聲波吹灰器在SCR脫硝中的應用和經濟性分析

    隨著我國環保進程的進一步深入，脫硝已經是火力發電廠必須要做的工作之一，選擇性催化還原反應系統（Selective Catalyst Reduction 簡稱SCR）以其脫硝效率高，不影響鍋爐效率的優點成為電廠脫硝項目的技術良好選擇，得到了越來越廣泛的應用。我國的燃煤電廠煙氣中普遍灰分較高，嚴重影響了SCR系統催化劑活性和壽命，所以吹灰器就成了SCR系統的必要設備。根據SCR反應器內的煙氣工況和催化劑性質，目前普遍應用的是聲波和蒸汽另種吹灰技術，本文將對兩種吹灰器在SCR系統應用的技術特點和經濟性進行較為詳細的比較和分析。

    工作原理比較

聲波吹灰器（膜片式）是利用金屬膜片在壓縮空氣的作用下產生聲波，高強度聲波對積灰產生高加速度剝離作用和振動疲勞破碎作用，積灰產生松動而落下。

蒸汽吹灰器是利用高壓蒸汽的射流沖擊力清除設備表面上的積灰。

聲波吹灰技術是利用聲波發聲器，把調制高壓氣流而產生的強生波饋入反應器空間內。由于聲波的傳播和空氣質點高速周期性震蕩可以使表面上的灰垢微粒脫離催化劑，而處于懸浮狀態，以便隨煙氣流帶走。聲波吹灰的機理是“波及”，吹灰器輸出能量的載體是“聲波”，通過聲場與催化劑表面的積灰進行能量交換，從而達到清除灰渣的效果，作用力為交流量。而傳統的高壓蒸汽吹灰器是“觸及”的方法，輸出的能量載體是“蒸汽射流”，靠“蒸汽射流”的動量直接打擊催化劑表面上的灰塵，使之脫落，作用力為“直流”量。就直流與交流對比而言，交變的作用力應更容易使灰渣脫落。

在SCR應用技術特點比較

聲波吹灰器使預防性的吹灰方式，阻止灰粉在催化劑表面形成堆積，而蒸汽吹灰器是待灰塵形成一定的厚度以后，再進行吹掃清除。聲波吹灰器能夠保持催化劑的連續清潔，大限度的利用催化劑對脫硝反應器的催化活性。

  經過實驗和現場測試證明聲波吹灰器對催化劑沒有任何的毒副作用，蒸汽吹灰方式由于濕度的影響，長期的運行對催化劑的失效影響很大，有對催化劑發生腐蝕和堵塞的危險。

  聲波吹灰器對催化劑沒有磨損，延長催化劑使用壽命，是非接觸是的清灰方式，降低SCR的維護成本。而蒸汽吹灰方式依靠機械的蒸汽沖擊力來實現清灰，高速的蒸汽流夾雜著粉塵，對催化劑的表面磨損非常厲害，導致催化劑的使用壽命縮短，維護成本變高。

  聲波吹灰器不存在清灰死角問題。聲波吹灰器由于是依靠非接觸式的聲波，實現灰塵從結構表面脫落而被煙氣帶走，聲波在結構的表面能來回的反射和衍射，從而不存在死角，清灰非常*。而蒸汽吹灰方式依靠的是機械的蒸汽的沖擊力來實現清灰，在蒸汽流的末端，蒸汽的沖擊力衰減大，吹灰效果很差，導致局部積灰嚴重，存在清灰死角。

經濟性分析

以一期兩臺1000MW機組SCR項目為例，對SCR吹灰器進行設備，安裝，運行，維護等費用的經濟性比較。工程共2臺鍋爐，每臺鍋爐設2臺SCR反應器，催化劑3層，兩用一備。SCR反應器18000*12000，按照吹灰器在18000側設計。

投資成本，6臺聲波清灰器/催化層；不需要特殊工作平臺，附屬設備包括電磁閥，球閥和空氣過濾器，空氣調壓閥等。若電廠壓縮空氣余量不足，需加裝1.1m³空氣儲罐。 4臺蒸汽吹灰器/催化層，附屬設備包括蒸汽減壓閥，蒸汽流量閥，蒸汽管道等，需要超寬的鋼結構檢修平臺。

安裝成本，需要安裝直徑為50mm的壓縮空氣氣管（主管）。聲波清灰器很輕便，可以通過安裝法蘭很輕易地安裝在SCR上，并僅僅伸出設備0.7嗎（插入式安裝）。蒸汽吹灰器需要很粗的帶保溫層的高壓蒸汽管，蒸汽吹灰器需要用起重機吊裝，SCR壁內外有很多管道備件需要安裝，它伸出設備與3m。

運行成本，每支喇叭運行頻率每10分鐘吹10秒鐘，耗氣量19-38L/s。共計57477元。蒸汽吹灰器一般運行頻率為每24小時運行3次，每次吹掃10分鐘，共計2845248元。

聲波吹灰器在中國SCR項目的應用實例

江蘇國華太倉發電有限責任公司2*600MW機組煙氣脫硝環保工程，工程總包單位為江蘇蘇源環保工程有限公司，采用日立造船波紋式催化劑，每臺鍋爐配兩個SCR反應器，反應器尺寸15m*10m，催化劑三層，兩用一備，每臺反應器裝設9臺聲波吹灰器，首層5臺，第二層4臺。反應器高塵布置，在省煤器和空預器之間，煙氣溫度310-400℃，煙氣含塵量10-36mg/m³，煙氣平均流速5-6m/s，遠離進出口的轉角處流速僅2m/s。灰分中CaO含量偏高，高達28%。機組2005年12月份投運，SCR運行差壓一直維持在200Pa左右，2006年4月底SCR反應器離線內部檢查，催化劑非常干凈，反應器內任何一邊都滅有積灰現象。

SCR反應器內的煙氣溫度為280-zui420℃，煙氣干燥，灰分不會發生板結，經過數年的運行經驗，聲波吹灰器完夠滿足SCR反應器的吹灰需要。無論從安全性，可靠性的角度，還是從節能，設備投資成本，運行成本，維護成本等方面考慮，聲波吹灰都是SCR系統適合的吹灰技術。