聲波吹灰器原理及常見故障分析

張學(xué)軍

摘要：隨著火力發(fā)電技術(shù)的不斷提高，國家環(huán)保要求的不斷嚴(yán)格，對火力發(fā)電廠NOX排放要求越來越嚴(yán)格，現(xiàn)階段火力發(fā)電廠已全部按照國家要求安裝脫硝裝置?；鹆Πl(fā)電廠多使用SCR脫硝技術(shù)，SCR采用選擇性催化還原技術(shù)進(jìn)行脫硝，主要利用催化劑的作用去除煙氣中的氮氧化物，催化劑狀態(tài)的好壞將直接影響到脫硝效率。本次研究中主要針對SCR中催化劑使用的聲波吹灰器常見的一些故障進(jìn)行分析并且探討解決方法。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電;脫硝;SCR;聲波吹灰器

引言：

我國在“十二五”期間會將氮氧化物也列入節(jié)能減排的總量控制范圍，而控制氮氧化物的實(shí)質(zhì)就是“脫硝”;今后會像強(qiáng)制“脫硫”一樣實(shí)施強(qiáng)制“脫硝”，現(xiàn)在所有火力發(fā)電廠已經(jīng)全部實(shí)現(xiàn)在線脫硝。所謂脫硝就是燃燒煙氣中去除氮氧化物的過程，防止環(huán)境污染的。世界上比較主流的工藝分為：SCR和SNCR。這兩種工藝除了由于SCR使用催化劑導(dǎo)致反應(yīng)溫度比SNCR低外，其他并無太大區(qū)別，但如果從建設(shè)成本和運(yùn)行成本兩個(gè)角度來看，SCR的投入至少是SNCR投入的數(shù)倍，甚至10倍不止。但SCR技術(shù)成熟性較高，火電廠大多采用SCR脫硝技術(shù)。SCR的核心就是催化劑，目前最常用的催化劑為V2O5-WO3（MoO3）/TiO2系列（TiO2作為主要載體、V2O5為主要活性成分）。催化劑一般采用板式、蜂窩式和波紋板式，其中板式和蜂窩式使用較多。蜂窩式催化劑孔徑一般在5mm-10mm左右，我廠催化劑孔徑為8.1mm，板式催化劑板節(jié)距一般在5mm-10mm間，我廠催化劑節(jié)距為6.7mm。由于催化劑孔徑較小，在鍋爐運(yùn)行中易在其表面和通道內(nèi)產(chǎn)生積灰，一旦催化劑發(fā)生積灰，就會使得催化劑有效反應(yīng)面積大大減小，致使脫硝效率降低，影響鍋爐環(huán)保參數(shù)，同時(shí)可能會影響鍋爐爐膛負(fù)壓。

聲波吹灰器便是解決催化劑積灰的一大利器，聲波吹灰器是將壓縮空氣（或蒸汽）轉(zhuǎn)換成大功率聲波或次聲波（一種以疏密波的形式在空間介質(zhì)（氣體）中傳播的壓力波）送入爐膛或煙道內(nèi)，當(dāng)受熱面或催化劑上的積灰受到以一定頻率交替變化的疏密波反復(fù)拉、壓作用時(shí)，因疲勞疏松脫落，隨煙氣流帶走，或在重力作用下，沉落至灰斗排出。本文主要介紹聲波吹灰器的清灰機(jī)理、工作原理、常見故障及處理方法。

1聲波吹灰器清灰機(jī)理

聲波吹灰器就是一種將氣流（空氣、蒸汽）轉(zhuǎn)換為聲波的一種設(shè)備。鍋爐運(yùn)行過程中，由于灰粒子的表面引力、粒子之間及粒子與爐內(nèi)管壁（催化劑）之間的粘結(jié)力、分子附著力、靜電引力以及化學(xué)親合力等多方面的作用，在爐膛及煙道各部位的換熱面上就會逐漸形成積灰結(jié)焦。煙氣中的灰粒是一種寬篩分組成，但大部分都<220um，其中多數(shù)為10-30um的微粒。當(dāng)煙氣橫向沖刷受熱面時(shí)，管子的背風(fēng)面產(chǎn)生旋渦，將許多小塵粒吸附進(jìn)去，灰粒分子和靜電引力吸附在管壁上，灰粒越小其單位重量的表面積就越大，因而相對分子和靜電引力就越大。小于3-5um的灰粒與管壁接觸時(shí)，其分子引力大于本身重量，從而使其吸附在管壁上;另外煙氣中的灰?？梢员桓袘?yīng)而帶有靜電荷，當(dāng)帶電的灰粒與管壁接觸時(shí)，靜電引力大于灰粒自身重力的顆粒便會吸附在管壁上。一般情況<10um帶電灰粒都會被吸附住，有時(shí)20-30um的帶電灰粒也能吸附灰管壁上。但大的灰粒不但不會吸附在管壁上，而且還有可能會沖擊管壁，使積灰減輕，聲波吹灰正是利用這一原理進(jìn)行吹灰的。

