來源： 大氣前沿
增設(shè)脫硝裝置后，鍋爐燃燒產(chǎn)生的灰粒隨煙氣流動至催化劑表面, 細(xì)小的灰粒在層流狀態(tài)下聚集于SCR反應(yīng)器的上游部位, 凝聚并最終掉落到催化劑表面, 形成搭橋、堵塞。松散型積灰主要受重力、范德華力、表面張力作用, 不受化學(xué)力作用。由于流經(jīng)脫硫催化劑蜂窩狀結(jié)構(gòu)的煙氣受到催化劑層支撐梁的阻擋，使煙氣流速降低，且支撐梁下形成了局部的煙氣渦流區(qū)，使煙氣中的粉塵沉降堆積在催化劑表面，從而逐漸形成大量積灰。脫硝積灰堵塞后引起部分催化劑無法參與脫硝反應(yīng)和通流煙氣，使脫硝裝置反應(yīng)效率降低和局部煙氣流速增大。為保證脫硝出口NOx在要求范圍內(nèi)，勢必增加氨的投入，最終造成氨逃逸的增加。脫硝裝置局部煙氣流速增加將造成催化劑局部沖刷破損而形成煙氣走廊，引起未反應(yīng)的氨大量進(jìn)入下游空預(yù)器中。逃逸的氨進(jìn)入空預(yù)器中低溫端后將形成硫酸氫銨結(jié)露而造成空預(yù)器的嚴(yán)重堵塞。
催化劑表面大量積灰不能得到及時清除時，催化劑微孔將逐漸被堵死，形成催化劑物理失效，造成催化劑使用壽命大幅縮短。
為應(yīng)對上述問題，業(yè)內(nèi)往往對吹灰系統(tǒng)進(jìn)行改造或?qū)γ撓趿鲌鲞M(jìn)行優(yōu)化。
本文針對脫硝裝置吹灰器系統(tǒng)優(yōu)化工作進(jìn)行闡述，以尋求一種簡單而行之有效的吹灰方式，解決脫硝運(yùn)行中的堵塞問題從而有效延緩催化劑的衰老進(jìn)程。
催化劑損壞圖
SCR積灰情況
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高聲強(qiáng)聲波是一種機(jī)械波，空氣中的聲波使空氣分子產(chǎn)生振動，在邊界層振動的空氣分子帶動相鄰的介質(zhì)分子振動，并產(chǎn)生兩種效果，一種是聲能透射到相鄰介質(zhì)中使介質(zhì)中形成固體聲波，另一種由于空氣分子與相鄰介質(zhì)分子之間的粘滯力，聲波相當(dāng)于施加給相鄰介質(zhì)一個作用力，使表面介質(zhì)分子被聲波來回推拉。若吹灰頻率與灰垢共振頻率一致，將會產(chǎn)生共振效應(yīng)，這兩種效果將更加明顯。
在高聲強(qiáng)聲波發(fā)聲器除垢過程中，第一種固體聲波是固體中微小質(zhì)量的振動，在高強(qiáng)聲壓下，高強(qiáng)度聲波能量將被灰渣顆粒吸收，使其灰渣表面發(fā)生形變、疏松、破碎。這個逐漸變化的過程是灰渣積累吸收聲能的過程，一旦灰渣表面產(chǎn)生微小裂隙，聲波便沿著裂隙將振動狀態(tài)傳入，進(jìn)而發(fā)生結(jié)渣顆粒與受熱面剝離的現(xiàn)象。第二種效果使附著在換熱器表面的硬垢被來回地推拉，使其不斷地壓縮和伸張因為聲波對表面硬垢的反復(fù)作用，每秒鐘達(dá)數(shù)十次到數(shù)百次，使其因聲疲勞而斷裂，并逐步松動、脫落。
聲波對灰垢的作用力
“奧笛”磁調(diào)頻高聲強(qiáng)聲波發(fā)生器頻帶寬（20-8000Hz），聲功率大（50000W），有效作用半徑可達(dá)15米，且聲波在徑向通過密集的催化劑時衰減量小。高聲強(qiáng)聲波發(fā)聲器工作時，工作區(qū)間內(nèi)聲壓級可達(dá)160dB。聲音在設(shè)備內(nèi)部反射、繞射可以作用有效半徑內(nèi)的任一部位進(jìn)行吹掃，同時可根據(jù)換熱元件表面的積灰特性，設(shè)定最佳的吹掃頻率。
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催化劑處采用的號筒是一個截面變化的管子，可以用來有效引導(dǎo)聲源的輻射，號筒的主要作用是可以給聲源任意的聲阻抗。號筒設(shè)計優(yōu)良可使聲源的能量轉(zhuǎn)換獲得最大的效率，充分發(fā)揮氣動發(fā)生器的作用保證除灰、除垢效果。
常用的號筒有錐形、雙曲、指數(shù)等形式，這幾種號筒中雙曲型號筒頻率特性最好，但是容易產(chǎn)生非線性畸變，根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗，我們此次設(shè)計號筒為圓筒型。
脫硝裝置處使用的聲波發(fā)聲器
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1、SCR聲場研究-效果檢測
模型：某電廠600MW機(jī)組，SCR空間尺寸為11m×12m×16.2m，布置兩層催化劑。
模型（1）：模型聲場四周設(shè)為硬聲場邊界，無吸聲性能，上下兩端邊界設(shè)置為煙氣吸聲邊界，兩個聲源布置在邊長16.2m處（每層布置一個，距脫硝層200mm，模型如圖所示。
聲場模型
xxHz聲場分析
xxxHz聲場分析
根據(jù)上面測試及建模分析，要保證催化劑的吹灰效果，首先需要保證吹灰聲壓級，并需要根據(jù)實際現(xiàn)場情況使用不同頻率進(jìn)行除灰。本部分測試采用40~300Hz掃頻頻率聲波，聲壓級xxxdB進(jìn)行測試，測試時長2min，催化劑沒有損壞。除灰效果明顯：
掃頻振動響應(yīng)
去灰效果明顯
2、強(qiáng)度檢測
根據(jù)現(xiàn)場除灰聲場模擬測試結(jié)論：在高聲壓級作用下，聲波對催化劑不會造成不良影響，沒有損壞情況。
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1、脫硝裝置在加裝了磁調(diào)頻高聲強(qiáng)聲波發(fā)聲器后，可避免脫硝系統(tǒng)積灰堵塞問題，預(yù)計可達(dá)到以下效果：
磁調(diào)頻聲波發(fā)聲器安裝后催化劑積灰圖片-干凈
2、保證催化劑的通暢，同時減輕了空預(yù)器堵塞壓力，將使引風(fēng)機(jī)和一次風(fēng)機(jī)電流降低，節(jié)約廠用電。
3、采用高強(qiáng)聲波吹灰后，提高了吹灰效率，保證了催化劑在較長時間內(nèi)保持潔凈，延緩了催化劑的衰老進(jìn)程，減少了催化劑更新的費用。
4、減輕SCR的堵塞，減少了停爐清灰的情況節(jié)約檢修費用。
5、提高了機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性和安全性，提高鍋爐熱效率，降低鍋爐煤耗。
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