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脱硝催化剂积灰、磨损的全方位解决方案

2018年09月23日 热度:630 ℃

SCR脱硝装置中的核心是脱硝催化剂,由于催化剂的失活会导致脱硝效率明显下降,催化剂需定期进行更换、再生或处置。脱硝反应器安装在省煤器和空气预热器之间,处于高温高尘区域,这就意味着脱硝流场不均匀、积灰等问题将一直存在。

脱硝催化剂对于流场的敏感程度非常高,这是因为流场将伴随着局部灰分浓度高于催化剂选型时使用的设计值,导致催化剂局部积灰如牛皮癣一样难以根除。脱硝催化剂节距小,本身又比较脆,如果有大颗粒物聚集在催化剂表面,容易形成大面积堆灰和磨损。另外我们也有这样的经验教训,省煤器灰斗输灰效果不好,将形成催化剂的堆灰,严重者甚至压弯催化剂支撑梁。对于催化剂来说,积灰和磨损是“孪生兄弟”,有积灰必然导致局部区域流速偏大,从而导致磨损。

图1.蜂窝式催化剂磨损

图2.平板式催化剂磨损

图3.波纹板式催化剂磨损

图4.催化剂积灰

导致催化剂积灰、磨损的因素

1.大颗粒灰

来自SCR反应器上游的大颗粒灰,包括爆米花灰(硬颗粒)、饼干灰(灰块)、绣皮、杂物等,催化剂的节距有限,这些大颗粒灰往往比催化剂的孔道要大,无法通过催化剂,会在催化剂表面日积月累,最终形成积灰。

图5.催化剂表面大颗粒物

2.灰量大

催化剂类型和节距选型时一个重要的参考因素是烟气中的灰分含量,当灰分含量高于设计值,催化剂孔道过灰能力有限,将迅速形成堆灰。这种堆灰特点是整个催化剂层堆灰较为均匀。

图6.灰量过大导致积灰

3.流场不均导致堆灰

在检查催化剂时,我们往往会发现靠反应器四周的位置经常形成局部堆灰,特别是靠近锅炉侧的位置往往会较为明显。这种现象多数是由于流场不均匀,局部区域流速太低、灰分过大而形成积灰。

图7.脱硝催化剂局部积灰

4.机组负荷波动过大,如白天黑夜负荷波动、调峰波动、运行控制的波动、煤质的波动、上游吹灰系统的波动等,会引起烟气流场的波动,瞬时灰分过大而引起积灰,这也是不容忽视的。

三、解决方案

1.优化吹灰系统

通过安装蒸汽吹灰器或声波吹灰器,也可以同时配备两种吹灰器,对催化剂表面进行定期吹扫,可有效解决催化剂积灰问题。

运行过程中需不断优化调整吹灰器吹灰频率和强度,保持催化剂压差控制在一定范围内,确保催化剂不积灰。同时,有些机组运行几年后,根据自身的运行工况、使用的煤种、催化剂损坏情况等,可适当调整吹灰方案。比如,蒸汽吹灰器如果对催化剂的吹损较为严重,可改成“声波吹灰器和吹灰炮”组合,优化催化剂吹灰方案。

图8.反应器内蒸汽吹灰器

图9.蒸汽吹灰器

图10.声波吹灰器和吹灰跑

2.调整导流板、优化流场

随着脱硝装置的运行,可以比较容易获得流场不均的区域,在脱硝提效改造时可以有针对性的对局部区域进行流场优化,可较为有效地解决催化剂积灰,优化脱硝系统运行。

图11.流场优化

图12.CFD模拟数据

图13.实物模型

3.调整催化剂节距、类型等。催化剂本身也是一个很好的整流装置,往往可以通过更换最先接触烟气的催化剂层的节距或类型,如蜂窝式改为平板式催化剂,来解决积灰问题。

图14.调整催化剂类型或节距

4.加装大颗粒物拦截装置,即LPA拦截器。LPA拦截器可以有效拦截大颗粒灰,确保催化剂表面没有大颗粒粉尘堆积,有效保护下游导流板和催化剂免受大颗粒物的冲击,提高脱硝系统运行的稳定性。

图15.龙净科杰LPA拦截器

5.优化省煤器灰斗输灰系统。省煤器灰斗除灰量约占总灰量的5%,而且大颗粒物较多,灰的流化效果较差,气力输灰效果一般,很容易导致大量的较大颗粒的灰无法被输送走,在节流处、死角、弯管处堵塞整根管道,无法输灰。一旦出现这种情况,往往会导致催化剂层大量堆灰。在运行过程中确保省煤器灰斗输灰系统正常运行是确保催化剂不堆灰的必要条件之一。

6.停炉清灰。SVC清灰器是美国科杰公司在工业吸尘器基础上,针对脱硝催化剂堵灰现状研制开发的一款高效脱硝催化剂专用清灰器,专门用于脱硝SCR反应器内部催化剂层(滤网下)在线深度清灰和催化剂模块再生预处理清灰作业,目前已广泛应用于燃煤电厂脱硝催化剂清灰作业中。

SVC清灰器其优势在于:

(1)延长催化剂使用寿命,降低催化剂清洗、更换、再生费用。

(2)减少烟道积灰保持气流通畅,阻止干燥粉尘堆积,提高系统除尘效率和使用寿命,同时降低维修、检修费用和系统停机时间。

(3)方便操作人员进入SCR反应器清理堆灰。

(4)平均1个小时可清理4个模块。

(5)安全便捷具有过热、过载、缺相保护功能。

(6)设备投资和运行维护成本较低。

龙净科杰在从事脱硝催化剂再生过程中,逐渐找到将催化剂孔道浅层灰尘基本清除的方法,并组建了一支专业的清灰队伍。利用丰富的清灰经验,配置催化剂专用清灰器及车辆,可为客户提供催化剂反应器内在线深度清灰。SVC清灰器是催化剂清灰必备的专用工具,专业的在线深度清灰服务是龙净科杰SCR管理服务重要的内容。

7、破损催化剂在线更换

蜂窝式催化剂在运行过程中有时会出现局部烟气短路的现象,大量的烟气优先从此经过,必将导致破损处会越来越大,久而久之,容易导致催化剂坍塌。在线更换、补充破损单元条是解决这一问题较为实用的方案之一。龙净科杰根据蜂窝式出现的这种现象,配套在线更换、补充催化剂单元条的服务。

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