在聲場中，細(xì)小塵?？梢阅⒊纱箢w粒已被證實(shí)。聲波引起的振動，致使不同大?。ɑ虿煌芏龋┑膲m粒被帶動的程度不同，從而產(chǎn)生不同的移動速度。小塵粒由于質(zhì)量小將參與大幅度的聲波振動，并與難以振動的大塵粒相碰撞，在靜電作用下并。凝并增大了粉塵粒徑，從而達(dá)到減輕和清除積灰的目的。

另外，聲波作為一種以能量形式存在的機(jī)械波，還可以使積灰表面產(chǎn)生附加振動而進(jìn)行吹灰。邊界層的音數(shù)由近爐墻區(qū)的壓力場和磨擦力的相互作用所決定，邊界層的間新伴隨著煙氣的逆向流動，煙氣的聲振蕩周期性可改形邊界層中壓力縱向梯度，這種不穩(wěn)定的流動工況使微粒難以在管壁上沉積，并能破壞已形成的粘著層。簡而言之，聲波清灰的基本原理在于聲波對積灰的高加速度剝離作用和振動疲勞破碎作用。此外，聲波與煙氣流，換熱管之間的流體動力場關(guān)系，高聲強(qiáng)非線性的特殊效應(yīng)等都將對清灰除焦起作用。

2.聲波吹灰器工作原理

2.1聲波吹灰器系統(tǒng)組成

我廠原設(shè)計(jì)采用北京時(shí)林機(jī)電設(shè)備有限公司生產(chǎn)的SY-15型聲波吹灰器。SY 系列聲波清灰系統(tǒng)由聲波清灰器、壓縮氣管線及執(zhí)行部件和控制柜等三部分組成，如圖所示。

2.1.1.聲波清灰器：由發(fā)生器、聲導(dǎo)管、隔聲罩等組成，其中發(fā)生器與聲導(dǎo)管在出廠前已經(jīng)組裝為一體，并完成了校驗(yàn)。

2.1.2.壓縮氣管線及執(zhí)行部件：包括電磁閥、過濾器、調(diào)壓閥（選配件）、金屬軟管其它管件以及相應(yīng)的連接管線。

2.2 SY型聲波吹灰器工作原理

SY聲波發(fā)生器具有兩個(gè)腔體，一個(gè)是高壓腔，一個(gè)是低壓腔。其工作原理如下：

當(dāng)壓力差再次升高，當(dāng)?shù)竭_(dá)一定值時(shí)，將再次重復(fù)這一快速的通斷過程，使空氣產(chǎn)生震蕩，經(jīng)聲導(dǎo)管的耦合作用，形成特定頻率的高能聲波，輻射到作用區(qū)域。

3.聲波吹灰器常見故障

3.1吹灰器不發(fā)聲

吹灰器日常運(yùn)行中故障較為單一，一般就是不發(fā)聲或是發(fā)生異常。其中不發(fā)聲較為常見，其原因有很多，其中主要原因有：聲波膜片損壞、通氣孔堵死、導(dǎo)管堵死、進(jìn)氣濾網(wǎng)堵死、膜片表面污染、進(jìn)氣電磁閥損壞。

3.2 吹灰器發(fā)生異常

吹灰器發(fā)生異常也是聲波吹灰器常見的一種故障，其主要原因有：聲波膜片磨損、氣源壓力不足、膜片表面污染、通氣孔部分堵塞、發(fā)聲頭本體磨損。

3.3 吹灰器故障排除

吹灰器出現(xiàn)不發(fā)聲或是發(fā)聲異常時(shí)，通常都是聲波膜片損壞或是磨損導(dǎo)致，通過更換膜片基本可以消除故障。當(dāng)膜片無異常時(shí)一般就是由于膜片污染，由于壓縮空氣內(nèi)含有少了油分，長時(shí)間運(yùn)行導(dǎo)致膜片表面積油，無法正常發(fā)聲，通過清洗膜片和發(fā)聲頭本體可消除故障。如膜片處理后仍存在故障，那就要檢查氣源管道及通氣部分，消除堵塞一般可消除故障。

聲波吹灰器運(yùn)行中需定期檢查氣源系統(tǒng)，確定其壓力是否在正常范圍內(nèi)或有無堵塞;檢查發(fā)聲頭本體，確認(rèn)是否存在磨損或積灰等現(xiàn)象;檢查膜片，確認(rèn)其是否存在損壞或磨損現(xiàn)象。及時(shí)排除故障，便可保證吹灰器正常運(yùn)行。