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声波吹灰器在SCR脱硝中的应用和经济性分析

发布时间:2019-11-19   点击次数:1189次

    随着我国环保进程的进一步深入,脱硝已经是火力发电厂必须要做的工作之一,选择性催化还原反应系统(Selective Catalyst Reduction 简称SCR)以其脱硝效率高,不影响锅炉效率的优点成为电厂脱硝项目的技术良好选择,得到了越来越广泛的应用。我国的燃煤电厂烟气中普遍灰分较高,严重影响了SCR系统催化剂活性和寿命,所以吹灰器就成了SCR系统的必要设备。根据SCR反应器内的烟气工况和催化剂性质,目前普遍应用的是声波和蒸汽另种吹灰技术,本文将对两种吹灰器在SCR系统应用的技术特点和经济性进行较为详细的比较和分析。

    工作原理比较

声波吹灰器(膜片式)是利用金属膜片在压缩空气的作用下产生声波,高强度声波对积灰产生高加速度剥离作用和振动疲劳破碎作用,积灰产生松动而落下。

蒸汽吹灰器是利用高压蒸汽的射流冲击力清除设备表面上的积灰。

声波吹灰技术是利用声波发声器,把调制高压气流而产生的强生波馈入反应器空间内。由于声波的传播和空气质点高速周期性震荡可以使表面上的灰垢微粒脱离催化剂,而处于悬浮状态,以便随烟气流带走。声波吹灰的机理是“波及”,吹灰器输出能量的载体是“声波”,通过声场与催化剂表面的积灰进行能量交换,从而达到清除灰渣的效果,作用力为交流量。而传统的高压蒸汽吹灰器是“触及”的方法,输出的能量载体是“蒸汽射流”,靠“蒸汽射流”的动量直接打击催化剂表面上的灰尘,使之脱落,作用力为“直流”量。就直流与交流对比而言,交变的作用力应更容易使灰渣脱落。

在SCR应用技术特点比较

声波吹灰器使预防性的吹灰方式,阻止灰粉在催化剂表面形成堆积,而蒸汽吹灰器是待灰尘形成一定的厚度以后,再进行吹扫清除。声波吹灰器能够保持催化剂的连续清洁,大限度的利用催化剂对脱硝反应器的催化活性。

  经过实验和现场测试证明声波吹灰器对催化剂没有任何的毒副作用,蒸汽吹灰方式由于湿度的影响,长期的运行对催化剂的失效影响很大,有对催化剂发生腐蚀和堵塞的危险。

  声波吹灰器对催化剂没有磨损,延长催化剂使用寿命,是非接触是的清灰方式,降低SCR的维护成本。而蒸汽吹灰方式依靠机械的蒸汽冲击力来实现清灰,高速的蒸汽流夹杂着粉尘,对催化剂的表面磨损非常厉害,导致催化剂的使用寿命缩短,维护成本变高。

  声波吹灰器不存在清灰死角问题。声波吹灰器由于是依靠非接触式的声波,实现灰尘从结构表面脱落而被烟气带走,声波在结构的表面能来回的反射和衍射,从而不存在死角,清灰非常彻底。而蒸汽吹灰方式依靠的是机械的蒸汽的冲击力来实现清灰,在蒸汽流的末端,蒸汽的冲击力衰减大,吹灰效果很差,导致局部积灰严重,存在清灰死角。

经济性分析

以一期两台1000MW机组SCR项目为例,对SCR吹灰器进行设备,安装,运行,维护等费用的经济性比较。工程共2台锅炉,每台锅炉设2台SCR反应器,催化剂3层,两用一备。SCR反应器18000*12000,按照吹灰器在18000侧设计。

投资成本,6台声波清灰器/催化层;不需要特殊工作平台,附属设备包括电磁阀,球阀和空气过滤器,空气调压阀等。若电厂压缩空气余量不足,需加装1.1m³空气储罐。 4台蒸汽吹灰器/催化层,附属设备包括蒸汽减压阀,蒸汽流量阀,蒸汽管道等,需要超宽的钢结构检修平台。

安装成本,需要安装直径为50mm的压缩空气气管(主管)。声波清灰器很轻便,可以通过安装法兰很轻易地安装在SCR上,并仅仅伸出设备0.7吗(插入式安装)。蒸汽吹灰器需要很粗的带保温层的高压蒸汽管,蒸汽吹灰器需要用起重机吊装,SCR壁内外有很多管道备件需要安装,它伸出设备与3m。

运行成本,每支喇叭运行频率每10分钟吹10秒钟,耗气量19-38L/s。共计57477元。蒸汽吹灰器一般运行频率为每24小时运行3次,每次吹扫10分钟,共计2845248元。

声波吹灰器在中国SCR项目的应用实例

江苏国华太仓发电有限责任公司2*600MW机组烟气脱硝环保工程,工程总包单位为江苏苏源环保工程有限公司,采用日立造船波纹式催化剂,每台锅炉配两个SCR反应器,反应器尺寸15m*10m,催化剂三层,两用一备,每台反应器装设9台声波吹灰器,首层5台,第二层4台。反应器高尘布置,在省煤器和空预器之间,烟气温度310-400℃,烟气含尘量10-36mg/m³,烟气平均流速5-6m/s,远离进出口的转角处流速仅2m/s。灰分中CaO含量偏高,高达28%。机组2005年12月份投运,SCR运行差压一直维持在200Pa左右,2006年4月底SCR反应器离线内部检查,催化剂非常干净,反应器内任何一边都灭有积灰现象。

SCR反应器内的烟气温度为280-zui420℃,烟气干燥,灰分不会发生板结,经过数年的运行经验,声波吹灰器完够满足SCR反应器的吹灰需要。无论从安全性,可靠性的角度,还是从节能,设备投资成本,运行成本,维护成本等方面考虑,声波吹灰都是SCR系统适合的吹灰技术。


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