聲波吹灰器_ 國產聲波吹灰器廠家-遼陽鴻興而泰儀表有限公司
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鍋爐聲波吹灰器選型原理及安裝設計分析講解
來源:http://www.shxkdq.com2017-3-27 21:43:39

  【前言】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。筆者通過做甲方,乙方的不同角度,對吹灰器選型做出分析,并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,以后也會在CFB上得到廣泛的推廣,也是目前用于固定源NOx治理的一種最好的脫硝工藝。由于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采用聲波清灰技術,近年來,我國的脫硝項目也開始采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于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后續除塵器的影響,并可減少每年用于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,只采用蒸汽吹灰器。


  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對于200MW及以上機組,反應器尺寸比較大,建議采用聲波+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。這樣的結果是即沒有節省設備投資費用,也無法保障盡可能的減少吹損,保障催化劑的壽命。


  2.2對于200MW以下機組,其反應器比較小,建議采用聲波清灰器即可。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對于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。建議采用蒸汽吹灰器為主,因為粘性灰是聲波吹灰器的弱點,對于粘性大的灰,聲波吹灰器幾乎沒有什么效果。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,也不建議采用燃氣激波吹灰器,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復大能量沖擊,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。在這里暫不做論述,以后會撰文專題解析對于特殊行業,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 關于聲波清灰器設備的正名:吹灰器的這個名稱來自于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,然后隨煙氣的流速和重力作用,隨煙氣帶走,達到除灰的目的。所以我在這里建議,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,比常規豎井煙道里面的煙氣流速要慢,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。相對于煙道里面其他受熱面,比如過熱器,省煤器,空預器相對而言,所占空間比例要大,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,建議采用膜片式聲波清灰器


  現在改進后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,在這里不做重點推薦類型。


  4、聲波清灰器在SCR反應器統設計要點


  4.1關于聲波清灰器的有效范圍


  4.1.1聲波清灰器的有效范圍,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,這樣的有效范圍也是正常的。但是在工程設計上,完全按這樣的理論的有效范圍設計,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,并考慮一定的裕量。


  4.2關于聲波清灰器的安裝位置和數量設計。


  4.2.1聲波吹灰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,盡量避免與其他結構位置發生沖突。


  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,最大最優的清灰效果。


  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,不發生沖突。


  4.3關于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墻齊平。2)開孔較小,比如開?219的孔,這樣就需要從人孔將喇叭運進去,從里往外伸出喇叭,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后方及側面的盲區。所以建議在現場允許的情況下,采用第一種方式開孔。


  4.4關于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系非常大,所以建議氣源壓力和流量盡量從設計角度給予優化。比如氣源壓力盡量大一點,儲氣罐盡量離吹灰器現場近一些,吹灰器的主管道盡量粗一些。


  壓縮空氣壓力盡量控制在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關于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。建議采用第二種,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。

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