 司大權(quán) 黃旭初 雷先偉 王永慶

華電桐梓發(fā)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(dá)12000mg/Nm3，脫硝運(yùn)行中高的二氧化硫?qū)τ诿撓醮呋瘎┦褂脡勖绊懞艽?。目前脫硝系統(tǒng)采用高含塵布置方式，脫硝反應(yīng)器布置于鍋爐省煤器后，空預(yù)器前，全部采用定頻常規(guī)聲波吹灰器[1]。機(jī)組SCR脫硝系統(tǒng)于2014年投用以來，低負(fù)荷運(yùn)行（305℃）時(shí)間長（在高硫低負(fù)荷（低溫）下運(yùn)行，存在的最大問題就是粘性硫酸氫銨導(dǎo)致的催化劑中毒、堵塞以及空預(yù)器堵塞、藍(lán)色煙羽等問題），機(jī)組歷次檢修發(fā)現(xiàn)，定頻聲波吹灰器的吹灰效果不理想，催化劑表面積灰嚴(yán)重，已影響到機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 解決方案

1.1 聲波吹灰原理

本項(xiàng)目一方面利用聲波的高聲強(qiáng)非線性效應(yīng)，在脫硝反應(yīng)器內(nèi)建立高強(qiáng)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(yīng)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(dǎo)致的催化劑失活。

1.2 聲波除灰力學(xué)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(zhì)和結(jié)垢顆粒的交變聲壓絕對值越大，有利于介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)及結(jié)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(zhì)質(zhì)點(diǎn)和振動加速度，同時(shí)頻率的提高直接增大了聲場中聲壓的交變次數(shù)，有利于結(jié)垢疲勞效應(yīng)的增強(qiáng)[2]。根據(jù)理論計(jì)算得鍋爐SCR催化劑內(nèi)的除灰頻率40～500Hz，聲壓級＞145dB。

1.3 聲源數(shù)量設(shè)計(jì)

根據(jù)機(jī)組SCR脫硝催化反應(yīng)器的環(huán)境，對脫硝裝置進(jìn)行聲學(xué)分析，在選擇相同聲源的情況下（30000W），每層設(shè)置兩臺可調(diào)頻高聲強(qiáng)聲波裝置時(shí)（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(shè)計(jì)在#1機(jī)組脫硝SCRA/B側(cè)第一層催化劑上各部布置2臺。

圖1 兩臺可調(diào)頻高聲強(qiáng)聲波吹灰器作用時(shí)催化劑

2 吹灰試驗(yàn)

試驗(yàn)采用可調(diào)頻高聲強(qiáng)聲波裝置對堵塞的催化劑模塊進(jìn)行解堵試驗(yàn)，催化劑試驗(yàn)件取自桐梓電廠#1機(jī)組A側(cè)SCR脫硝反應(yīng)器內(nèi)原上層催化劑中堵塞嚴(yán)重區(qū)域。截面尺寸150.5mm×150.6mm，孔數(shù)18×18，孔徑7.1mm，節(jié)距8.2mm，樣件1長度1000mm，重161.25Kg，樣件2長1500mm，重144.75Kg。試驗(yàn)件放置使用框架固定放置在混響室中間。

表1 實(shí)驗(yàn)件試驗(yàn)前后樣件重量對比

3 吹灰效果

設(shè)備于2019年8月12日投入使用，可調(diào)頻聲波吹灰器單臺運(yùn)行1min、間隔5min的運(yùn)行方式進(jìn)行順控循環(huán)運(yùn)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(yùn)行積灰情況

4 結(jié)語

①針對催化劑的特殊堵塞情況，采用可調(diào)頻高聲強(qiáng)聲波吹灰器可有效打散內(nèi)部的積灰，并使表面硬垢逐步在聲波作用下破碎，達(dá)到解堵效果；②設(shè)備運(yùn)行一年后，滿負(fù)荷壓差增穩(wěn)定在1Kp，未超過設(shè)計(jì)值20%，催化劑活性持續(xù)保持時(shí)間在原有基礎(chǔ)上延長1倍，活性恢復(fù)至26.3m/h，達(dá)到初始值（32.6m/h）的80.7%。