【中國環保在線 技術前沿】隨著社會的不斷發展，科學技術在生活中扮演者重要的角色。脫硝吹灰技術作為脫硝工藝中的重要一環，對脫硝系統的正常運行有著保駕護航的重要作用。下面就讓我們深入的了解一下，SCR脫硝吹灰器的選型分析、設計要點。
SCR脫硝吹灰器的選型分析、設計要點
脫硝吹灰作為脫硝工藝中的重要一環，對脫硝系統的正常運行有著保駕護航的重要作用。我們通過做不同角度，對吹灰器選型做出分析，並亮出自己的一些見解和觀點。本文旨在拋磚引玉，希望與廣大設計院，工程公司，電廠用戶的技術人員商榷，共同探討，以期找到更好，更優化的的SCR脫硝器清灰方法、方案。
1、SCR脫硝工藝的清灰需求
SCR即選擇性催化還原法，具有對爐膛影響小、脫硝效率高、氨逃逸率低等優點，是目前主流地位的煙氣脫硝技術之一。在電力行業，特別是煤粉爐上得到了廣泛應用，以後也會在CFB上得到廣泛的推廣，也是目前用於固定源 NOx 治理的一種好的脫硝工藝。由於 SCR 脫硝反應器一般布置在電
除塵器之前，因此煙氣中的飛灰含量是比較高的。對SCR 脫硝反應器積灰的清除，國外歐美等發達國家已普遍採用聲波清灰技術，近年來，我國的脫硝項目也開始採用聲波清灰這一先進技術，取得了理想的效果。
SCR 脫硝反應器吹灰器可用於反應器進出口及
催化劑表面或內部鋼構件表面積灰的清除，延長 SCR 中催化劑活性和使用壽命，同時降低系統中壓力阻力，清除飛灰過分波動對後續除塵器的影響，並可減少每年用於維修的人力及材料費用，縮短生產停工周期，以及延長鍋爐運行周期等。
2、SCR脫硝工藝清灰工藝分析
當前主流的SCR脫硝清灰工藝為聲波清灰器、蒸汽吹灰器和聲波+蒸汽吹灰器三種。目前針對中小型鍋爐以聲波清灰器清灰工藝為主，200MW以上機組大部分聲波+蒸汽吹灰器，一些特殊性的行業，比如玻璃爐窯煙氣中的灰粘性較大的，只採用蒸汽吹灰器。
下面就這三種工藝的的優缺點分析如下表：
綜上分析，以上三種吹灰工藝均有其優點和不足之處，一般要根據鍋爐的爐型，燃燒的煤種，SCR反應器的尺寸大小，煙氣流速、煙氣含塵量等因素綜合考量，確定適合當前工藝特點的吹灰工藝。
2.1對於200MW及以上機組，反應器尺寸比較大，建議採用聲波+蒸汽吹灰器。運行時以聲波為主，蒸汽吹灰器可以每天運行一次，以保護催化劑，延長催化劑使用壽命。
特別要說明的是：一定要明確以哪個吹灰器為主運行設備，有些設計人員，因為有蒸汽吹灰器，設計的聲波吹灰器數量較少，在實際運行中，不得不加強蒸汽吹灰器的運行次數。這樣的結果是即2.2對於200MW以下機組，其反應器比較小，建議採用聲波清灰器即可。但要注意設備的選型和數量以及安裝位置。下面部分會有詳細論述。
2.3對於一些特殊的爐型或者工藝，灰分粘性很大，比如玻璃爐窯，比如一些燃燒特殊材料的垃圾焚燒，生物質焚燒的爐型。建議採用蒸汽吹灰器為主，因為粘性灰是聲波吹灰器的弱點，對於粘性大的灰，聲波吹灰器幾乎沒有什麼效果。這種情況下，只能犧牲一下催化劑壽命作為代價。
注意：即使如此，也不建議採用燃氣激波吹灰器，因為燃氣激波吹灰器，吹灰具有非常明顯的方向性，對指定固定點的催化劑進行反覆大能量衝擊，對催化劑有致命的破壞性。可以考慮筆者近年研發的噴口可旋轉、激波能量可調節的可調節旋轉空氣激波吹灰器。在這裡暫不做論述，以後會撰文專題解析對於特殊行業，特殊工況粘性灰的SCR反應器吹灰。
3、聲波清灰器的選型分析
3.1 關於聲波清灰器設備的正名：吹灰器的這個名稱來自於蒸汽吹灰器，蒸汽吹灰器確實是利用蒸汽的能量，進行射流，噴吹的，所以「吹」字，恰如其分。而聲波吹灰器和蒸汽吹灰器的用途是一樣的，聲波吹灰器的名稱就沿襲蒸汽吹灰器的名字而來。而實際上聲波除灰的原理與射流噴吹完全不同，它利用的是聲波的震動，帶動灰的震動，然後隨煙氣的流速和重力作用，隨煙氣帶走，達到除灰的目的。所以我在這裡建議，聲波吹灰器的名字，應改為「聲波清灰器」或者「聲波除灰器」更妥。以免用戶的誤讀。
3.2當前主流的聲波清灰器類型有：膜片式聲波清灰器、旋笛式聲波清灰器、共振腔型聲波吹灰器。對比分析如下表：
3.3 SCR反應器聲波清灰器選型分析：
反應器積灰特點：1)SCR脫硝反應器設計煙氣流速3-5m/S，比常規豎井煙道裡面的煙氣流速要慢，所以灰的沉積也要較快。2)催化劑的形式有蜂窩狀和板式催化劑兩種。相對於煙道裡面其他受熱面，比如過熱器，省煤器，空預器相對而言，所佔空間比例要大，也就是煙氣流通的空間小，該結構也相對容易產生積灰。
通過以上可以了解SCR反應器內煙氣積灰沉積相對較快，而聲波是需要在過程中清灰的設備，所以清灰的頻率(次數)較高。在這種工況下，建議採用膜片式聲波清灰器。
現在改進後的膜片式聲波清灰器，頻率低，灰振幅大，清灰效果好。因為膜片式的只需要控制進氣
電磁閥即可，可以隨時起停，控制靈活方便。而旋笛式功率雖然比較大，但是因為它是靠電機驅動轉子切割空氣的，不適合頻繁的啟停工況。如果按照現在常用脫硝清灰的運行方式，每十分鐘清灰十秒鐘，旋笛吹灰器頻繁啟停，故障率會比較高。共振腔式聲波清灰器雖然有其安裝方便，免維護的優點，但是一般頻率較高，清灰效果不太理想，在這裡不做重點推薦類型。
沒有節省設備投資費用，也無法保障儘可能的減少吹損，保障催化劑的壽命。4、聲波清灰器在SCR反應器統設計要點
4.1關於聲波清灰器的有效範圍
4.1.1聲波清灰器的有效範圍，每個廠家說明書資料上各不相同。有些廠家提供有效長度L≤15m,直徑D≤6m，有些L≤10m,直徑D≤4m。各不相同。從理論上講，這樣的有效範圍也是正常的。但是在工程設計上，完全按這樣的理論的有效範圍設計，是不能滿足工程需要的。
4.1.2有些廠家宣傳聲波沒有方向性，是球狀傳播的。但是從實踐來說聲波喇叭往正前方有效距離就比較大，垂直方向有效距離就比較短。說明聲波還是有方向性的。
4.1.3同時實踐證明聲波帶來的振動能量隨著距離是衰減很快的。有清灰效果和能滿足工程需要的清灰能力要區分開來，不能直接套用有清灰效果作為設計依據，
4.1.4應該以項目環境需要的清灰能力為準。以用戶實際的工程應用經驗為參考，並考慮一定的裕量。
4.2關於聲波清灰器的安裝位置和數量設計。
4.2.1聲波吹灰器的安裝一般設在催化劑上面，喇叭下口距離催化劑100-200mm(或者喇叭中心線距離催化劑上表面50mm左右)。設計過程中要充分綜合考慮鋼梁、人孔等附屬設施的設計位置，儘量避免與其他結構位置發生衝突。
4.2.2聲波吹灰器的數量要參照4.1充分考慮實際的有效清灰空間設計。不宜按理論值設計。
4.2.3聲波吹灰器的安裝位置，要充分考慮聲波具有方向性的特性，選定安裝位置。以保證同樣數量的清灰器，大優的清灰效果。
4.2.4聲波與蒸汽吹灰器混裝的情況，要充分考慮兩者的安裝位置及設備特性，不發生衝突。
4.3關於聲波清灰器開孔的大小設計
現在大多數聲波吹灰器廠家都對設備進行了升級，喇叭大小一般在350-500mm之間。這樣就有兩種開孔方式：1)開孔按喇叭大小及套筒大小開孔，這樣開孔就需要約400-550mm，這樣整個喇叭可以做到與反應器牆齊平。2)開孔較小，比如開ø219的孔，這樣就需要從人孔將喇叭運進去，從裡往外伸出喇叭，再與發生器連接。這種情況喇叭需要伸進反應器一段。
因為第二種方式會有喇叭後方及側面的盲區。所以建議在現場允許的情況下，採用種方式開孔。
4.4關於聲波清灰器氣源及管道的設計
聲波清灰器的清灰效果與空氣壓力和流量關係非常大，所以建議氣源壓力和流量儘量從設計角度給予優化。比如氣源壓力儘量大一點，儲氣罐儘量離吹灰器現場近一些，吹灰器的主管道儘量粗一些。
壓縮空氣壓力儘量控制在0.5-0.6Mpa之間(用氣點),太低了影響效果。但是0.7Mpa以上的壓力也會縮短膜片的壽命。適中為好。
4.5關於聲波清灰器運行方式設計及控制系統設計
聲波清灰器的控制比較簡單，只需要控制進氣電磁閥的開閉即可。一般需要設定每臺清灰器的啟動時間和間隔時間，以及多臺聲波吹灰器的吹灰順序。因為如3.3所述，脫硝的吹灰是過程清灰，建議間隔時間要短，頻次要多。而運行時間要短，10S足以。建議初始值設定為10min一次，一次10s，現場可以根據運行情況，調整間隔時間。
有些廠家建議兩臺同時啟動，甚至多臺同時啟動。從理論上講，多臺同時啟動應該是有更好的清灰效果。但是從工程實踐來看，往往大部分用戶現場氣源不足，多臺同時啟動，各吹灰器之間往往會出現爭氣源現象，反而效果不好。所以多臺之間的運行方式，還是要因地制宜，在氣源不特別充足的情況下，還是建議單臺順次運行為好。
聲波吹灰器的控制系統有三種，一種是就地設電控箱，第二種是直接主系統的DCS控制，第三種是就地控制箱留DCS接口，就地和遠程同時控制。建議採用第二種，優化過的電磁閥預留手動旋鈕，調試過程不需要接電即可實現就地調試，這樣設計系統更簡單實用，維護量更小。(作者：劉洪升，現任河北誠毅環保設備有限公司總工)
原標題：SCR脫硝吹灰器的選型分析、設計要點